Близостный переключатель

/94 6/оо, н оз ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОР НОМУ СВИ ЛЬСТВУ ИЗОСТНВИ ПЕРБКЛОЧАТЕН астиисики,е отикитройприбя ен ацявичю ьство СССР 6/00, 1985.1 копйс, 197 еж (Б етен стн пост оле ащии ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(57) Иэобр импульсной польэовано реагируощи Цель изобр ности Ьлиз Для достиж БП, содерж осится к облможет бытьтвах автоматижении объековышение надреключателявленной целитель 1 авток1539855 баний, пороговый триггер 2, ключевойэлемент 4, введен блок 3 регулировкичувствительности, который совместнос введенными в усилитель 1 автоколебаний резисторами 24 и 25 образует замкнутую цепь обратной связи по питаниюусилителя автоколебанийВ выходнуюцепь порогового триггера 2 дополнительно введен также диод 39. Благодаря введенным элементам и выполнениюусилителя автоколебаний и блока регулировки чувствительности повышаетсянадежность БП за счет снижения влияния изменения параметров внешних элементов, определяющих чувствительностьи стабильность характеристик переключения, Усилитель автоколебаний содержит также транзисторы 10-12, диодИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано 25в устройствах автоматики, реагирующихна приближение объекта,Целью изобретения является повышение надежности устройства.Цель достигается путем введения в З 0устройство блока регулировки чувстви тельности, включенного в цепь обратной связи по питанию усилителя автоколебаний, в который дополнительновведены два резистора с новыми связями, замыкающие цепь обратной связи, ивведения в выходную цепь пороговоготриггера диода. Введение указанныхэлементов и выполнение усилителя автоколебаний и блока регулировки чувстви-.0тельности позволяют повысить надежность переключателя за счет снижениявлияния изменения параметров внешнихэлементов устройства, определяющихчувствительность и стабильность характеристик переключения устройства,Введение блока синхронизации позволяет дополнительно расширить Функциональные воэможности переключателя засчет осуществления управления переключением ключевого элемента сигналами разной полярности с минимально необходимой мощностью.На фиг. 1 представлена принципиальная схема близостного переключателя;55на фиг. 2 - принципиальная схема блока синхронизации.Устройство содержит усилитель 1автоколебаний, пороговый триггер 2,ную цепочку 13, резисторы 14-25, дополняющий транзистор 26 и диод 27,Пороговый триггер 2 содержит транзис"торы 34-36, генератор 37 тока, дополняющий транзистор 38, диод 39 и резисторы 40-44. Блок 3 регулировки чувствительности содержит транзистор 45,диоды 46 и 47, повторитель 48 напряжения и резисторы 49,50. Введениеблока 5 синхронизации, содержащегостабилитрон, диод, транзисторы, резисторы и дополняющие транзисторы,позволяет дополнительно расширитьфункциональные возможности БП за счетосуществления управления ключевымэлементом сигналами разности полярности с минимально необходимой мощностью управления. 1 з,п, ф-лы, 2 ил,блок 3 регулировки чувствительности,ключевой элемент 4, блок 5 синхронизации. Выход 6 усилителя 1 автоколеба-.ний подключен к входу 7 пороговоготриггера 2, выход 8 которого соединенс управляющим входом 9 ключевого элемента 4.Усилитель 1 автоколебаний содержит три транзистора 10-12, диодную цепочку 13, двенадцать резисторов 14- 25, дополняющий транзистор 26, диод 27. База первого транзистора 10 соединена с первой шиной 28 резонансных элементов и через шестой резистор 19 подключена к коллектору этого транзистора, а эмиттер первого транзистора 10 соединен с второй шиной 29 резонансных элементов. Первый 14 и седьмой 20, одиннадцатый 24 и двенадцатый 25 резисторы соединены попарно- последовательно и включены между эмиттером первого транзистора 10 и общей шиной 30. Общая точка первого 14 и седьмого 20 резисторов подключена к базе второго транзистора 11, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор соединен с базой дополняющего транзистора 26 и с первой шиной 31 времязадаюцих элементов. Коллектор дополняющего транзистора 26 соединен с общей шиной 30, а эмиттер соединен с базой этого