Трехпозиционное реле

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ боез СюавтскихСециалкстичесюаРеслублик и 714367 И ЬВХОе" СКОМУ СВИДВТВЛЬСУВУ 61) Дополнительное к авт.. Кл05 0 19 асударстееннын неинте ссср ее делам нзобретен н отнрытнй(71) Заавител 4 Изобретение относится к области автоматики и предназначено в сочетании с различными датчиками сопротивления (терморезисторами, фоторезисторами, гигристорами и др.), тока, напряжения и т. п. для трех- позиционного регулирования температуры, давления, тока, напряжения и др. неэлектрических и электрических величин,Известно трехпозиционное реле, содержащее трехпозиционное чувствительное устройство, блокинг-генератор, разделительный трансформатор и однополупериодный выпрямитель на тиристорах. Недостатком известного устройства является отсутствие зоны нечувствительности и дифференциала между переключениями исполнительных аппаратов 1.Известно также бесконтактное реле с пороговым устройством на однопереходном транзисторе с КС-контуром в цепи эмиттера транзистора. Недостаток известного устройства - не обеспечивается трехпозиционная характеристика срабатывания исполнительных аппаратов 2.Целью изобретения является обеспечение возможности трехпозиционного регулиХПОЗИЦИОННОЕ РЕЛЕ рования параметров управляемого объекта с высокой достоверностью функционирования.Для достижения поставленной цели втрехпозиционное реле, содержащее порого вый элемент на первом однопереходном транзисторе, первая база которого соединена с управляющим электродом первого тиристора, катод которого подключен к общий шине, к которой подсоединен один вывод резистора, другой вывод которого подключен к первой базе первого однопереходного транзистора, эмиттер которого подсоединен через конденсатор к обшей шине и через резистор к точке соединения первых выводов датчйка сопротивления и переменного резистора, при чем второй вывод датчика сопротивленияподключен к общей шине, а второй вывод переменного ре."истора к подвижному контакту потенциометра, один неподвижный вывод которого через переменный резистор подключен к общей шине, а второй неподвижный вывод к плюсовой шине источника питания постоянного тока, дополнительно введены пороговые элементы на однопереходных транзисторах, конденсаторы, резисторы, диоды, потенциометры, симистсры, причем в,.- рая база пес,вого однопереходного транз:- тора через ког сенсатор соединена со своим юиттером и че, ез резистор с подвижным код" тактом потенциометра, первый неподвижныь вывод которого подключен к пл:осовой шине источника питан.;я постоянного тока второй неподвижный в,;вод через постоянньсй резистор и переменный резистор подключен к общей шине и непос,едственно -- к аноду диода, катод которого серез резистор подключен к точке соединения анода первого ф тиристора с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к упраьляющему электроду первого симистора, и первым выводом конденсатора, в орой вывод которого подключен к первой шине источника переменного тока и к первому токовому выводу первого симистора, которс.е через резистор подключены к плюсовой шине источника питания постоянного тока, к которой подключена одна обкладка конденсагора вторая обкладка которого соединена с эмит- ф тером второго однопереходного транзистор первая база которого соединена с управля ющим электродом второго тиристора, катод которого подключен к общей шине, к которой подсоединен один вывод резистора, второй вывод которого подключен к первой базе второго однопереходного транзистора, эмцттер которого через конденсатор подсоединен ко второй базе своего однопереходного транзистора, которая через резистор подклюсеца к подвижному контакту потенциомстра, первый неподвижный вывод которого подксночец к плюсовой шине источника постоянного тока, второй неподвижный вывод через резистор подключен к общей шине и носрс дствеццо к аноду диода, катод которо го через резистор подключен к аноду второго тиристора, который через параллельное соа;шцецие резистора и конденсатора подключен к первой шине источника переменного тока, к которой подключен первый токовый вывод второго симистора, управля- ц ющий электрод которого через резистор подключен к точке соединения первой обкладки конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первому токовому выводу второго симистора и анода третьего тиристора, катод которого подключен к общей