Оптоэлектронный ключ переменного тока

,б.тво СССР7/56, 1984. птрон 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 1) Рижское проиэводскение ВЭФ им. В.И.Лени(56) Носов Ю.Р., Сидори их применение. М.: Р1981, с. 253, рис. 6.1Авторское свидетельИф 1066035, кл, Н 03 К 54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может;найти применение в устройстве автоматики, промьппленной электроники, электротехники и электропривода. Цель изобретения - улучшение энергетическиххарактеристик - достигается путемсущественного снижения электрической проводимости ключа в закрытом состоянии. Устройство содержит симистор 1,диодный мост 2, светодиоды 3 и 4, оптически связанные с фототиристором 5и фотодиодом 6, триггер 7, логическийэлемент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор9, шину 10 управления, нагрузку 11,шины 12 и 13 источника переменногонапряжения, резисторы 14, 15, 17 и22, источник 16 постоянного напряжения, шину 26 нулевого потенциала.Для достижения поставленной цели вустройство дополнительно введены элемент 18 задержки, третий светодиод19, оптически связанный с вторым фототиристором 20, и второй ключ-инвертор 21. Элемент 18 задержки содержитконденсатор 23, логический элемент24, диод 25. В результате введенияуказанных элементов проводимость ключа в закрытом состоянии существенноснижается, что улучшает энергетические характеристики устройства. 1 ил.098 2венно с первым выходом диодного моста 2 и катодом второго светодиода 4.Элемент 18 задержки может быть выполнен в виде конденсатора 23, логического элемента 24 и диода 25. Конденсатор 23 соединен с шиной 26 нулевого потенциала.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии потенциал на шине 10 управления, а следовательно, на входе и выходе элемента 18 задержки, на К-входе триггера 7 и на входе ключа-инвертора 21 соответствует "0", поэтому потенциалы на выходе ключаинвертора 21 и на инверсном выходе триггера 7 находятся на уровне, соответствующем "1", В результате светодиоды 3 и 19 не возбуждены и не излучают, фототиристоры 5 и 20 не освещены, выключены и размыкают выходную электрическую цепь диодного моста 2, ток по цепи с нагрузкой 11 не протекает, симистор 1 выключен. На выходе логического элемента И-НЕ 8, а следовательно, на Б-входе триггера 7 присутствует "1". В таком состоянии устройство находится в ждущем режиме и от источника переменного напряжения тока не потребляет.Если на шину 10 управления поступает сигнал напряжения, соответствующий "1", то одновременно " 1" фиксируется на входах элемента 18 задержки, ключа-инвертора 21 и К-входе триггера 7. На выходе элемента 18 задержки сигнал, соответствующий "1", формируется с задержкой, приблиэительно равной четверти полупериода переменного напряжения, поступающего на шины 12 и 13.Как только на вход ключа-инвертора 21 поступает высокий потенциал ("г 11), его выходной потенциал резко снижается и светодиод 19 возбуждается источником 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 22. Освещенный фототиристор 20 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2 с резистором 15 и светодиодом 4. Если при этом на выходе диодного моста 2 действует переменное напряжение, то светодиод 4 возбуждается, освещает фотодиод 6, который включает ключ-инвертор 9 и фиксирует выходной потенциал этого ключа-инвертора на низком уровне, соответствующем "0". Если переменное напряжение на выходе диодного моста 2 проходит через нуль, 1324Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, промышленной электроники, электротехники, электропривода. 5Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик путем сушественного снижения электрической проводимости ключа в закрытом состоянии.10На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства,Оптоэлектронный ключ переменного тока содержит симистор 1, диодный мост 2, первый 3 и второй 4 светодио ды, оптически связанные соответственно с первым фототиристором 5 и с фото- диодом 6, триггер , логический эле-, мент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор 9 и шину 10 управления. Анод симистора 20 1 соединен с первым входом диодного моста 2 и через нагрузку 11 с первой шиной 12 источника переменного напряжения, вторая шина 13 которого соединена с катодом симистора 1, второй вход диодного моста 2 через первый резистор 14 соединен с управляющим входом симистора 1, первый выход диодного моста 2 соединен с катодом первого фототиристора 5, а второй вы 30 ход - с анодом первого фототиристора 5 и через второй резистор 15 с анодом второго светодиода 4, анод и катод первого светодиода 3 соединен соответственно с источником 16 постоян ного напряжения и первым выводом третьего резистора 17, фотодиод 6 сое- . динен с входом первого ключа-инвертора 9, В устройство введены элемент 18 задержки, третий светодиод 19, оп тически связанный с вторым фототиристором 20 и второй ключ-инвертор 21, шина 10 управления соединена с К-входом триггера 7, входом второго ключаинвертора.21 и входом элемента 18 эа держки, выход которого соединен с первым входом логического элемента И-НЕ 8, выход первого ключа-инвертора 9 соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 8, выход кото рого соединен с Я-входом триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторым выводом третьего резистора 17, анод третьего светодиода 19 соединен с источником 16 постоянного напряжения а катод через четвертый резисгор 22 - с выходом второго ключа-инвертора. 