Переключающее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Цель изобретения - уменьшение потребления электричесйой энергии и расширение функциональных возможностей. Переключающее устройство содержит кварцевый генератор 1, N-разрядный делитель 2 частоты и транзисторно-оптронный блок 10 гальванической развязки. Введение мультиплексора 3 периода переключений , триггера 4, задатчика 5 кода периодов, мультиплексора 6 периода заряда-разряда, блока 7 формирователей импульсов управления заряд ом-разрядом, выполненного в виде двух формирователей 8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом, и образование новых связей снижают постоянную рассеиваемой мощности и обеспечивают и возможность автоматического изменения периодов заряда-разряда конденсатора и периода переключения. 2 з. п. ф-лы, 5 ил. JSyf-f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

so 4 Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фь (21) 3853430/24-2.1 (22) 11.02.85 (46) 07.09.86. Бюл. Ф 33 (72) Б.В.Иванов, А.А.Васюхно, А.В.Орлов и Л.Н.Волков (53) 621.382 (088.8) (56) Переключающее устройство гравиметра гиростабилизированного малогабаритного ГГМ-1. — Разработка ОКБ ордена Ленина института физики Земли им. О.Ю.Шмидта АН СССР.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1181129, кл. Н 03 К 17/56, 17.04.84. (54) ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Цель изобретения — уменьшение потребления электрической энергии и расширение

ÄÄSUÄÄ 12561 1 А 1 функциональных возможностей. Переключающее устройство содержит кварцевый генератор 1, N-разрядный делитель 2 частоты и транзисторно-оптронный блок

10 гальванической развязки. Введение мультиплексора 3 периода переключений. триггера 4, задатчика 5 кода периодов, мультиплексора 6 периода заряда-разряда, блока 7 формирователей импульсов управления зарядом-разрядом, выполненного в виде двух формирователей 8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом, и образование новых связей снижают постоянную рассеиваемой мощности и обеспечивают возможность автоматического изменения 3 периодов заряда-разряда конденсатора и периода переключения. 2 з. п. ф-лы, 5 ил. С::

1 1256191 2

Изобретение относится к автоматике Первый вывод пер о р вого езистора 12 и измерительной технике и может быть соединен с выход р р ом фо ми ователя 8 использовано в автоматических перек- импульсов управления зарядом, а втолючающих устройствах. рой вывод — с базо" р с базой пе вого n—

Цель изобретения — уменьшение пот- 5 и-транзистора 15, эмиттер которого ребления электрической энергии при соединен с первой ш шиной 16 источника

ОДновременном расширении функциональ- питания, а коллектор — с эммитером ных возможностей эа счет снижения второго n — р — п-транзистора постоянной рассеиваемой мощности и первым выходом пока д

18 ото иодных обеспечения возможности автоматичес- 10 оптронов и общей точкои электролитикого изменения периодов заряда-раэря- ческого конденсатора 1

14 и обмотки да конденсатора и периода переклю- реле 13, контакты которого соединены с шиной 11 управления, а второй вычения. вод обмотки реле 13 — с второй шиной

На фиг.1 ПРиведе" стРУктУРна 15 22 источника питания и с коллектором второг — — п-тран c. ор 17 фиг.2 — схема транзисторно-ОптРОннОгО блока гальванической развязки; на фиг.3 — схема формирователя импульсов

УправлениЯ зарЯДом " и РазРЯД" " : 20 Рой шиной 22 источника питания, а пеРвомУ ваРиантУ на фиг.4 — то же, первый вход через второй резистор 19 по втоРомУ ваРиантУ1 на фиг.5 — вРе- соединен с ко ектором третьего п р — п-транзистора 20, эй тте котощего устройства. рого соединен с первой шиной 16 ис-! точника питания, а база через третий

Йереключающее устройство содержит резистор 21 соединена с выходом оркварцевый генератор 1, выход которого мирователя 9 импульсов управления соединен с входом N-разрядного делиразрядом конденсатора 14. теля 2 частоты, мультиплексор 3 периода переключения, выход которого Формирователь 8 импульсов управсоединен с входом триггера 4, задат- пения зарядом конденсатора 14 или

30 чик 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 35 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 триггера ответственно, сигнальные входы которых 40 23 является сигнальным входом формисоединены соответственно с прямым и ин- рователя 8 и 9 и соединен с выходом версным выходами триггера 4, а выходы триггера 4, а прямой Q-и инверсный Q-высоединены с входами транзисторно-опт- ходы первого триггера 23 соединены соронного блока 10 гальванической развяз- ответственно с информационным входом ки, выходы которого являются шиной 11 45 второго триггера 26 и с первым входом управления. Выходы N-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, входом

