Переключающее устройство

СОЮЗ ССВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 1 А п 1 И 9) 50 4 Н 03 К 17/56 ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф. юхно А.В.Ор ств грави- малоа ОКБи Земли нног рабо изи СР7 тво С7/56 4) ПЕРЕКЛЮЧАЮ7) Изобретенке и измерит ШЕЕ УСТе относильной тменьшен ОИСТтся автомаЦель ребленияхник е по изобретенияэлектрическо нергии ние ш(56) Переключающее устрметра гиростабилизировгабаритного ГГМ. - Раордена Ленина институтаим. О,Ю,Шмидта АН СССРАвторское свидетельВ 1181129, кл. Н 03 К функциональных возможностей. Переключающее устройство содержит кварцевыйгенератор 1, И-разрядный делитель 2частоты и транзисторно-оптронный блок10 гальванической развязки. Введениемультиплексора 3 периода переключений. триггера 4, задатчика 5 кодапериодов, мультиплексора 6 периодазаряда-разряда, блока 7 формирователей импульсов управления зарядом-разрядом, выполненного в виде двух формирователей 8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом, и образованиеновых связей снижают постоянную рассеиваемой мощности и обеспечиваютвозможность автоматического измененияпериодов заряда-разряда конденсатораи периода переключения. 2 з. п.ф-лы, 5 ил,1 1256191 2Изобретение относится к автоматике Первый вывод пер о рвого езистора 12 и измерительной технике и может быть соединен с выход р ром фо ми ователя 8 использовано в автоматических перек- импульсов управления зарядом, а втолючающих устройствах. рой вывод - с базо" рс базой пе вого д -Цель изобретения - уменьшение пот и-транзистора 15, эмиттер которого ребления электрической энергии при соединен с первой шшиной 16 источника оДновременном расширении функциональ- питания, а коллектор - с эммитером ных возможностей эа счет снижения второго и - р - п-транзистора постоянной рассеиваемой мощности и первым выходом пока д18 ото иодных обеспечения возможности автоматичес оптронов и общей точкои электролитикого изменения периодов заряда-раэря- ческого конденсатора 114 и обмотки да конденсатора и периода переклю- реле 13, контакты которого соединеныс шиной 11 управления, а второй вычения.вод обмотки реле 13 - с второй шинойНа фиг.1 пРиведена стРУктУРнаЯ 15 22 источника питания н с коллекторомвторого -- и-транзистора 17 фиг.2 - схема транзисторно-оптронногоходом блока 18 фотодиодных оптронов, Фиг.3 - схема формирователя импульсов первый вход кото ого соединен т управления зарядом или Разрядом по20 рой шиной 22 источника питания, а првоу варианту, на фиг.4 - то же . первый вход чадре второй резистор по второму варианту; на фиг 5 - вРе соединен с коллектором третьего п менная диаграмма работы переключаю- р - п-транзистора 20, эмиттер кото- щего устройства. рого соединен с первой шиной 16 ис 25 точника питания, а база через третийЙереключающее устройство содержитрезистор 21 соединена с выходом оркварцевый генератор 1, выход которогомирователя 9 импульсов управления соединен с входом И-разрядного делиразрядом конденсатора 14. теля 2 частоты, мультиплексор 3 периода переключения, выход которогоФормирователь 8 импульсов управ- соединен с входом триггера 4, задат- пения зарядом конденсатора 14 или30чик 5 кода периодов, выходы которого Формирователь 9 импульсов управления соединены с мультиплексором 6 периода разрядом конденсатора 14 блока 7 Форзаряда-разряда и входом мультиплексо- мирователей импульсов управления ра 3 периода переключения, а выход зарядом-разРядом конденсатора 14 по мультиплексора 6 соединен с тактовыми З 5 первому варианту схемы содержит первходами блока 7 формирователей импу- вый триггер 23, первый элемент И-НЕ льсов управления зарядом-разрядом, 24, резистор 25, второй триггер 26, состоящих из формирователей 8 и 9 им- второй элемент И-НЕ 27 и инвертор 28.пульсов управления заряда и разряда со- Вход синхронизации первого триггераответственно, сигнальные входы которых 40 23 является сигнальным входом формисоединены соответственно с прямым и ин-рователя 8 и 9 и соединен с выходомверсным выходами триггера 4, а выходы триггера 4, а прямой Ц-и инверсный Я-высоединены с входами транзисторно-опт- ходы первого триггера 23 соединены соронного блока 10 гальванической развяз- ответственно с информационным входомки, выходы которого являются шиной 11 45 второго триггера 26 и с первым входомуправления, Выходы И-разрядного дели- первого элемента И-НЕ 24, выход которотеля 2 частоты соединены с соответст- ,го соединен с входом обнуления второго вующими входами мультиплексора 3 пе- триггера 26, а второй вход - с входом . Риода переключения и мультиплексора обнуления первого триггера 23, входом6 периода заряда-разряда. Транзистор инвертора 28 и выходом второго злено-оптронный блок 10 содержит первый мента И-НЕ 27, первый и второй входырезистор 12, реле 13, конденсатор 14, которого соединены соответственно спервый транзистор 15, первую шину 16 прямым выходом и входом синхронизацииисточника