21, катод и анод второго фототиристора 20 соединены соответст 3 13240 то светодиод 4 выключается и выходное напряжение ключа-инвертора повышается до уровня, соответствующего 11 1 11При переходе переменного напряже 5 ния через нуль и одновременном действии "1" на выходе элемента 18 задержки срабатывает логический элемент И-НЕ 8, который переключает триггер 7, Момент переключения триггера 7 можно регулировать, изменяя с помощью резистора 15 ток в цепи светодиода 4,Как только триггер 7 переключится потенциал его инверсного выхода резко снижается и светодиод 3 возбуждается от источника 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 17. Освещенный фототиристор 5 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2. По управляющей 0 цепи симистора 1 протекает ток, симистор 1 отпирается и замыкает цепь с нагрузкой 11. Симистор 1 остается включенным, пока на инверсном выходе триггера 7 присутствует низкий по- р 5 тенциал ("0"). Включенный фототиристор 5 шунтирует и обесточивает цепь со светодиодом 4 и фототиристором 20.Для выключения симистора 1 на шину 10 управления подается низкий по тенциал ("0"), который поступает на К-вход триггера 7 и возвращает последний в исходное состояние. На выходе ключа-инвертора 21 и инверсном вызоде триггера 7 появляется высокий потенциал (11"), при этом светодиоды 3 и 19 выключаются. При переходе переменного напряжения на шинах 12 и 13 через нуль фототиристор 5 и симистор 1 выключаются, поэтому ток через 40 нагрузку 11 прекращается, Цепь синхронизации, состоящая из резистора 15, светодиода 4, фотодиода 6, ключаинвертора 9 и фототиристора 20, также остается выключенной, и устройство переходит в ждущий режим работы,Принцип действия элемента 18 задержки заключается в том, что при низком потенциале на шине 10 управления диод 25 открыт и шунтирует цепь 50 с конденсатором 23. Как только на шину управления 10 поступает высокий потенциал ("1"), диод 25 запирается, и конденсатор 23 начинает заряжаться входными токами логического элемента 24. В момент, когда разность потенциалов на конденсаторе 23 достигает порога срабатывания логического элемента 24, этот элемент включается и 98 4формирует выходной сигнал с задержкой относительно входного сигнала.Таким образом, благодаря введению, в устройство элемента 18 задержки, светодиода 19, оптически связанного с фототиристором 20 и ключа-инвертора 21 цепь синхронизации устройства основную часть рабочего времени оказывается разомкнутой и не потребляет заметного тока. Импульс тока в цепи синхронизации оказывается кратковременным и формируется в начальный момент включения (при подаче сигнала на шину управления), длительность этого импульса не превышает длительности одного полупериода переменного .напряжения. В результате электрическая проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства.Формула из обретенияОптоэлектронный ключ переменного тока, содержащий симистор, диодный мост, первый и второй светодиоды, оптически связанные соответственно с первым фототиристором и фотодиодом, триггер, логический элемент И-НЕ, первый ключ-инвертор, шину управления, анод симистора соединен с первым входом диодного моста и через нагрузку с первой шиной источника переменного напряжения, вторая шина которого соединена с катодом симистора, второй вход диодного моста через первый резистор соединен с управляющим входом симистора, первый выход диодного моста соединен с катодом первого фототиристора, а второй выход - с анодом первого фототиристора и через второй резистор с анодом второго светодиода, анод и катод первого светодиода соединены соответственно с источником постоянного напряжения и с первым выводом третьего резистора, фотодиод соединен с входом первого ключа-инвертора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения энер гетических характеристик, в него введены элемент задержки, третий светодиод, оптически связанный с вторым фототиристором, второй ключ-инвертор, шина управления соединена с К-входом триггера, входом второго ключа-инвертора и входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логического элемента И-НЕ, выход пер 5 1324098 бвого ключа"инвертора соединен с вто- пряжения, а катод через четвертый рерым входом логического элемента И-НЕ, эистор - с выходом второго ключа-инвыход которого соединен с Б-входом вертора, катод и анод второго фото- триггера, инверсный выход которого тиристора . соединены соотйетствесоединен с вторым выводом третьего 5 нно с первым выходом диодного резистора,.анод третьего светодиода моста и катодом второго свесоединен с источником постоянного на- тодиода.Составитель А,СидоровРедактор А.Огар Техред Л.Олийнык Корректор А.ТяскоЗаказ 2972/56. Тираж 901 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4