шине, уйравляющий электрод - к первой базе трстьего одцопереходного транзистора цепосредственно и через резистор - к общейшине, к которой подключен один вывод резистора, второй вывод которого подключен через о резистор к плюсовой шине источника постояцнцого тока и непосредственно - ко второибазе третьего одцопереходного транзистора, эмиттер которого через конденсатор подключен к общей шине, через резистор - к плюсовои шине источника питания постоянного тока и непосредственно - к аноду диода, катод которого подключен к эмиттеру ворого однопереходного транзистора и к точке соедчнения анода диода и первого вывода резистора, причем катод диода подключен к эмиттеру первого однопереходного транзистора, а второй вывод резистора - к точке соединения датчика сог;,этивления и переменного резистора, вторая шина источника переменного тока через соответствующие исполнительные органы подключена ко вторым токовым выводам первого и второго симисторов,На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства.Е трехпозиционное реле, содержащее пороговый элемент на однопереходном транзисторе 1, первая база которого соединена с управляющим электродом тиристора 2, катод которого подключен к общей шине 3, к которой подсоединен один вывод резистора 4, другой вывод которого подключен к первой базе однопереходного транзистора 1, эмиттер которого подсоединен через конденсатор 5 к общей шине 3 и через резистор 6к точке соединения первых выводов датчика 7 сопротивления и переменного резистора 8, причем второй вывод датчика 7 сопротивления подключен к общей шине 3, а второй вывод переменного резистора 8 - к подь южному контакту потенциометра 9, один неподвижный вывод которого через переменный резистор 10 подключен к общей шине 3, а втсоой неподвижный вывод -- к плюсовой шике 11 источника питания постоянного тока допьчнительно введены пороговые элементы на одцопереходных транзисторах, конденсаторы, резисторы, диоды, потенциометры, симисторы, причем вторая база однопереходного транзистора 1 через конденсатор 12 соединена со своим эмиттером и через резистор13 -- с подвиж сым контактом потенциометра4, первый непо твижный вывод которого подключен к плюсовой шине 11 источника литан иния постоянного тока, второи цеподвижныи вывод через постояный резистор 15 и переменный резистор 16 подключен к общей шине 3 и непосредственно - к аноду диода 17, катод которого через резистор 18 подключен к точке соединения анода тиоистора 2 с первым выводом резистора 19, в 1 орой вывод которого подключен к управляк щему электроду симистора 20, и первым выводом конденсатора 21, второй вывод которого подключен к первой шине 22 источника переменного тока и к первому токовому выводу симистора 20, которые через резистор 23 подключены к плюсовой шине 11 источника питания постоянного тока, к которой подключена о;на обкладка конденсатора 24, вторая обкладка которого соединена с эмиттером однопереходного транзистора 25, первая база которого соединена с управляющим электродом тиристора 26, катод которого подключен к общей шине 3, к которой подсоединен один3вывод резистора 27 второй вывод которогоподключен к первой базе однопереходноготранзистора 25, эмиттер которого через конденсатор 28 подсоединен ко второй базе своего однопереходного транзистора 25, котораячерез резистор 29 подключена к подвижномуконтакту потенциометра 30, первый неподвижный вывод которого подключен к плюсовой шине 11 источника постоянного тока, второй неподвижный вывод через резистор 31подключен к общей шине и непосредственно -- к аноду диода 32, катод которого через орезистор ЗЗ подключен к аноду тиристора 26,который через параллельное соединение резистора 34 и конденсатора 35 подключен кпервой шине 22 источника переменного тока,к которой подключен первый токовый вывод15симистора 36, управляющий электрод которого через резистор 37 подключен к точке соединения первой обкладки конденсатора 38,вторая обкладка которого подключена к первому токовому выводу счмисторг 36, и анода тиристора 39, катод которого подключен 2 ок общей шине 3, управляющий электрод -к первой базе одцопереходцого транзистора40 нег,осредственного и через резистор41 - к общей шине 3, к которой подключенолин вывод резистора 42, второй вывод которого подключен через резистор 43 к плюсовой шине 11 источника постоянного тока инепосредственно - ко второй базе однопереходцого транзистора 40, эмиттер которогочерез конденсатор 44 подключен к общей шине 3, через резистор 45 - к плюсовой шине зо11 источника питания постоянного тока инепосредственно - к аноду диода 46, катодкоторого подключен к эмиттеру однопереходцого транзисторг 25 и к точке соединенияацода диода 47 и первого выводг резистора3548, причем катод диода 47 подключен к эмиттеру однопереходного транзистора 1, а второй вывод резистора 48 к точке соединениядатчика сопротивления 7 и переменного ре.