питания, второй транзисторвторого триггера 26. Установочный1, блок 18 фотодиодных оптронов, 55 вход второго 26 и информационный ивторой резистор 19, третий транзистор установочный входы первого 23 тригге, третий резистор 21 и вторую шину ра объединены н через резистор 2522 источника питания. соединены с третьей шиной источникаформирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединен с выходом мультиплексора б периода заряда-разряда конденсатора. Выход инвертора 28 является выходом формирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединен с входом транзисторно-оптронного блока 10. Формирователь 8 импульсов управления зарядом или формирователь 9 импульсов управления разрядом канден сатора 14 блока 7 по второму варианту схемы содержит первый триггер 29,первый элементИЛИ-НЕ 30, второй триггер 31, инвертор 32, второй элементИЛИ-НЕ 33.Прямой выход первого триггера 29соединен с информационным входомвторого триггера 26 и первым входомпервого элемента ИЛИ-НЕ 30, выход 20 которого соединен с входом обнулениявторого триггера 31, а второй входс входом обнуления первого триггера29 и выходом второго элемента ИЛИ-НЕ33, первый и второй входы которого 25 соединены соответственно с инверсным выходом второго триггера 31 и выходом инвертора 32, вход которого соединен с входом синхронизации второго триггера 31. Установочные входы второго 31 и первого 29 триггеров и информа 35 ционный вход первого триггера 29 соединены соответственно с первой шиной 16 и третьей шиной источника питания(+5 В) . Входы синхронизации первого29 и второго 31 триггеров являютсясоответственно сигнальным и тактовым входами формирователи 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядомконденсатора и соединены с выходомтриггера 4 и выходом мультиплексора6 периода заряда-разряда конденсатора. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ 33является выходом формирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединен с входом транзисторно-оптронного блока 10.На фиг. 5 приведена последовательность импульсов 34 кварцевого гене-, ратора 1, сигнал 35 "меандр" с первого Я,-выхода И -разрядного делителя 2 частоты, сигнал 36 "меандр" с прямогоЯ-выхода триггера 4, сигнал 37 "ме 3 125(+5 В), Вход синхронизации второготриггера 26 является тактовым входом 6191 4андр" с инверсного Я-выхода триггера 4, форма импульсного сигнала 38 навыходе формирователя 8, управляющегозарядом конденсатора 14, форма импу-льсного сигнала 39 на выходе формирователя 9, управляющего разрядом конденсатора 14, напряжение 40 на конденсаторе 14, формы тока 41 и напряжения 42 в обмотке реле 13.Переключающее устройство работает следующим образом. Кварцевый генератор 1 формирует последовательность импульсов стабильной частотой повторения ГК-разрядный делитель 2 частоты с разрядных выходов Я , Яр Яр - сетку.рГр. Например, для двоичного делителя сетка частот будет 1/2 Г , 1/4 Г, 1/2 й 1/2 Г или для периодов. повторения импульсов соответственно Т=1/Е - период повторения импульсов кварцевого генератора 1. Импульсные сигналы типа меандрс кратными частотами и периодами повторенияпоступают на соответствующие входы мультиплексора 6 периода заряда-разряда конденсатора 14 и на входы мультиплексора 3 периода переключения двух- позиционного двустабильного поляризованного электромагнитного реле 13, В зависимости от кода, формируемом в задатчике 5 кода периодов либо вручную, либо от управляющей микро- ЭВМ или микропроцессора, через мультиплексор 6 от делителя 2 частоты проходит один из И сигналов с периодом повторения Т, а через мультиплексор 3 - один из сигналов с периодом повторения Тг, при этом должно выполняться неравенство ТгТ . Сигнал с выхода мультиплексора б подается на тактовые С-входы вторых РКЯ- триггеров 26 формирователей 8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом конденсатора 14. Сигнал с выхода мультиплексора 3 периода переключения реле 13 подается на вход Т-триггера 4. На прямом Я- и инверсном Я-выходах Т-триггера 4 образуются противофазные импульсные колебания типа "меандр" с удвоенным периодом их повторения Т для которого выполняется условие Т, =2 ТгТ,. Эти колебания подаются соответственно на сигнальные С-входы первых МБ-триггеров формирователейС-входсинхронйзации первого ЭКБ" 10триггера 23 сигнала "меандр" си 0, которые подаются соответствен уровнем логической "1" на его прямом 0- и инверсном Я-выходах появляются напряжения с уровнем логической "1" но на В-вход ,второго РКБ- триггера26 и первый вход первого элементаИ-НЕ 24. На выходе второго элементаИ-НЕ 27 действует напряжение с уровнем логической "1", которое подаетсяна К-вход РКБ-триггера 23 и второй 20 вход первого элемента И-НЕ 24, на выходе которого появляется напряжение с уровнем логической "1", при этом на К-входах РКБ-триггеров 23 и 26 25 действует напряжение с уровнем логической "1", которое не изменяет состояния выходов этих триггеров.