Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного и переменного тока

 

Использование: в релейных устройствах электроавтоматики. Сущность изобретения: в устройство, содержащее шины 10, 11 источника питания, шины 12, 13 источника управляющего напряжения, нагрузку 9, электромагнитное реле 5 с замыкающим контактом 6, первый p-n-p-транзистор 1, второй n-p-n-транзистор 2, первый 3 и второй 4 оптроны, выполненные на парах светодиод-фототранзистор и первый резистор 7, введен второй резистр 8, коллекторы фототранзисторов первого 3 и второго 4 оптронов через первый резистор 7 подключены к базе первого транзистора 1, эмиттеры этих фототранзисторов соединены и подключены к базе второго транзистора 2, анод светодиода первого оптрона 3 соединен с катодом светодиода второго оптрона 4 и через второй резистор 8 подключен к первому выводу обмотки электромагнитного реле 5 и первой шине 12 источника управляющего напряжения, катод светодиода первого оптрона 3 соединен с анодом светодиода второго оптрона 4 и подключен к второму выводу обмотки электромагнитного реле 5 и второй шине 13 источника управляющего напряжения, что позволяет расширить функциональные возможности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано в релейных устройствах различного назначения.

Известно устройство [1] , содержащее ключевой элемент, нагрузку, шины источников питания и управления, электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый вывод которого подключен к первой шине источника питания, а второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания.

Недостаток этого устройства - коммутация только постоянного тока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [2], содержащее первый р-n-р-транзистор, второй n-p-n-транзистор, резистор, первый и второй оптроны, выполненные на парах светодиод-фототранзистор, первый и второй диоды, нагрузку, электромагнитное реле с замыкающим контактом, шины источника питания и управляющего напряжения, при этом первый вывод замыкающего контакта подключен к первой шине источника питания, второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены между собой и подключены к первому выводу замыкающего контакта, коллекторы этих транзисторов соединены между собой и подключены к второму выводу замыкающего контакта, база первого транзистора соединена с коллекторами транзисторов первого и второго оптронов и через первый диод подключена к второй шине источника питания, эмиттер фототранзистора первого оптрона подключен к базе второго транзистора через параллельно соединенные обмотку электромагнитного реле и светодиод второго оптрона, эмиттер фототранзистора второго оптрона через резистор подключен к базе второго транзистора, которая через второй диод соединена с второй шиной источника питания, светодиод первого оптрона соединен с шинами источника управляющего напряжения.

Недостаток данного устройства заключается в том, что работа устройства возможна при подаче на шины управления напряжения только определенной полярности. Кроме того, в данном устройстве можно применять электромагнитное реле только постоянного тока.

Цель изобретения - расширение функциональной возможности устройства путем подачи управляющего напряжения любой полярности, а также путем применения электромагнитного реле как постоянного, так и переменного тока. Это достигается тем, что в устройство введен второй резистор, коллекторы фототранзисторов первого и второго оптронов через первый резистор подключены к базе первого транзистора, эмиттеры фототранзисторов первого и второго оптронов соединены между собой и подключены к базе второго транзистора, анод светодиода первого оптрона соединен с катодом светодиода второго оптрона и через второй резистор подключен к первому выводу обмотки электромагнитного реле и первой шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого оптрона соединен с анодом светодиода второго оптрона и подключен к второму выводу обмотки электромагнитного реле и второй шине источника управляющего напряжения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит первый 1 р-n-р-транзистор, второй 2 n-p-n-транзистор, первый 3 и второй 4 оптроны, выполненные на парах светодиод-фототранзистор, обмотку 5 электромагнитного реле, замыкающий контакт 6 электромагнитного реле, первый 7 и второй 8 резисторы, нагрузку 9, первую 10 и вторую 11 шины источника питания, первую 12 и вторую 13 шины источника управляющего напряжения, при этом эмиттеры и коллекторы первого 1 и второго 2 транзисторов попарно соединены между собой и подключены соответственно к первому и второму выводам замыкающего контакта 6, коллекторы фототранзисторов первого 3 и второго 4 оптронов соединены между собой и через первый 7 резистор подключены к базе первого 1 транзистора, эмиттеры первого 3 и второго 4 оптронов соединены между собой и подключены к базе второго 2 транзистора, анод светодиода первого 3 оптрона соединен с катодом светодиода второго 4 оптрона и через второй 8 резистор подключен к первому выводу обмотки 5 электромагнитного реле и первой 12 шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого 3 оптрона соединен с анодом светодиода второго 4 оптрона и подключен к второму выводу обмотки 5 электромагнитного реле и второй 13 шине источника управляющего напряжения, первый вывод замыкающего контакта 6 соединен с первой 10 шиной источника питания, а второй вывод через нагрузку 9 подключен к второй 11 шине источника питания.