транзистора через третий резистор 16, с шиной питания 32 через восьмой резистор 21 и с общей шиной 30 - через последовательно включенные диодную цепочку 13 и девямой резистор 67 соединена с общей шиной 30. Эмиттер цетвертого транзистора 60 соединен с общей шиной 30, аколлектор подключен к выходу 74 блока5 синхронизации и через восьмой резистор 68 - к дополнительной шине 73питания. Выход 74 блока 5 синхрониэа 5153985тый резистор 22. Эмиттер третьеготранзистора 12 подключен к общей шине 30, база - к точке соединения катода диодной цепочки 13 и девятого резистора 22, а коллектор через последовательно соединенные десятый 23 ичетвертый 17 резисторы - к шине 32питания. Точка соединения четвертогои десятого резисторов через пятый резистор 18 и параллельно ему включенный в обратном направлении диод 27соединена с выходом 6 усилителя 1 автоколебаний и с второй шиной 33 еремязадающих элементов. 15Пороговый триггер 2 содержит тритранзистора 34-36, генератор 37 тока,дополняющий транзистор 38, диод 39и пять резисторов 40-44, База первого транзистора 34 является входом 20порогового триггера 2Эмитте-ры первого 34 и второго 35 транзисторое объединены и через. генератор 37 тока подключены к общей шине 30. Коллектор первого транзистора 34 25 соединен с базой дополняющего транзистора 38 и через первый резистор 40 " с шиной 32 питания, с которой соединены также коллектор второго транзистора 35 и эмиттер дополняющего транзистора 38, коллектор которого соединен с базой третьего транзистора 36 и через второй резистор 41 " с общей шиной 30, Третий 42 и четвертый 43 резисторы соединены последовательно и включены между катодом диода 39, анод которого подключен к шине 32 питания, и коллектором третьего транзистора 36, эмиттер которого соединен с общей шиной 30. Точка соединения третьего 42 и четвертого 43 резисторов подключена к базе второго транзистора 35, а катод диода 39 через пятый резистор 44 соединен с общей шиной 30. Коллектор третьего транзистора 36 является выходом 8 порогового триггера 2.Блок 3 регулировки чувстаительности содержит транзистор 45, два диода 46 и 47, повторитель 48 напряжения и "два резистора 49, 50. База транзистора 45 соединена с общей точкой один-надцатого и двенадцатого резисторов 24 и 25 усилителя 1 автоколебаний, коллектор через первый резистор 49 соединен с шиной 32 питания, а через второй резистор 50 - с катодом второго диода 47, анод которого подключен к входу повторителя 48 напряжения и 5 6соединен с третьей шиной 51 времязадающих элементов. Эмиттер транзистора 45 через прямосмещенный первый диод 46 подключен к общей шине 30 и непосредственно соединен с третьей шиной 52 резонансных элементов, Выходповторителя 48 напряжения подключенк свободному выводу второго резистора 15 усилителя 1 автоколебаний.1 Ключевой элемент 4 может быть выполнен на транзисторах, включенных по схеме составного транзистора. При подаче положительного сигнала .на управляющий вход 9 происходит коммутация клемм 53 и 54.Блок 5 синхронизации состоит из стабилитрона 55, диода 56, четырех транзисторов 57-60, восьми резисторов 61-68 и двух дополняющих транзисторов 69 и 70. Анод стабилитрона 55, катод которого подключен к первой шине 71 синхронизации, катод диода 56, анод которого подключен к второй шине 72 синхронизации, соединены с базами первого 57 и первого дополняющего 69 транзисторов, эмиттеры которых подключены к средней точке делителя напряжения на первом 61 и втором 62 резисторах, который включен между общей шиной 30 и дополнительной шиной 73 питания, Коллектор первого транзистора 57 через третий резистор 63 подключен к дополнительной шине питания 73 и непосредственно - к базе вто. рого дополняющего транзистора 70,эмиттер которого соединен с дополнительной шиной питания 73. Коллекторпервого дополняющего транзистора 69подключен к базе второго транзистора58, эмиттер которого соединен с общейвиной 30, и через четвертый резистор64 - к общей шине 30, Коллекторы второго 58 и третьего 59 транзисторовобъединены и подключены к базе четвертого транзистора 60 и через пятыйрезистор 65 - к дополнительной шине73 питания. Коллектор второго дополняющего транзистора 70 через шестойрезистор 66 соединен с базой третьего транзистора 59, которая через седь 15398ции подключен к управляющему вкоду 91ключевого элемента,4,Ьлизостный переключатель работаетследующим образом.