При появлении на С-входе синхрони 30 зации второго ПКБ-триггера 26 первого тактового импульса с выхода мультиплексора 6 на прямом выходе второго ВКБ-триггера 26 появляется напряжение с уровнем логической "1", которое действует на первый вход второго эле-З 5 мента И-НЕ 27, на второй вход которого действует также уровень логической "1" с первого тактового импульса мультиплексора 6, в результате на выходе второго элемента И-НЕ 27 появ-ляется напряжение с активным уровнем логического "0", которое действует на К-вход обнуления первого триггера 32 и обнуляет его -выход, при этом на его инверсном Ц-выходе появляется ф 5 .напряжение с уровнем логической "1".При переходе первого тактового импульса к полупериоду логического "0"на выходе второго элемента И-НЕ 27 всоответствии с таблицей истинностипоявляется напряжение с уровнем логич 1 1ческои 1 которое действует на второй вход первого элемента И-НЕ 24,на выходе которого появляется напряжение с активным логическим уровнемч 10который обнуляет прямой Я-выход второго РКБ-триггера 26 и на выходе второго элемента И-НЕ 27 появляется 3 1256 8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом конденсатора 14.На информационный Р-вход и установочный Б-вход первого 23 и установочыгеров через резистор 25 от третьей шины источнИка питания (+5 В) действует постоянный сигнал с уровнем логической "1", При поступлении на 191 бнапряжение с уровнем логической "1",а на выходе инвертора 28 - напряжениес уровнем логического "0",Второй и последующие тактовые импульсы с выхода мультиплексора 6 впериод действия сигнального импульсас выхода Т-триггера 4 не изменяютсостояния выхода формирователей 8 и9, поскольку прямые Я-выходы ВКБтриггеров 23 и 26 находятся в состоянии логического "0". Таким образом,из более продолжительного сигнальногоимпульса Т-триггера 4 на выходе формирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора 14 формируется более короткийимпульс, длительность которого управляется задатчиком 5 кода периодов.Принцип действия формирователей 8и 9 импульсов управления зарядом илиразрядом конденсатора на Фиг,4 аналогичен принципу действия формирователей 8 и 9 на Фиг.3.Выходные импульсы управления зарядом и разрядом конденсатора от Формирователей 8 и 9 подаются на входытранзисторно- оптронного блока 10.Транзисторно-оптронный блок 10 работает следующим образом.Выходные импульсы 38 и 39 (фиг.Яформирователей 8 и 9 через резисторы 12 и 21 подаются на базы и - р - и- транзисторов 15 и 20, которые работают в ключевом режиме, При высоком логическом уровне. импульса, управляющего зарядом конденсатора, транзистор 15 переводится в режим насыщения и через насыщенный транзистор 15, электролитический конденсатор 14 и сопротивление К . поляризованного двух- позиционного двустабипьного электро-, магнитного реле 13 от второй шины 22 течет ток заряда конденсатора 14, В обмотке реле 13 формируется положительный экспоненциальный импульсгнапряжения и тока, магнитное поле которого, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита поляризованного реле, переключает его якорь в одно из устойчивых положений равновесия, при этом транзисторы 20 и 17 нааходятся в состоянии отсечки токаколлекторов, поскольку с выхода формирователя 9 импульсов управления разрядом формируется низкий логический уровень напряжения (фиг.5; 39), В результате конденсатор 14 заряжается в течение периода тактового им 1256191пульса мультиплексора 6. По окончании действия тактового импульса мультиплексора 6 транзистор 15 переходит в режим отсечки тока коллектора и заряженный конденсатор 14 сохраняет свой заряд.При появлении на базе транзистора 20 импульса, управляющего разрядом конденсатора 14, транзистор 20 переходит в режим насьпцения тока коллек тора и через насьпценный транзистор 20, резистор 19 и светодиоды Ч и Ч блока 18 фотодиодных оптронов от второй шины 22 течет ток, в результате светодиоды Ч и Чь излучают свет, ко , торый преобразуют в удвоенную фото- ЭДС фотодиоды Чи Ч , которая открывает разрядный и - р - и-транзистор 17 и переводит его в режим насьпцения. Вследствие этого образуется цепь раэ ряда заряженного конденсатора 14 через насьпценный транзистор 17 и обмотку реле 13. При разряде электролитического конденсатора 14 через сопротивление обмотки реле 13 в последней 25 формируются отрицательные экспоненциальные импульсы напряжения и тока, электромагнитная сила меняет знак и происходит переключение якоря реле 13 в первоначальное положение устой чивого равновесия. При использовании в транзисторно-оптронной схеме согласованных и - р - и-транзисторов 15 и 17 достигается равенство сопротивлений насьпцения зарядного и разрядного транзисторов 15 и 17, и следовательно, модулей токов заряда-разряда конденсатора 14, а также электромагнитных сил, переключающих якорь реле 13 с равными временами в устойчивые по ложения равновесия.