зистора 8, вторая шина 49 источника переменного тока через соответствующие испол- аонительцые органы 50, 51 подключена ко вторьм токовым выводам симисторов 20, Зб инспосрсдствсцно - к одному выводу первичной обмотки трансформатора 52 источникапитания постоянного тока, второй вывод ко 45торой подкгночен к первой шине 22 источника переменного тока, вторичнгя обмоткатрансформатора источника питания постоянного тока подключена к входам выпрямительного моста 53, положительный вывод которого подкл очен к положительной обкладке 5 оконденсатора 54 фильтра и к плюсовой шине11 источника питания постоянного тока, аотрицательный вывод - к отрицательнойобкладке конденсатора 54 фильтра и к общей шине 3,55Нг фиг. 2 представлены временные диаграммы в характерных точках трехпозиционбного реле, при температуре больцс цориь; (фиг. 2 а), равной норме (фиг. 2 б) и меньшей нормы (фиг. 2 в),где 1) - эпюры напряжений на конденсаторе 441 ЪО - порог срабатывания пороговогоэлемента на однопереходном транзисторе 4011., + - эпкры напряжений на конденсаторе 24Е щ - напряжение источника питанияпостоянного токаЬс- эпюры напряжени й на коцдецсаторе 51.)т, - порог срабатывания пороговогоэлемента на однопереходном тргц -зисторе 1Б - порог срабатывания порогового"Мэлемента на однопереходном трацзисторе 251 Б - напряжение на верхнем выводедатчика сопротивлений 7 относительно общей шины 3Т 4 о - период колебаний генератора цатранзисторе 40Т у - период колебаний генератора натранзисторе 25Т, - период колебаний генератора цатрацзисторс 1Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения питания отпирается транзистор 25, поскольку его эмцттер подключен к плюсу источника питания через конденсатор 24, и последний пропускает через себя, транзистор 25 и промежуток управляющий электрод-катод тиристора 26 импульс тока. При этом конденсатор 24 заряжается до напряжения источника питания, а тиристор 26 открывается и удерживается в открытом положении за счет постоянного тока, протекающего по его анодной цепи. Когда, например, контролируемая температура в зоне установки датчика 7 сопротивления выше нормы, его сопротивление невелико и падение напряжения на нем будет ниже напряжеция отпирания транзисторов 1 и 25. А так кгк ЙС-контур 45, 44 подключен непосредственно к источнику питания, конденсатор 44 заряжается до напряжения, при котором переход эмиттер-база транзистора 40 смещается в прямом направлении. В эти моменты будет включаться транзистор 40, и конденсатор 44 разряжается на резистор 41, вызывая отпирание тиристора 39. При этом за счет коммутирующих конденсаторов 35 и 38 и общего резистора 23 запирается тцристор 26. Через промежуток катод-управляющий электрод симистора 36, резистор 37 и анодную цепь тиристора 39 течет ток, цод действием которого симистор Зб отпирается. Исполнительный орган 51, например реле, электромагнит, двухфазный электродвигатель вкл 1 очается, уменьшая, например, поступление теплоносителя к ооъекту регулиро. вания. При помощи резисторов 42 и 43 порог срабатывания транзистора 40 устанавливается заведомо ниже порога срабатывания транзисторов 1 и 25. Поэтому хотя конденсатор 44 через разделительные диоды 46 и 47 соединен с эмиттерами транзисторов 25 и 1, в этом случае будет отпираться периодически ли шь транзистор 40.