Бесконтактное реле

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUWI

РЕСПУБЛИК

0% (И) св.н 03 К 17 60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / :::- - с .У

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВ( (21) 3394892/18-21 (22) 05.02. 82 (46) 30.08. 83, Бюл. Ж 32 (72) В. М. Никитин, Ю. А. Нилов и И. Е. Кухаренко . (53) 621.385 (088.8) (56) 1. Патент США l4 3621446, кл. Н 03 К 17/60, 1971, 2. Патент Англии М 1361740, кл. Н 03 К 17/60, 1960 (прототип). (54) (57)БЕСКОНТАКТНОЕ РЕЛЕ, со держашее транзистор, нагрузку, источник питания, коммутационный элемент из двуокиси ванадия, устройство yapas ления, первый вывод коммутационного элемента соединен с базой транзис гора, нагрузка и источник питания соединены последовательно и подключены к эмит,теру и коллектору транзистора, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введен диод, включенный в прямом направлении между коллектором транзистора и вторым выводом коммутационного элемента, а первый и второй выходы устройства управления подсоединены к первому и второму выводам коммутационного элемента соответственно.

1 1039

Изобретение относится к бесконтакт-" ным реле, которые применяю,csr в автоматике, телемвханикв, вычислительной технике и связи.

Извесгны бесконтактные реле, содержащие выходную цепь и .узел управления,. например реле, -Выходная бесконтактная цепь выполнена в таком реле в виде коммутационного элемента из окисла ванадия> в частности иэ его диуокиси, 10

Выходная цепь реле конструктивно объединена с узлом управления, который представляет собой электронагревательный элемент, электрически отделенный от выходной цепи реле слоем изоляцион- 15 ного материала, Выходная цепь рвлв соединена последовательно с нагрузкой.

При подаче управляющего напряжения происхоцит разогрев элемента из двуокиси ванадия. Как только температура пос- 20 леднего достигнет 68-69 С, фазовов о состояние двуокиси ванадия скачком исьменяется и коммутационный элемент из состояния полупроводниковой проводимости переходит в состояние металли- 25 ческой проводимости (1)

Недостаток указанного реле в невысоком уровне коммутируемых токов, ог раниченных пленочнЪй структурой коммутационного элемента.

Наиболее близким к предлагаемому является реле, содержащее выходной транзистор и включенный между его коллектором и базой узел управления в виде коммутационного элемента из окисла ванадия. Коммутационный элемент, включенный в базовую цепь транзистора, вызывает скачкообразное увеличение его базового тока, что переводит" транзистор иэ закрытого состояния 40 в открытое» В результате нагрузка, включенная, например, в коллекторную цепь транзистора, окаэываегся подключенной к источнику питания 12)

Недостаток изве> >гного реае заклю.„ 45 чается в низком быстродействии, вытекающим иэ принципа работы, основанного на нагревании и охлаждении коммутационного элемента из окисла ванадия.

Время переключения этого реле составляет 15 мс.

Цель изобретения - повышение бысч родвйствия бесконтактного реле.

Поставленная цель достигается твм, что и бесконтактное реле, содержащее 55 транзистор, нагрузку, источник питания, коммутационный элемент из дву- . окиси ванадия, устройство управления, 035 первый вывод коммутац ионного элемента соединен с базой транзистора, нагрузка:и источник питания соединены последовательно и подключены к эмиттеру и коллектору транзистора, введен диод, включенный в прямом направлении между коллектором транзистора и вторым выводом коммутационного элемента, а первый и второй выходы устройства управления подсоединены к первому и второму выводам коммутационного э лемвнта соответственно.

Введение в узел управления диода и транзистор.но трансформаторного преобразователя постоянного напряжения в переменное с диодным демодулягором на выходе и соединение выхода преобразователя диода с коммутационным элементом предлагаемым образом позволяет испольэовать свойство окисла ванадия, состоящее в способности окислов ванадия переходить в состояние металлической проводимости при подаче напряжения определенной величины и возвращаться в ис»одное состояние с полупроводниковой проводимос гью при снятии этого напряжения. Поскольку использование этого свойства не свяс вано с внешним нагревом коммутационного элемента, то время срабатывания предлагаемого реле существенно сокращается, т.в. быстродействие подобных известных реле действительно повышается»

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого реле.

Ftae содержит транзистор 1, диод 2, коммутационный элемент 3 из окисла ванадия, в частности иэ его двуокиси, диодный демодулятор 4, трансформатор 5 и транзистор 6. Коллектор транзистора 1 через диод 2, включенный и прямом направлении для тока базы, соединен с коммутационным элементом 3. Второй вывод этогс элемента подключен к выводу базы транзис гора 1. Выход преобразователя напряжения, образованный вторичной обмоткой 7 трансформатора 5 и диодом 4 демодулятора,, соединен с коммутационным элементом 3. При этом плюсовый вывод выхода преобразователя подсоединен к точке. соединения катода диода 2 и коммутационного элемента 3, а минусовый вывод - к второму выводу коммутационного элемента и базе выходного транзистора 1. Транзистор 6 соединен э миттвром с общей точкой обмоток 8 и 9 трансформатора 5. Вы3 1039 вод базы транзистора 6 подключен к выводу обмотки 8. Вывод коллектора транзистора 6 и свободный вывод обмотки 9 образуют вход узла управления реле, состоящего из преобразователя напряжения, демодулятора и коммутацконного элемента.

Реле работает следующим образом, В исходном состоянии, т.е. пока выводы 10 и 11 к источнику управления 30 не подключены, транзистор 1 закрыт, поскольку ток, протекающий через коммутационный элемент 3, соп зотивление которого 300 10 - 500-10 Ом, не достаточно для перевода транзистоРа 15 в открытое состояние. При подаче на выводы 10 и 11 узла управления управ ляющего напряжения возбуждается генератор, образованный транзистором 6 и трансформатором 5, поскольку его щ обмотки 8 и 9 обеспечивают подачу на базу транзистора напряжения положительной обратной связи. При этом индуцированное на вторичной обмотке 7

035 4 .трансформатора 5 напряжение демоду-лируется диодом 4 .и поступает на коммутационный элемент 3.

Как только напряжение, приложенное к коммутационному элементу 3, достигнет величины, достаточной для переключения элемента, его проводимость скачком изменяется с полупроводниковой на металлическую. В результате этого ток в цепи базы транзистора 1 увеличивается на 3-4 порядка, что переводит его открытое состояние и обеспечивает соединение нагрузки к источнику питания (показано пунктиром). Йля выключения реле необходимо снять напряжение с выводов 10 и 11.

Предлагаемое реле позволяет повысить. быстродействие подобных реле íî сраа нению с известным на 20-25%.

Использование изобретения позволяет значительно упростить схемотехнику бео- контактных реле, снизив тем самым их габаритные размеры и массу, а также трудоемкость изготовления.

Подписное

Заказ 6242/60 Тираж 936

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r.: Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Парфенов

Редактор С, Квятковская . Техред A. дч Корректор А. Зимокосов