Технический эффект от использования предлагаемого переключающегоустройства заключается в уменьшениипотребления электрической энергии 45при одновременном расширении функциональных возможностей за счет снижения постоянной рассеиваемой мощности.и обеспечения возможности автоматического изменения периодов. заряда разряда конденсатора и периода переключения,Формула изобретения551. Переключающее устройство, содержащее кварцевый генератор, выход которого соединен с входом И-разрядного Делителя частоты, транзисторно-онтронный блок гальйанической развязки с выходной шиной управления, о т - . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потребления электрической энергии при одновременном расширении функциональных возможностей, в устройство введены мультиплексор периода заряда-разряда, мультиплексор периода переключения, задатчик кода периодов, триггер, блок формирователей импульсов управления зарядомоазрядом, выполненный из двух идентичных-формирователя импульсов управлния зарядом и формирователя импульсов управления разрядом конденсатора, причем выходы М - разрядного делителя частоты соединены с соответствующими входами мультиплексора периода зарядараэряда и входами мультиплексора периода переключения, управляющие входы ко; торых соединены с выходом задатчйКа кода периодов, вход триггера соединен с выходом мультиплексора периода переключения, прямой и инверсный выходы триггера соединены с сигнальными входами формирователей импульсов управления зарядом и разрядом блока формирователей импульсов управления заряда-разряда, тактовые входы которых соединены с выходом мультиплексора периода заряда-разряда, а выходы - с входами транзисторно-оптронного блока гальванической развязки, который образован из трех транзисторов, трех резисторов, последовательной цепи иэ конденсатора и обмотки реле, блока фотодиодных оптронов, причем эмиттер первого транзистора соединен с первой шиной источника питания, база, - спервым выводом первого резистора, коллектор - с эмиттером второго тран" эистора, первым выходом блока фотодиодных оптронов и с первым выводом поСледовательной цепи из конденсатора и обмотки реле, второй вывод которой соединен с второй шиной источника питания и с коллектором второго транзистора, база которого соединена с вторым выходом блока фотодиодных оптронов, первый вход которого подключен к второй шине источника питания, а второй вход через второй резистор - к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной источника питания, а база - с первым выводом третьего резистора, вторь 1 е выводы первого и1256третьего резисторов являются входами транзисторно-оптронного блока, а нормально-замкнутый, нормально-разомкнутый и перекидной контакты реле являются шиной управления. 5 2, УстройствО по п,1, о т л и ч а ю щ е г с я тем, что формирователь импульсов управления зарядом или формирователь импульсов управления1 О разрядом содержит два триггера, два элемента И-НЕ, инвертор, резистор,причем прямой и инверсный выходы первого триггера соединены соответственно с информационным входом второго 15 триггера и с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом обнуления второго триггера, а второй вход - с входом обнуления первого триггера, входом инвер тора и выходом второго элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходом и с входом синхронизации второго триггера, информационный и установочный входы первого и установочный вход второго триггеров объединены и через резистор соединены с третьей шиной ,источника питания, а входы синхро-низации первого и второго триггеров 30 являются соответственно сигнальным, тактовым входами, а выход инвертора -191 1 Овыходом формирователя импульсов управления зарядом или разрядом.3. Устройство по пп.1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов управления зарядом или формирователь импульсов управления разрядом содержит два триггера, два элемента ИЛИ-НЕ, инвертор, причем прямой выход первого триггера соединен с информационным входом второго триггера и первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом обнуления второго триггера, а второй вход - с входом обнуления первого триггера и с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с инверсным выходом второго триггера и с выходом инвертоРа вход которого соединен с входом синхронизации второго триггера, установочные входы первого и второго триггеров и информационный вход первого триггера соединены соответственно с первой и третьей шинами источника питания, а входы синхронизации первого и второго триггеров являются соответственно сигнальным и тактовымвходами, а выход второго элемента ИЛИ-НЕ - выходом формирователя импульсов управления зарядом или разрядом г1256191 Такыр Составитель С.КустИ.Шулла Техред Л.Кравчук Корректор М.Демч еда твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек роизво каз 4836/57 Тираж 816 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раужск