Когдд температура объекта регулирования уменьшается до номинального значения, сопротивление датчика 7 сопротивления увеличится и возрастет падение напряжения на нем до величины, превышающей напряжение отпирания транзистора 25, цо ниже напряжения отпирания транзистора 1 на величину, определяющую зону нечувствительности трехпозиционного реле. Поэтому конденсатор 24 начинает периодически заряжаться через переход эмиттер-база транзистора 25 на резистор 27, вызывая отпирание тиристора 26. Тиристор 26, отпираясь, вызывает с помощью конденсаторов 36, 38 и резистора 23 запирание тиристора 39. Симистор 36 закрывается, и исполнительный орган 51 отключается. Через разделительный диод 46 конденсатор 44 разряжается на эмиттер-базу транзистора 25, блокируя транзистор 40 от периодических срабатываний. Как только отпирается тиристор 26, за счет шунтирования резистор 31 через разделительный диод 32 резистором 33 уменьшается напряжение второй базы транзистора. Это обеспечивает создание дифференциала между переключениями исполнительного органа 51. В случае уменьшения температуры ниже нормы падение напряжения на датчике 7 сопротивления превысит порог срабатывания транзистора 1. Следовательно, конденсатор 5 будет периодически разряжаться через эмиттер-базу транзистора 1 на резистор 4. При этом будут отпираться тиристор 2 и симистор 20, и вкл 1 очится исполнительный орган 50, осуществляя увеличение подачи теплоносителя, С помощью конденсаторов 21 и 35 и резистора 23 тиристор 26 запирается. Периодически отпираясь, транзистор 1 будет осуществлять через разделительные диоды 46 и 47 разряд конденсатора 44 и заряд конденсатора 24, разряжающегося на резисторы 48 и 8, блокируя отпирание транзисторов 25 и 40. За счет шунтирования резистора 15 резистором 18 через диод 17 и тиристор 2 уменьшается порог отпирания транзистора 1. Этим создается дифференциал между порогом срабатывания и отключения исполнительного органа 50. В дальнейшем работа регулятора повторяется.Постоянная времени КС-контура 48, 24 выбирается выше чем постоянная времени КС-контура 5, 6 и ниже чем в КС-контура 46, 44. Напряжение срабатывания трехпозипиоццого реле регулируется с помощью пот цциометров 14, 30. Уставка срабатывания релс задается потенциометром 9. Общая зонд нечувствительности между срабатывания и исполцительцых оргацов 50 ц 51 измецяется при помощи переменного резистора 16. Конде нс аторы 12 и 28 обес печи вают по 51 схоздщицгеццость схемы реле.Сказанное вьше иллюстрируется эпюрами цапряжеций в характерных точках трех- позиционного реле.1 о При температуре в зоне датчика большенормы (рис. 1 а) релаксирует лишь генератор на транзисторе 40. Напряжение на коцдецсаторе 24 уменьшается на величину напряжения на датчике И 7 . На конденсаторе 5 напряжение равно 11,.15Если температура датчика равна температуре уставки, релаксирует генератора на транзисторе 25. В этом случае напряжение ца конденсаторе 24 (1.)е,г) изменяется, примерно, нд величину порога отпирания транго зистора 25 (13 та 5 ). На конденсаторе 44 напряжение 1 е 4 не достигает порога отпирания транзистора 40 (Бто). Напряжение на конденсаторе 5 (.1 5 ) меньше порога срабатывания транзистора1.стг ) .25ри температуре меньше заданной релаксирует генератор ца транзисторе 1. В этом случае коцдецсатор 5 заряжается до цогога сгдбдтывдция тгдцзистога 1 и заряжается до остаточного напряжения трдцзо зистора. Конденсатор 24 не успевает разрядиться ца величину Гти из-за подзаряда через диод 47 до напрягкения источника питания Еит. Конденсатор 44, рдзряждясь через диоды 46 и 47 цд транзистор 1, не успсвдет зарядиться до цапряжения срабатывания транзистора 40 (11 т). Кдк видно из диаграмм, время Тв Та 5 Т 1 для чего постоянные времени выбираются т ч 5т елмаз 5 т 5, д. Порог срабатывания БтФ О -; )тг 5 (4 О Поскольку однопереходные транзисторы,используемые в схеме реле в качестве пороговых элементов, характеризуются высокой стабильностью порога срабатывания при колебганиях в гпироких пределах напряжения д питания и температуры окружающей среды,предложенное реле обладает высокой точностью работы. Схема трехпозиционного реле характеризуется простотой и бесконтактностью, что делает ее высоконадежной в работе. Устройство характеризуется высокой 50 увствительностью, его входное сопротивление может достигать сотен кОм, а к его выходу могут быть подключены исполнительные механизмы значительной мощности.Предлагамое реле может найти применение 55 не только в сочетании с датчиками температуры, но может быть использовано и с другими датчиками, например, фоторезисторами, гигристорами, датчиками давления, тока,напряжения и т. п. В этом случае предложенное устройство обеспечивает трехпозиционное регулирование освещенности, влажности, давления, тока и других величин.