Электронное реле

Союз Советски кСоциалистически кРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1750459с присоединением заявки МГооударстаеииый комитет(23)Приоритет во делам изооретеиий и открытий(54) ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ Изобретение относится к элементам систем релейного регулирования и может быть использовано в качестве преобразсьвателя входного сигнала, представленного постоянным напряжением, в двухпоэиционный выходной сигнал, представленный импульсной последовательностью, причем проходная характеристика электронного реле имеет опережающий гистереэис (срабатывание электронного реле происходит при входном сигнале меньшем, чем его выключение), а само устройство не требует никаких дополнительных источников питания. В частности, предложенное электронное реле может быть использовано в системах автоматического заряда или подзаряда аккумуляторных батарей.Известны различные устройства, имеющие двухпоэиционную (релейную) проходную характеристику и способные работать в системах регулирования, например,триггер Шмитта с выходом на постоянном напряжении, балансный диодно-регенеративный компаратор с импульсным выходом и др, Наряду с широко известными используются и другие устройства для контрос ля уровня сигналов, например Ц, Все они срабатывают по уровню, превышающему пороговый, все они достаточно сложны и требуют дополнительных источников питания цля формирования управляющего воздействия, В результате устройство в целом получается еще более сложным и ненадежным. Кроме того, в ряце случаев, например, при наличии в составе сигнала большого уровня помех, а также при автоматичсской заряцке аккумуляторных батарей после из раэряцки, при поддержании повышенной температуры в заданных пределах, уровня жидкости при заполнении баков и в других аналогичных системах регулирования, необходимо включать исполнительные органы (цвигатель, выпрямитель, нагреватель, насос и пр). после снижения входного сигнала цо определенного уровня и выключать после требуемого; повышения регулируемого параметра, Для выполнения таких функ3 7504ций упомянутые устройства требуют цополнительных каскадов согласования, чтоеще более усложняет аппаратуру в целоми снижает ее надежность.Наиболее близким по. технической сущности является устройство управлениятиристором, которое содержит выходнойКС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе с времязапающей БС-цепочкой 121. 10Однако это устройство не обладаетгистерезисом, что исключает использование его в целом ряде систем автоматического регулирования, перечисленныхвыше, в частности в системах автомвтической зарядки аккумуляторных батарей.Бель изобретения - приание устройству гистерезисных свойств с опережающим гистерезисом, что позволит расширить область применения предложенного 20устройства, упростит и повысит напежность систем управления, а за счет входного фильтра повысить помехоустойчивость.Эта цель достигается тем, что в устройство введен стабилитрон, подключенныйпараллельно конденсатору С времяэапвющей КС-цепочки.На фиг. 1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема предлагаемого электронного реле; нв фиг. 2 и 3 - его проходи ая хвр актер и стик а,Электронное реле содержит одноперехопный транзистор (ОПТ) Т 1 и времязв-.пающую КС-цепочку Р 1 С 1, образующие 35генератор импульсов релаксационного типа, ствбилитрон Д 1, подключенный параллельно конденсатору С 1, времяэапвющей КС-цепочки, резистор К 2, включенный в цепь входного сигнала последователь но с генератором импульсов, и конденсаторС 2, подключенный параллельно генератору импульсов. Резистор й 2 и конпенсатор С 2 образуют входной ВС-фильтр,ц - входное напряжение: Ю - напряжеЬхние на генераторе импульсов и конденсаторе С 2,На фиг. 2 привеценв проходная характеристика 1 электронного реле. По оси50абсцисс отложено напряжение О в х навходе устройства (оно же - напряжение на аккумуляторной батарее, еслиюпредложенное устройство работает с управляемым выпрямителем в системе зарядкиаккумуляторов), по оси ординат отложенимпульсный ток 3 управления, формиру.- емый устройством Пуктиром для сравнения показана характеристика 2 выходного 59 4тока, формируемого устройством упрввлемния по заявке Франции Мо 2245025, Напряжение стабилизации пля этого устройства взято произвольно. В устройстве, выбранном в качестве прототипа, проходная характеристика не имеет разрывов, т. е. не имеет релейного участка (на чертеже не показано).Нв фиг, 3 цифрой 3 обозначена двух- позиционная характеристика предложенного устройства с точки зрения системы управления.Вместо ствбилитрона Д 1 нв фиг. 1 при необхопимости может быть использовано любое устройство, обладающее подобной характеристикой.Выходные импульсы могут быть сня: ты непосредственно с конденсатора С 1но предпочтительнее - с резисторов (или с трансформаторов), включенных в цепь разряда конпенсвтора С 1 и показанных нв нв фиг, 1 пунктиром. Форма выходных импульсов показана нв фиг. 1 возле элементов, с которых эти импульсы снимаются.Работу устройства рассмотрим по частям еСначала рассмотрим. работу генератора импульсов на ОПТ Т 1 и времязвпающей КС-цепочке К 1 С 1 без остальных элементов, Затем рассмотрим особенности работы генератора импульсов, конденсатор С 1 которого зашунтироввн стабилитроном И 1 и, наконец, рассмотрим работу всего устройства.