К шинам 28, 29, 52 резонансных эле 5ментов подключаются чувствительныедатчики, в качестве которых могут бытьиспользованы колебательные контуры спеременной емкостью, величина которой 0зависит от положения объекта, В результате усилитель 1 автоколебаний срезонансными цепями, подключенными кшинам 28, 29 и 52, образует автогенератор, условия генерации которого зависят от вносимой приближающимисяобъектами емкости и сопротивления потерь таким образом, что приближениеобъекта вызывает срыв автоколебаний.При этом усилитель 1 автоколебанийсовместно с пороговым триггером 2 работает следующим образом.При отсутствии автоколебаний транзисторы 11 и 26 закрыты, транзистор 12открыт и времязадающий элемент, напри 25мер конденсатор, подключенный междушиной 33 и общей шиной 30, разряжается через диод 27, резистор 23 и малоесопротивление открытого транзистора12. В результате пороговый триггер 2устанавливается в одно из устойчивыхсостояний, которое, например, соответстаует включенному состоянию устройства. В данном случае транзистор 36 порогового триггера 2 оказывается в зак 35рытом состоянии, что при закрытомтранзисторе 60 блока 5 синхронизации,должно приводить к отпиранию ключевогоэлемента 4. При этом на управляющийвход 9 ключевого элемента 4 подаетсяток через резистор 68 блока 5 синхронизацииЕсли же автоколебания присутствуютв усилителе 1 автоколебаний, то времязадаюций элемент, например конденсатор, включенный между шинами 31 и 30,разряжается через транзистор 11, Приэтом дополняющий транзистор 26 закрывается, что вызывает закрытие транзистора 12 и запирание диода 27Времязадающий элемент, например конденсатор, подключенный к шине 33, заряжается через резисторы 17 и 18,Постоянная времени и величина гистерезиса порогового триггера определя 55ют величину задержки времени, необходимой для стабильной работы переключателя при кратковременных колебаниях,вносимых объектом приближения емкос 558ти. С достижением на шине 33 величины напряжения соответствующей верхней границе опрокидывания порогового триггера 2, транзистор 36 открывается, запрещая, например, включение ключевого элементаВерхняя граница опрокидывания порогового триггера определяется потенциалом Ьазы транзистора 35, котооый должен быть поэтому стабилизирован и сделан по возможности независимым от ухода параметров времязадающих элементов, в частности электролитических конденсаторов. С этой целью, т,е, для предотвращения сЬоев в работе порогового триггера, база транзистора 35 смещается относительно шины 32 питания за счет чведения диода 39 в поро говый триггер 2 и соответствующего включения пятого резистора 44 порогового триггера 2, Тем самым исключа" ются сбои в работе переключателя при повышении утечки времязадающего элемента, подключенного к шине 33.Чувствительность переключателя определяется коэффициентом усиления усилителя 1 автоколеЬаний и параметрами внешних резонансных элементов. Повышение чувствительности устройства путем настройки параметров резонансных элементов вЬлизи порога срыва автоколебаний при постоянном коэффициенте усиления усилителя 1 автоколебаний приводит к потере стаЬильности работы устройства из-за изменения параметров резонансных элементов (например емкости или тангенса угла потерь) под воздействием внешних факторов. Поэтому в данном устройстве повышение надежности при обеспечении высокой чувствительности достигается введением блока 3 регулировки чувствительности, принцип действия которого основан на увеличении напряжения питания входного каскада усилителя 1 автоколебаний с Ьольшой постоянной времени при срыве или уменьшении амплитуды автоколебаний. При наличии автоколебаний транзистор 45 блока 3 регулировки чувствительности приоткрывается положительными пиками напряжения и образует цепь заряда времязадающего элемента, включенного между шиной 51 и шиной 32 питания, через диод 47, резистор 