6 периода заряда-разряда. Транзистор- 0 инвертора 28 и выходом второго злено-оптронный блок 10 содержит первый мента И-НЕ 27, первый и второй входы резистор l2, реле 13, конденсатор 14, которого соединены соответственно с первый транзистор 15, первую шину 16 прямым выходом и входом синхронизации источника питания, второй транзистор 1 второго триггера 26. Установочный

1?, блок 18 фотодиодных оптронов, SS вход второго 26 и информационный и второй резистор 19, третий транзистор установочный входы первого 23 тригге20, третий резистор 21 и вторую шину ра объединены н через резистор 25

22 источника питания. соединены с третьей шиной источника формирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединен с выходом мультиплексора 6 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 конденсатора 14 блока 7 по второму варианту схемы содержит первый триггер 29, первый элементИЛИ-НЕ 30, второй триггер 31, инвертор 32, второй элемент

ИЛИ-НЕ 33.

Прямой выход первого триггера 29 соединен с информационным входом второго триггера 26 и первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ 30, выход

20 которого соединен с входом обнуления второго триггера 31, а второй вход с входом обнуления первого триггера

29 и выходом второго элемента ИЛИ-НЕ

33, 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 информа35 ционный вход первого триггера 29 соединены соответственно с первой шиной

16 и третьей шиной источника питания (+5 В) . Входы синхронизации первого

29 и второго 31 триггеров являются соответственно сигнальным и тактовым входами формирователи 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединены с выходом триггера 4 и выходом мультиплексора

6 периода заряда-разряда конденсатора. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ 33 является выходом формирователя 8 или

9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора и соединен с входом транзисторно-оптронного блока 10.

На фиг. 5 приведена последовате.льность импульсов 34 кварцевого гене-, ратора 1, сигнал 35 "меандр" с перво- 55 го Q, — âûõîäà N -разрядного делителя 2 частоты, сигнал 36 "меандр" с прямого

Q-выхода триггера 4, сигнал 37 "ме3 125 (+5 В). Вход синхронизации второго триггера 26 является тактовым входом

6!91 4 андр" с инверсного Q-выхода триггера

4, форма импульсного сигнала 38 на выходе формирователя 8, управляющего зарядом 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 f N-Разрядный делитель 2 частоты с разрядных выходов Q<,..., С2,..., QN — сетку кратких частот f<, f,..., f

fð. Например, для двоичного делителя сетка частот будет 1/2й, 1/4f

1/2 f, 1/2 f èëè для периодов. повторения импульсов соответственно

Т =1/f — период повторения импульсов кварцевого генератора 1. Импульсные сигналы типа меандр с кратными частотами и периодами повторения поступают на соответствующие входы мультиплексора 6 периода заряда-разряда конденсатора 14 и на входы мультиплексора 3 периода переключения двухпозиционного двустабильного поляризованного электромагнитного реле 13.

В зависимости от кода, формируемом в задатчике 5 кода периодов либо вручную, либо от управляющей микроЭВМ или микропроцессора, через мультиплексор 6 от делителя 2 частоты проходит один из N сигналов с периодо» повторения Т<, а через мультиплексор 3 — один из сигналов с периодом повторения Т, при этом должно выполняться неравенство Т Т, . Сигнал с выхода мультиплексора 6 подается на тактовые С-входы вторых DRSтриггеров 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 Q- и инверсном Q-выходах

Т-триггера 4 образуются противофазные импульсные колебания типа "меандр" с удвоенным периодом их повторения Т для которого выполняется условие T»

=2T Т,. Эти колебания подаются соответственно на сигнальные С-входы первых DRS-триггеров формирователей

С-вхбд синхронйзации первого DRS" 10 триггера 23 сигнала "меандр" с и "0", которые подаются соответствен- 15 уровнем логичес.к>й "1" на его прямом

0- и инверсном Q-выходах появляются напряжения с уровнем логической "1" но на D-вход,второго DRS- триггера

26 и первый вход первого элемента

И-HE 24. На выходе второго элемента

И-НЕ 27 действует напряжение с уровнем логической "1", которое подается на R-вход DRS-триггера 23 и второй

20 вход первого элемента И-НЕ 24, на выходе которого появляется напряжение с уровнем логической "1", при этом на R-входах| DRS-триггеров 23 и 26 25 действует напряжение с уровнем логической "1", которое не изменяет состояния выходов этих триггеров.

