Электронное реле

ОП ИСАпИЕ ИЗОВРЕТ НИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18,07. 80 (21) 2957911/18-21 51) М.Кл.з Н, 03 к 17/00 с присоединением заявки Ио Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 2312. 82 витель(54) ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ,2 повыаениеуровня и равозможносте Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики для преобразования входного переменно- го напряжения произвольной частоты в импульсный сигнал той же частоты или релейный сигнал.Известно электронное реле, содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот, источник опорного напряжения, зашунтированный резис" торным делителем напряжения, выходной компаратор и аналоговые ключи 111.Недостатком этого электронного реле является низкая стабильность порогового уровня, обусловленная гальванической связью между входом и выходом. Кроме того, это устройство имеет низкие функциональные возможности, так как оно не обеспечивает преобразования входного импульсного сигнала в релейный сигнал.Известно -также электронное реле,. содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов, источник опорного напряжения, зашунтированный резисторным делителем напряжения, вйходной компаратор, выход которого подключен к входу блока временной задержки, первьй аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общей шине, второй аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к выходу резисторного делителя, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходной шиной первого аналогового ключа 2.Такое устройство обеспечивает преобразователь импульсного сигнала в релейный сигнал, однако оно также имеет низкую стабильность порогового уровня и невысокие функциональные возможности из-за работы от сигнала только известной частоты. цель изобретения- стабильности порогового сши,рение функциональных й устройства.Поставленная цель достигается тем, что в.электронное реле, содержащее входной компаратор, Фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов,.источник опорного напряжения, эашунтированный резисторным делителем напряжения, выходной компаратор, выход которого подключен к входу блока временной задержки, первый аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общейшине, второй аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к выходу резисторного делителя напряжения, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходной щиной первого аналогового 5 ключа, введены дополнительные фильтр, резистор и два защитных диода, при этом вход устройства связан с вхо" дом фильтра нижних частот и через дополнительный фильтр с первым вхот 0 дом входного компаратора, выход которого соединен с шинами управления аналоговых, ключей,.а второй входс выходом резисторного делителя на- пряжения, защитные диоды включены 15 .встречно-параллельно между входными шинами первого и второго аналоговых ключей и первыми выводами. конденсаторов фильтра нижних частот, вторые выводы которых через допол нительный резистор подключены к выходной шине третьего аналогового ключа, вторая входная шина которо" го связана с источником опорного напряжения, а входная шина второго аналогового ключа - с входом вы" ходного компаратора.На фиг. 1 представлена схема электронного реле; на фиг. 2 - пример выполнения дополнительного фильтра; на фиг, 3 - фазовая характеристика фильтра на фиг. 2; на фиг. 4 осциллограммы сигналов, поясняющие принцип действия электронного реле.Электронное реле содержит выходной компаратор 1, фильтр нижних частот из резистора 2 и конденсаторов 3 и 4. Фильтр нижних частот с первым 5 и вторым 6 аналоговыми ключами и входным компаратором 7 образуют ком мутируеьый фильтр, настроенный на частоту сигнала. Дополнительный фильтр 8 включен между входом реле 9 и первым входом 10 входного компаратора 7, выход которого соединен с 45 шинами управления первого 5, второго 6 и третьего 11 аналоговых ключей. Выходная шина третьего аналого вого ключа 11 через дополнительный резистор 12 связана с точкой соединения конденсаторов 3 и 4. Одна из входных шин третьего аналогового ключа соединена с источником 1 опорного напряжения, который зашунтирован делителем напряжения на резисторах 14 и 15, выход которого соединен с выходной шиной второго аналогового . ключа и вторым выходом входного компаратора 7. Дополнительные защитные диоды 16 и 17 включены встречно-параллельно между входными шинами аналоговых ключей 5 и 6. Блок 18 временной задержки подключен к выходу выходного компаратора 1.Устройство работает следующим образом.65 При отсутствии входного сигнала с делителя на резисторах 14 и 15 на вход компаратора 7 подается небольшое (несколько милливольт ) напряжение, На выходе компаратора будет положительное напряжение.Такое же напряжение будет подаваться через резистор 12 на конденсаторы фильтра нижних частот. На фиг. 4 обозначены осциллограммы: входного испытательного сигнала 19 с треугольной огибающей (линией 20 показан начальный порог входного компаратора, а линией 21 - порог электронного реле ); выходного сигнала 22 входного компаратора 7 ( фиг.1) и форма напряжения, подаваемого через третий аналоговый ключ 11 на конденсаторы 3 и 4 фильтра низких частот; сигнала 22 на входе компаратора 1 (линией 24 обозначен уровень ограничения напряжения на конденсаторах фильтра низких частот, задаваемый защитными диодами 16 и 17, величина ограничиваемого напряжения 25 определяется диодами и для кремниевых диодов составляет 0,5- 0,7 В ; выходного сигнала 26 элек-тронного реле на выходе компаратора 1; выходного сигнала 27 электронного реле на выходе блока 18 задержки с временем отпускания 28 и малым временем срабатывания.