50 и транзистор 45. Потенциал шины 51 повторяется повторителем 48 напряжения и подается через резистор 15 усилителя 1 автоколебаний в качестветранзистор 60 закрывается, обеспечивая подачу управляющего сигнала через резистор 68 на управляющий вход 9 ключевого элемента 4. После включения клюцевого элемента 4 напряжение на нем падает, вызывая вклюцение транзистора 60, в результате чего импульс управления прекращается, обеспечивая минимальную мощность управления клю-. чевым элементомТаким образом, введение автоматицеской регулировки чувствительности, введение диода в пороговый триггер повышают надежность устройства при снижении требований к стабильности параметров применяемых конденсаторов и при высокой чувствительности. Использование и конкретное выполнение блока синхронизации расширяет функци-. ональные возможности устройства при широком выборе типов ключевых элементов и нагрузок,1, Близостный переключатель, содержащий ключевой элемент, усилитель автоколеЬаний, состоящий из. трех транзисторов, диодной цепочки, диода, дополняющего транзистора и с первого по десятый резисторов, Ьаза первого транзистора соединена с первой шиной резонансных элементов, эмиттер - с первым выводом первого резистора и с второй шиной резонансных элементов, а коллектор. - с одним из выводов второго резистора, эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор второго транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, а четвертый и пятый резисторы включены последовательно между виной питания и выходом усилителя автоколебаний, соединенным с второй шиной времязадающих элементов и с входом порогового триггера, который состоит из трех транзисторов, генератора тока, дополняющего транзистора и пяти резисторов, база первого и коллектор третьего транзисторов подключены соответственно к входу и выходу порогового триггера, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и через генератор тока соединены с общей виной, коллектор первого транзистора соединен с базой дополняющего транзистора, эмиттер которого подключен к шине питания и к кол 9 1539855 10напряжения питания входного каскадаэтого усилителя, При этом обеспечивается режим раЬоты автогенератора,близкий к срыву автоколебаний, и высокая чувствительность устройства наприближение объекта.При уменьшении амплитуды автоколебаний под воздействием внешних факторов сопротивление транзистора 4510блока 3 регулировки цувствительностиповышается, уменьшая ток заряда времязадающего элемента, подключенногок шине 51, который начинает разряжаться с большей постоянной времени. Потенциал.шины 5, и коллекторное напряжение транзистора 10 усилителя 1 автоколебаний при этом также повышаются, обеспечивая восстановление исходного режима работы, Большая постоянная времени, обусловленная высокимзначением входного сопротивления повторителя 48 напряжения блока 3 автоматического регулирования чувствительности, обеспечивает отсутствие сбоев 25 Ф о р и у л а и з о б р е т е н и яв раЬоте устройства при приближенииобъекта и срыве автоколебаний.Блок 5 синхронизации обеспечиваетвыработку сигнала запрета включенияключевого элемента 4 после того, как 30сработал коммутирующий элемент, обеспечивая минимальную мощность управления и повышение надежности клЮчевогоэлемента,При использовании ключевого элемен- Зта 4 с положительной полярностью импульсов управления в кацестве общейшины используется общая шина 30 устройства . Клемма 53 ключевого элемента 4 через ограничительный резистор 40соединяется с дополнительной шиной73 питания,Первая вина 71 синхронизации и соответствующий вход через стабилитрон55 используются, когда требуется управлять ключевым элементом с отрицательной полярностью импульса запуска.Тогда соответственно изменяются функции общей вины 30 и дополнительнойшины 73 питания, а также клемм 53 и 5054 ключевого элемента 4. Входные вентили (стаЬилитрон 55 и диод 56) блока5 синхронизации служат для обеспецения включения ключевого элемента последостижения определенной величины напряжения сети переменного тока. Приэтом открываются в зависимости от полярности напряжения транзисторы 57,59, 70 либо транзисторы 69 и 58, а15 20 11153 лектору второго транзистора, а коллектор - к базе третьего транзистора и через второй резистор - к общей шине эмиттер третьего транзистора подключен к общей шине, а коллектор через четвертый резистор соединенс базой второго транзистора и.