формула изобретенияТрехпозиционное реле, содержащее пороговый элемент на первом однопереходном транзисторе, первая база которого соединена с управляющим электродом первого ти о ристора, катод которого подключен к обшей шине, к которой подсоединен один вывод резистора, другой вывод которого подключен к первой базе первого однопереходного транзистора, эмиттер которого подсоединен через конденсатор к общей шине и через резистор к точке соединения первых выводов датчика сопротивления и переменного резистора, второй вывод датчика сопротивления подключен к общей шине, а второй вывод переменного резистора к подвижному кон- то такту потенциометра, один неподвижный вывод которого через переменный резистор подключен к общей шине, а второй неподвижный вывод к плюсовой шине источника питания постоянного тока, отличающеЕся тем, что, с целью обеспечения возможности трехЭ 5 позиционного регулирования параметров управляемого объекта с высокой достоверностью функционирования, в него дополнительно введены пороговые элементы на однопереходных транзисторах, конденсаторы, ре- зо зисторы, диоды, потенциометры, симисторы, причем вторая база первого однопереходного транзистора через конденсатор соединена со своим эмиттером и через резистор с подвижным контактом потенциометра, первый неподвижный вывод которого подключен к плюсовой шине источника питания постоянного тока, второй неподвижный вывод через постоянный резистор и переменный резистор подключен к общей шине и непосредственно - к аноду диода, катод которого 4 о через резистор подключен к точке соединения анода первого тиристора с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к управляющему электроду первого симистора, и с первым выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к первой шине источника переменного тока и к первому токовому выводу первого симистора, которые через резистор подключены к плюсовой шине источника питания постоянного тока, к которой подключена одна обкладка щ конденсатора, вторая обкладка которого соединена с эмиттером второго однопереходного транзистора, первая база которого соединена с управляющим электродом второго тиристора, катод которого подключен к общей шине, к которой подсоединен один вывод резистора, второй вывод которого подключен к первой базе второго однопереходцого транзистора, эмиттер которого через конденсатор подсоединен ко второй базе своего однопереходного транзистора, которая через резистор подключена к подвижному контакту потенциометра, первый неподвижный вывод которого подключен к плюсовой шине источника постоянного тока, второй неподвижный вывод через резистор подключен к общей шице и непосредственнок аноду диода, катод которого через резистор подключен к аноду второго тиристора, который через параллельное соединение резистора и конденсатора подключен к первой шицс источника переменного тока, к которой подключен первый токовый вывод второго симистора, управляющий электрод которого через резистор подключен к точке соединения первой обкладки конденсатора, вторая обкладка которого подключен к первою токовому выводу второго симистора, и анода третьего тиристора, катод которого подключен к общей шине, управляющий электрод - к первой базе третьего однопереходного транзистора, непосредственно и через резистор - к общей шине, к которой подключен один вывод резистора, второй вывод которого подключен через резистор к плюсовой пп;це источника постоянного тока и непосредственно - ко второй базе третьего одцопереходного транзистора, эмиттер которого через конденсатор подключен к обшей шцце, через резистор - к плюсовой шине источника питания постоянного тока и непосредственцо к аноду диода, катод которого подключен к эмиттеру второго однопереходного транзистора и к точке соединения анода диода и первого вывода резистора, причем катод диода подключен к эмиттеру первого одцопереходного транзистора, а второй вывод резистора - к точке соединения датчика сопротивления и переменного резистора, вторая шина источника переменного тока через соответствующие исполнительные органы подключена ко вторым токовым выводам первого и второго симисторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР455330, кл. 6 05 Р 23/19, 07.09.78.2. Тиристоры. Технический справочник, Пер.с англ. под ред. Лабунцова В. А. и др., 1971, с. 336, рис. 13 - 12."/Л Задерновска ЦНИИПИ Г но дел 113035, Моск лиал ППП П7.1 ч"тФ 37 Гч,чмччсю Составитель Г, Пегнк Техред К. нуфрич Тираж 956 осударственного комитет ам изобретений и откры а, М( - 35, Раушская на агент, г, Ужгород, ул.