При подачена вход электронного реле переменного входного"напряжения через резистор 2 (фиг. 1) поступает сигнал на конденсаторы 3 и 4 и через фильтр 8 на компаратор 7. Фаза сигнала на выходе компаратора 7 зависит от Фазочастотной характеристики фильтра 8Например, для фильтра 8, изображенного на фиг. 2, Фаэочастотная характеристика показана на фиг. 3. Напряжение с выхода компаратора 7 (фиг. 1) управляет третьим аналоговым ключом 11 и через резистор 12 на конденсаторы 3 и 4 поступает напряжение с Фазой сигнала с компаратора. Фаза сигнала с компаратора, определяемая фильтром 8, выбирается на определенной частоте противоположной Фазе входного сигнала, При напряжении сигнала на входе электронного реле, ниже порогового, напряжение. с ключа 11 определяет фазу и величину напряжения на входе компаратора 1, как это показано на фиг. 4 ( участок 29, 30), По мере увеличения входного сигнала положительные импульсы на входе компаратора 1 (фиг. 1) сменятся на отрицательные (,фиг.4 ) участок 30,31, На этом участке на выходе компаратора 1 появляется сигнал 26 ( фиг. 4), указываюций на превышение порога и идущий с фазой сигнала входного компаратора 7 (фиг. 1). Для получениярелейного сигнала используется блоквременной задержки с временем 28 (фиг. 4 ) отпускания, превышающим период входного сигнала. Напряжение на выходе блока 18 (фиг. 1) показано на осциллограмме сигнала 27 (фиг. 4),Защитные диоды 16 и 17 (фиг. 1) ограничивают напряжение на конденсаторах 3 и 4 и напряжения на входе компаратора 1 и позволяют уменьшить время сброса электронноьо реле.При применении фильтра по Фиг. 2 с фазочастотной характеристикой фиг. 3 предлагаемое реле становится резонансным. При этом. порог электронного реле не зависит от изменений добротности коэффициента передачи резонансного фильтра. А за счет сдвига фазы выходного сигнала входного компаратора на;л/2, при больших расстройствах входного сигнала от резонансной частоты фильтра, уменьшается величина напряжения на конденсаторах 3 и 4 (фиг, 1) .Таким образом, предлагаемое реле проще, чем известные, и содержит меньше элементов. В электронном реле отсутствует прямая связь по постоянному току между входом электронного реле и входом компаратора 1.Утечки .конденсаторов 3 и 4; как показывает расчет, влияют на порог электронного реле только через их 1 разность. С помощью резистора 12 (Фиг. 1) при применении электролитических конденсаторов может быть подано начальное положительное смещение. При изменении входного сиг.нала разность напряжения на конденсаторах 3 и 4 не превышает 0,5-0,7 В при применении кремниевых диодов. Точность указанного реле определяется при применении электролитических конденсаторов и компараторов типа 521 САЗ только разностным током утечки конденсаторов.В предлагаемом электронном реле на двух аналоговых ключах, двух конденсаторах и резисторе выполнен усредняющий. Фильтр, а на третьем ключе - преобразователь опорного напряжения в импульсный сигнал, который в своем спектре содержит гарьюнику по частоте, соответствующую частоте входного сигнала, и эта гармоника через резистор связи подается на усредняющий фильтр в противофазе с входным сигналом. Таким образом, в предлагаемом электронном реле порог задается сравнением переменного входного сигнала с переменным опорным напряжением, в то время как в известном Г 2 3 сравнивается переменный сигнал с постоянным опорным напряжением, а в известном 11)- выпрямленный постоянный сигнал с постоянным опорным напряжением. Информация о величине входного сигнала оказывается заложенной в фазе сигнала коммутируеьюго фильтранизких частот,С выхода электронного реле припревышении порогового уровня можетбыть снят или импульсный сигнал счастотой и фазой входного сигнала,прошедшего через фильтр на входевходного компаратора, или релейныйсигнал. Порог электронного реле приприменении фильтра на входе входного компаратора зависит от фазовойхарактеристики этого фильтра, что расширяет Функциональные возможности.Повышение стабильности предлагаеьюгоэлектронного реле достигнуто благо",даря .сравнению входного. сигнала сопорным на переменном токе, усреднению входного сигнала с использованием коммутируемого Фильтра низкихчастот на конденсаторах и аналоговых ключах и работой всех активныхэлементов электронного реле в ре-лейном режиме25Формула изобретенияЭлектронное реле, содержащее входной компаратор, Фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов, источник опорного напряжения, зашунтированный резисторным делителем напряжения, выходной компаратор,35выход которого подключен к входу блока временной задержки, первый аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общей шине, второй аналоговый ключ, выходная шива4 р которого подключена к выходу резисторного делителя напряжения, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходнойшиной первого аналогового ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности порога срабатыванияи расширения функциональных воэможностей, в него введены дополнительные фильтр, резистори два защитных диода, при этом входустройства связан с входом фильтранижних частот и через дополнительный.Фильтр - с первым входом входного компаратора, выход которого соединен .с шинами управления аналоговых клю чей, а второй вход - с выходом резисторного делителя напряжения, защитные диоды включены встречно-параллельно между входными шинами,первого и второго аналоговых клю 4 ф чей и первыми выводами конденсаторовфильтра нижних частот, вторые выводы которых через дополнительныйрезистор подключены к выходной шине третьего аналогового ключа, вто- Ы рая входная шина которого связанас источником опорного напряжения, авходная шина второго аналогового ключа - с входом выходного компаратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское Р 450350, кл, Н2, Авторское Р 641 б 51, кл. Н (прототип ),свидетельство СССР03 К 17/00, 1974,свидетельство СССР03 К 17/00, 1979984044 ко Тираж 959 ИПИ Государственного по делам изобретений 5, Москва, Ж; Рауш писное Заказ 9956/75 Вкомитета СССРи открытийскан наб., д.4 ПП фПатентф., г.ужгород, ул.Проект ил Составитель И. Фора 4 онтоаедактор В. Лазаренко Техред Ж.Кастелевич Корректор Е