с одним из вы- водов третьего резистора, выход поро.гового триггера подключен к управляющему входу ключевого элемента, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что, с це-. лью повышения надежности, в него введен блок регулировки чувствительности, содержащий транзистор, два диода, повторитель напряжения и два резистора, причем эмиттер транзистора соединен с третьей шиной резонансных элементов и через первый прямосмещенный диод подключен к общей шине, а коллектор соединен через первый резистор с шиной питания, и через второй резистор . с катодом второго диода,.анод которого подключен к третьей шине время- задающих элементов. и к входу повторителя напряжения, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора усилителя автоколебаний, в который дополнительно введены одиннадцатый и двенадцатый резисторы, соединенные последовательно и включенные между эмиттером первого транзистора этого усилителя и общей шиной, общая точка которых подключена к базе транзистора блока регулировки чувствительности, причем в усилителе авто- колебаний шестой резистор включен между Ьазой и коллектором первого транзистора, седьмой резистор включен между общей шиной и вторым выводом первого резистора, подключенным к базе второго транзистора, коллектор которого соединен с первой шиной времязадающих элементов и с базой дополняющего транзистора, коллектор которого подключен к оЬщей шине, а эмиттер соединен с вторым выводом третьего резистора и с анодом диодной цепочки, а через восьмой резистор - с шиной пита.ния, анод диода соединен с выходом усилителя автоколебаний, а катод соединен с общей точкой четвертого и пятого резисторов и через десятый резистор подключен к коллектору третьего транзистора того же усилителя, Ьаза которого подключена к катоду диод 98 д2 ной цепочки и через девятый резистор соединена с общей шиной, а в пороговый триггер дополнительно .введен диод, 5анод которого подключен к шине питания, а катод соединен с вторым выводом третьего резистора этого триггераи через ятый резистор подключен к оЬщей шине, причем первый резистор по 1 О рогового триггера включен между кол"лектором первого транзистора порогового триггера и шиной питания. 2, Переключатель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок синхронизации, содержащий стабилитрон, диод, четыре транзистора, восемь резисторов и два дополняющих транзистора, причем анод стаЬилитрона, катод которого подключен к первой шине синхронизации, и катод диода, анод которого подключен квторой шине синхронизации, объедине 25 ны и подключены к базам первого и первого дополняющего транзисторов, эмиттеры которых подключены к первым выводам первого и второго Резисторов,вторые выводы которых подключены соотЗО ветственно к дополнительной шине питания и к общей шине, коллектор первого транзистора соединен с базой второго дополняющего транзистора и черезтретий резистор - с дополнительнойшиной питания, а коллектор первого дополняющего транзистора соединен с базой второго транзистора и через четвертый резистор - с общей шиной, пятый резистор включен между дополни 4 О тельной шимой питания и точкой соединения коллекторов второго и третьегои базы четвертого транзисторов, эмиттеры которых подключены к общей шине,база третьего транзистора через седьмой резистоР соединена с общей шиной,а через шестой резистор - с коллектором второго дополняющего транзистора,эмиттер которого соединен с дополнительной шиной питания, к которой под"ключен также один из выводов восьмогорезистора, второй вывод которого подключен к коллектору четвертого транзистора и к выходу блока синхронизации, подключенному к управляющемувходу ключевого элемента близостногопереключателя,Составитель В. ЛементуевТехред А,КравчукКорректор С. Шекмар ого комитета по изобретениям и открытиям35, Москва, Ж, Раушская наб., д. /5