Реле частоты

(21) (22) (46) (72) тема втоматического Реле частоты управлен Формиров ель 1 импульсов 2, триггер.3, р на заданную час настройка ширин водятся одноврем длительности им1 импульсов пр шения между шир орогом срабатыв упростить настра астоту срабатыва щую цепь астройка ывания и(56) ьство ССС 19, 1977, тво СССР П 20, 198 зиса про ене ров ател и соотн сохране ой гист 54) 57) РЕЛЕ ЧАСТОТЫИзобретение отноке и может быть резиса и позволяет ния, чтойку нания, 4 ил. ся к элект анную сп ьзовано ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЭОБРЕТЕНИЯ 4176542/24-2 106.01.8707.02.89, Бюл. ЯА.А.Швед и И.А.Ал621.374 (088.8)Авторское свидете506, кл. Н 03 К 5торское свидетель9038, кл, Н 01. Н контроля и содержитинтегрируезистор 4. тату сраба- гистереенно путем пульса фор."где БР 1зПК3 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах автоматического контроля иуправления,Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет его упрощения или одновременном упрощениинастройки на заданную частоту сраба"тывания, 10На фиг.1 показана структурнаяэлектрическая схема устройства; нафиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 возможные характеристики реле; нафиг.4 - зависимости напряжения навыходе интегрирующей цепи от частотысигнала.устройство (фиг.1) содержит формирователь 1 импульсов, вход которого 20соединен с входной шиной, а выходс входом интегрирующей цепи 2 иС-входом триггера 3. Выход интегрирующей цепи 2 соединен с 0-входомтриггера 3 и первым Выводом реэистора 4, второй вывод которого соединенс прямым или инверсным выходом триггера 3, прямой выход которого соединен с выходной шиной.Последовательно соединенные диод 305 и резистор 6, .зашунтированные ре".ф 1,зистором 7, образуют зарядную цельконденсатора 8, Резистор 7 образуетразрядную цепь конденсатора 8,На фиг.2 показаны следующие временные диаграммы; а - на С-входетриггера 3; б - на Э-входе триггера 3;в в , на прямом выходе триггера 3.На фиг.4 ппказаны следующие эави"симости: а - зависимость напряженияна выходе интегрирующей цепи 2 отчастоты без резистора 4; б - зависимость напряжения на выходе интегрирующей цени 2 от частоты при соединении второго вывода резистора 4к шиве потенциала логической "1"; 45в " зависимость напряжения на выходеинтегрирующей цепи 2 от частоты присоединении второго вывода резистора4. с общей шиной,Реле частоты работает следующим 50образом. На .вход формирователя 1 импульсов подается сигнал переменного тока. формирователь 1 .вырабатывает прямо угольные импульсы постоянной длительности, частота которых равна частоте входного сигнала, Последовательность импульсов с формирователя 1 подается на С-вход триггера 3,осуществляя периодическую перезаписьинформации в триггер 3.Одновременно импульсы с выходаформирователя 1 импульсов поступаютна вход интегрирующей цепи 2. Постоянная времени зарядной цепи интегрирующей цепи 2 меньше, чем постояннаявремени разрядной цепи, следовательно, происходит быстрый заряд конден"сатора 8 и его медленный разряд.В конце цикла разряда конденсатора 8происходит перезапись информации втриггер 3 в зависимости от величинынапряжения на выходе интегрирующейцепи 2,Рассмотрим работу устройства вслучае без резистора 4 и определимчастоту срабатывания реле в зависимости от параметров интегрирующейцепи 2 от порога срабатывания триггера 3, длительности импульсов навыходе формирователя 1 импульсов.Для упрощения выводов будем считать, что напряжение при заряде иразряде конденсатора 8 изменяетсялинейно, т.е. ток через конденсатор8 остается постоянным и равнымП Брэ Кф3 Пр1 = -Р. К,напряжение на выходе интегрирующей цепи 2 в конце процесса разряда;зарядный ток конденсатора 8; разрядный ток конденсатора 8; напряжение питания;сопротивление зарядной цепи . конденсатора 8, состоящий из параллельно соединенных резисторов К и К, и определяется соотношением Кь Кт К К,+К, ф где К =К - сопротивление разрядной р цепи.В установившемся режиме изменение напряжения ЬП на выходе интегрирующей цепи 2 за время заряда равно изменению напряжения дП за время разГряда, т, е. Ь П =дПр и определяются ,следующим образомз" Пп ПР )ДП (1)ф .С КС ф145тр(Т-) 13 р(Т-)Ы 34Р Сгде- длительность импульсов на выходе формирователя 1 импульсов;Т-- период сигнала на входнойшине реле частоты;С - емкость конденсатора 8.Решив систему уравнений (1), определим функциональную зависимость напряжения С от частоты входного сигналаКо Кр13:ЦаР. -Ц(2)Р 1(- -1)К +К ( - -1)Р +Кз Р р 3 РДля реле без резистора 4 зависимость между напряжением Цр и частотой 1 является однозначной, т,е..