Устройство работает следующим образом.

Если управляющее напряжение на шинах 12 и 13 отсутствует, устройство находится в отключенном состоянии. При этом фототранзисторы оптронов 3 и 4 заперты, вследствие чего закрыты транзисторы 1 и 2. Ток через обмотку 5 электромагнитного реле не протекает, поэтому контакт 6 находится в разомкнутом состоянии. Предположим, что на шину 10 подается положительное напряжение источника питания, а на шину 11 - отрицательное. Если на шину 12 подается положительное напряжение, а на шину 13 - отрицательное, то светодиод оптрона 3 излучает свет и фототранзистор этого оптрона открывается. Если же полярность управляющего напряжения на шинах 12 и 13 изменяется, т.е. на шину 12 подается отрицательное напряжение, а на шину 13 - положительное, то излучает свет светодиод оптрона 4 и фототранзистор этого оптрона открывается. При любой полярности управляющего напряжения через нагрузку 9 протекает ток по цепи: шина 10, эмиттерный переход транзистора 1, резистор 7, коллекторно-эмиттерный переход фототранзистора оптрона 3 или 4, коллекторный переход транзистора 2, нагрузка 9, шина 11. Транзистор 1 открывается и подключает нагрузку 9 к источнику питания. Управляющее напряжение, приложенное к шинам 12 и 13, вызывает протекание тока через обмотку 5 электромагнитного реле. Реле срабатывает и замыкает контакт 6. Так как время срабатывания электромагнитного реле значительно больше, чем время отпирания транзистора 1, то замыкание контакта 6 происходит тогда, когда транзистор 1 уже открыт. При отключении управляющего напряжения электромагнитное реле обесточивается и контакт 6 размыкается. Через светодиод оптрона 3 или 4 протекает ток, обусловленный ЭДС самоиндукции обмотки 5 электромагнитного реле. Фототранзистор оптрона 3 или 4 поддерживается в открытом состоянии и ток через нагрузку 9 протекает некоторое время через открытый транзистор 1. Таким образом, замыкание и размыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии, что обеспечивает бездуговую коммутацию цепи. При изменении полярности источника питания на шину 10 подается отрицательное напряжение, а на шину 11 - положительное. При подаче на шины 12 и 13 управляющего напряжения любой полярности через нагрузку 9 будет протекать ток по цепи: шина 11, нагрузка 9, коллекторный переход транзистора 1, резистор 7, переход коллектор - эмиттер фототранзистора оптронов 3 или 4, эмиттерный переход транзистора 2, шина 10. Транзистор 2 открывается и подключает нагрузку 9 к источнику питания. Как и в предыдущем случае, электромагнитное реле срабатывает позже и замыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии. При отключении управляющего напряжения ЭДС самоиндукции обмотки электромагнитного реле поддерживает фототранзистор одного из оптронов в открытом состоянии, что в свою очередь поддерживает в открытом состоянии транзистор 2. Размыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии. Функциональные возможности предложенного устройства шире, чем у известных, за счет подачи на его управляющие шины напряжения постоянного тока любой полярности или напряжения переменного тока. Кроме того, в предложенном устройстве можно применять электромагнитное реле как постоянного, так и переменного тока.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее шины источников питания и управляющего напражения, нагрузку, электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый p - n - p-транзистор, второй n - p - n-транзистор, первый и второй оптроны, выполненные на парах светодиод - фототранзистор, первый резистор, причем первый вывод замыкающего контакта подключен к первой шине источника питания, второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания, эмиттеры и коллекторы первого и второго транзисторов попарно соединены между собой и подключены соответственно к первому и второму выводам замыкающего контакта, коллекторы фототранзиторов первого и второго оптронов соединены между собой, отличающееся тем, что в него введен второй резистор, коллекторы фототранзисторов первого и второго оптронов через первый резистор подключены к базе первого транзистора, эмиттеры фототранзисторов первого и второго оптронов соединены между собой и подключены к базе второго транзистора, анод светодиода первого оптрона соединен с катодом светодиода второго оптрона и через второй резистор подключен к первому выводу обмотки электромагнитного реле и первой шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого оптрона соединен с анодом светодиода второго оптрона и подключен к второму выводу обмотки электромагнитного реле и второй шине источника управляющего напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1