Генератор импульсов нв элементах К 1, С 1 и Т 1 работает следующим образом. При подаче нв генератор импульсовнапряжения О от источника потечет ток,содержащий пве составляющих, одна изкоторых зависит от сопротивления внутренней структуры ОПТ Т 1, а вторая -от параметров цепочки К 1 С 1, Суммарныйток в этом режиме между импульсамисо времененм уменьшается, так квк уменьшается по экспоненцивльному закону составляющая тока, заряжающая конпенсаторС 1 через резистор К 1, При этом нвэмиттерном переходе ОПТ Т 1 образуетсязапирающий потенциал, равный 0 Игде- коэффициент передачи напряжения - параметр ОПТ Т 1,При увеличении напряжения на конденсаторе С 1 до значения, равногоООПТ Т 1 срабатывает, при этом формируется выхоцной импульс и начинаетсяцикл разрядки конденсатора С 1 В этом750459 6Генератор импульсов с точки зрения потребления превращается в существеннонелинейную систему.И, наконец, рассмотрим работу устройства в целом,При малых значениях входного сигнала (напряжения) генератор импульсов работает в автоколебательном режиме и потребляет ток, протекающий через резис тор К 2, определяемый слагаемыми 1/,2/, 3/, 4/, При этом напряжение й мо- .жет быть найдено по законам Кирхгофа.При увеличении входного напряженияО х до значения Она фиг. 2, при которомО = Оо, происходит "выключениефгенератора импульсов и относительноеуменьшение потребляемого тока. При этомпадение напряжения на резисторе К 2(фиг. 1) уменьшается, увеличивается напряжение (ь на конденсаторе С 2 и генератор импульсов пичает напряжение, заведомо больше того, при котором произошло выКлючение .При уменьшении входного напряжениядо значения О. (фиг, 2), при которомГ 1 0 = Оо, происходит первое срабатывание генератора импульсов в оезультатечего увеличивается ток потребления генератора импульсов, напржкение О уменьшается,и генераср импульсов переходитв режим автоколеоаиий.Таким образом, в характеристике 1вход - выход (фчг. 2 и фиг, 3) предложенного устройства имеет место опережавший гистерезис при двухпозиционнойхарактеристике. Подъем характеристики 1на фиг, 3 сбьясняется тем, что по мереувеличения входного напряжения О ам,плитуда выходных импульсов также увеличивается. И правильно спроектированныхсистемах изменение амплитуцы вьоодных импульсов непринципиально, что показано на фиг. 3, в виде проходной характеристики 3. Провал в проходной характеристике 1 и 3 при малых (1-3 И)входных напряжениях объясняется тем,что при малых напряжениях Ц перестаетработать ОПТ Т 1. режиме за счет уменьшения сопротивления внутренней структуры ОПТ увеличивается .первая составляющая тока от источника О, а за счет уменьшения нанапряжения на конденсаторе С 1 увеличивается и вторая составляюшая тока по- потребленияПосле разрядки конденсатора С 1 до определенного уровня начинается новый цикл его зарядки. Генератор импульсов находится в режимеавтоколебаний, и средний за период ток портребления в этом режиме может быть найден по параметрам схемы известными методами интегрированич составляющих тока за 15 период и последующего их суммирования. При этом имеют место четыре слагаемых тока за период:1) ток через ОПТ Т 1 в паузе между импульсами, то2) ток через резистор К 1 при зарядке конденсатора С 13) ток через ОПТ Т 1 во время формирования импульса4) ток через резистор Р 1 при разряд ке конденсатора С 1,При любом напряжении ц генератор импульсов работает без изменений и средний ток потребления от источника увели-чивается пропорционально напряжению 0Зо т. е. с точки зрения потребления генератор импульсов представляет линейную систему.. Рассмотрим теперь работу генератора импульсов, конденсатор С 1 которого зашунтирован стабилитроном.Если напряжение питания таково, что0Оо, где Оо - напряжение стабилиэации стабилитрона Д 1, то работа генератора импульсов происходит так, как спи"4 О сано выше.При увеличении напряжения питания до значения, при которомОО о , прс исходит "выключение" генератора импульсов. Происходит это потому, что напряжение на конденсаторе С 1 ограничивается значением О о и не достигает эна- ченияО, прикотором должно происходить срабатывание ОПТ Т 1. В этом слу чае остаются два слагаемых тока (нумерация слагаемых тока условна);5) ток через ОПТ Т 1, определяемый его внутренней структурой;6) ток через резистор Я 1, равный ( О - Оо)Ж 155При этом отсутствуют броски тока имевшие место при работе генератора импульсов в автоколебательном режиме, и ток от источника питания уменьшается. формула из обретения Электронное реле, содержащее входной РС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе и времязадаюшей КС-цепочкой, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения гистерезисной характеристики с опережающим гистерезисом оно снаббил Эы Составитель Ю, АндреевП. Горькова Техред А. Куликовская Корректор Ю. МакаренкФ едак 4656/37 Тираж 956 ПодписиЫНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раущская наб., и, 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. П ая,7 75 жено стабилитроном, подключенным параллельно конденсатору времяэадаюшей ЙС-цепочки.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе 0459 81. Патент ФРГ Мц 1239764,кл, Я 05 Р 1/58, опублик. 1973.2. Тиристоры. Технический справочник, М., Энергия, 1971, с. 321.рис. 12-12 (прототип),