каждому значению частоты Г соответствует единственное значение Пр инаоборот. Такая однозначность обусловлена перезаписью информации втриггер 3 в определенные моментывремени, соответствующие переднемуФронту импульса на выходе формирователя 1 импульсов. Таким образом,пороговому напряжению 13, триггера 3 будет соответствовать единственное значение частоты 1 , котороеявляется час"той срабатывания релебез резистора 4,Частота отпускания реле без дополнительного резистора определяетсянапряжением 13,с Б, причем 13зависит от типа испо,.ьзуемого триггера 3.В рассматриваемом случае ЬЕ - О,т.е. реализована характеристика,представленная на фиг.За.Пороговую частоту Й реле безрезистора 4 можно определить изуравнения (2) при условии, что 13 Р .13 . Для конкретной микросхемы 564.е.ТИ 2 13 орКь3о (К +К )эгде И - пороговое напряжение триггера 3.В качестве примера на фиг.4 приведена зависимость П (Й) (кривая а)для значений 13 =10 В, К =100 кОм,К. =10 кОм, Г =1 мс,Рассмотрим работу реле частотыс резистором 4.При подаче на резистор 4 питающего напряжения 0 ,зарядный ток конден 70114сатора 8 увеличится, а разрядныйуменьшится на величину тока черезрезистор 4, имеющий сопротивление Г,5При этом зарядный и разрядныйтоки конденсатора 8 определяютсявыражениями Бн 13 р Бл -Ор,1+Кз "ф1013 р Б -По1 р Ор Кр К 4Б этом случае характеристика ПЕ==Г(Й) (фиг,4, кривая б) будет находиться вью характеристики фиг.4,кривая а.При подаче на резистор Р нулевого напряжения значения 1 и ТР определяются выражениями20 -13 р е ЗК К,13 р Цот = - + ,КРПри этом характеристика 13 =Р(Г)Р(фиг.4, кривая в) будет находитьсяниже характеристики фиг,4, кривая а.Проведя расчеты, аналогичные расчетам для реле .беэ резистора 4,30 1получим при 11, = - Г2,-й, ,-1,К 4 1+ 2 оЗная величину Е , можно опредеЗ 5 лить пороговую частоту реле Г, приподаче на резистор 4 питающего напря"жения, а также пороговую частотуреле 1 при подаче на резистор 4напряжения логического Т".В том случае, когда резистор 4соединен с прямым выходом триггера3, частота Г является частотой срабатывания реле с гистереэисом, ачастота 2, - частотой отпускания,В том случае, когда резистор 4соединен с инверсным выходом триггера 3, частота Е является первойпороговой частотой трехпоэиционногореле, а Г - второй.БОРассмотрим работу трехпоэиционногореле. В том случае, когда на входнуюшину реле подан сигнал с частотойЕс Г триггер 3 находится в нулевомсостоянии независимо от напряжения,поданного на резистор 4, так как характеристики на фиг4(кривые б, в)находятся ниже уровня порогового нап"ряжения 13 поР(фиг,4, кривая б), то 500Учитывая, что напряжение Бр наР-входе триггера 3 можно считать единичным при П11 О и нулевым при 100 с 13 , полученные соотношения запишем в виде логического условияРТаким образом, в диапазоне частоталгоритм работы реле частотыс подключенным к инверсному выходутриггера 3 резистором 4 совпадает с.известным алгоритмом работы счетноготриггера (Т-триггера), При этомскважность импульсов на выходнойшине реле равна двум и они имеют удвоенный пб отношению к входному сигналу период.Предлагаемое устройство, обеспечивающее,гистерезисную характеристику, имеет повышенное быстродействиепо сравнению с известным устройством,работающим в режиме, обеспечивающемгистерезисную характеристику, Такойэффект достигается за счет того,что в предлагаемом устройстве о наличии срабатывания реле судят по наличию единичного сигнала на выходетриггера 3, в то время как в, известном устройстве срабатывание релеопределяется по вибрации на выходепервого одновибратора, что требуетвведения в схему реле исполнительного 11 6органа с фильтром, которые снижаютбыстродействие,В предлагаемом реле упрощена настройка на заданную частоту срабатывания за счет того, что настройка назаданную частоту и настройка шириныгистерезиса производятся одновременнопутем изменения, например, шириныимпульсов, вырабатываемых формирователем 1 импульсов, При этом соотношеМЗние.между шириной гистерезиса ипорогом срабатывания будет постоянным и определяется соотношением сопротивлений резистора 4 и резисторовб.и 7, входящих в состав интегрирующей цепи 2,Формула изобретенияРеле частоты, содержащее формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с С-входом триггера, а также выходную шину и интегрирующую цепь, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройст" ва за счет его упрощения при одновременном упрощении настройки на заданную частоту срабатывания, в него вве" ден резистор, первый вывод которого соединен с Р-входбм триггера и выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с выходом фбрмировайеля импульсов, причем выход триггера соединен с выходной шиной, а второй вывод резистора - с прямым или инверсным выходом триггера.Заказ 7555/50 Тир ВНИИПИ Государственног 113035