При появлении на С-входе синхрони30 зации второго DRS-триггера 26 первого тактового импульса с выхода мультиплексора 6 на прямом выходе второго

DRS-триггера 26 появляется напряжение с уровнем логической "1", которое действует на первый вход второго эле-З5 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 R-вход обнуления первого триггера

32 и обнуляет его g-выход, при этом на его инверсном 0-выходе появляется 45 .напряжение с уровнем логической "1".

При переходе первого тактового импульса к полупериоду логического "0" на выходе второго элемента И-НЕ 27 в соответствии с таблицей истинности появляется напряжение с уровнем логиIt ческои 1, которое действует на второй вход первого элемента И-НЕ 24, на выходе которого появляется напряжение с активным логическим уровнем

Фf 1t 0 „ который обнуляет прямой Q-выход второго PRS-триггера 26 и на выходе второго элемента И-НЕ 27 появляется

В 1256

8 и 9 импульсов управления зарядом и разрядом конденсатора 14.

На информационный D-вход и установочный S-вход первого 23 и установочы геров через резистор 25 от третьей шины источнИка питания (+5 В) действует постоянный сигнал с уровнем логической "1". При поступлении на

191 б напряжение с уровнем логической "1", а на выходе инвертора 28 — напряжение с уровнем логического "0".

Второй и последующие тактовые импульсы с выхода мультиплексора 6 в период действия сигнального импульса с выхода Т-триггера 4 не изменяют состояния выхода формирователей 8 и

9, поскольку прямые Q-выходы DRSтриггеров 23 и 26 находятся в состоянии логического "0". Таким образом, из более продолжительного сигнального импульса Т-триггера 4 на выходе формирователя 8 или 9 импульсов управления зарядом или разрядом конденсатора 14 формируется более короткий импульс, длительность которого управляется задатчиком 5 кода периодов.

Принцип действия формирователей 8 и 9 импульсов управления зарядом или разрядом 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 входы транзисторно- оптронного блока 10.

Транзисторно-оптронный блок 10 работает следующим образом.

Выходные импульсы 38 и 39 (фиг.Я формирователей 8 и 9 через резисторы

12 и 21 подаются на базы и — p - птранзисторов l5 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 сопро-. тивление К . поляризованного двухпозиционного двустабипьного электро-, магнитного реле 13 от второй шины

22 течет ток заряда конденсатора 14.

В обмотке реле 13 формируется положительный экспоненциальный импульс напряжения 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 на аходятся в состоянии отсечки тока коллекторов, 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 им1256191 пульса 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- 10 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 7 и Чь излучают свет, ко- 15, торый преобразуют в удвоенную фотоЭДС фотодиоды V и V, которая открывает разрядный n — р — n-транзистор

17 и переводит его в режим насьпцения.

Вследствие этого образуется цепь раэ- 20 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- 30 чивого равновесия. При использовании в транзисторно-оптронной схеме согласованных и — р — и 15 и 17 достигается равенство сопротивлений насьпцения зарядного и разрядного транзисторов 15 и i 7, и следовательно, модулей токов заряда-разряда конденсатора 14, а также электромагнитных сил, переключающих якорь реле 13 с равными временами в устойчивые по- 40 ложения равновесия.

Технический эффект от использования предлагаемого переключающего устройства заключается в уменьшении потребления электрической энергии 45 при одновременном расширении функциональных возможностей за счет сниже ния постоянной рассеиваемой мощности. и обеспечения возможности автоматического изменения периодов. заряда- 50 разряда конденсатора и периода переключения.

Формула изобретения

1. Переключающее устройство,содержащее кварцевый генератор, выход которого соединен с входом N-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 зарядомвазрядом, выполненный из двух идентичных-формирователя импульсов управлэния зарядом и формирователя импульсов управления разрядом конденсатора, причем выходы N — 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, — с первым выводом первого резистора, коллектор — с эмиттером второго транзистора, 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, вторь1е выводы первого H

1256 третьего 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 управления 10 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- 20 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 установоч-25 ный входы первого и установочный вход второго триггеров объединены и через резистор соединены с третьей шиной ,источника питания, а входы синхро- i низации первого и второго триггеров 30 являются соответственно сигнальным, тактовым входами, а выход инвертора—

191 1О выходом 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 тактовым входами, а выход второго элемента

ИЛИ-НŠ— выходом формирователя импульсов управления зарядом или разрядом е

1256191

Фиг. Ф

1256191

Tp,мр ф. /ЫЭ

-3g ии и>

Составитель С.Куст

Редактор И.Шулла Техред Л .Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 4836/57 Тираж 816 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раужская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4