Электронное реле
Союз Советски к
Социалистически к
Республик
ОПИСЛНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Э (5! )М. Кл. G 0" F 1/58 //Н 02 М 3/10 с присоединением заявки ¹Гооударстаеииый комитет (23) Приоритет Il0 делам изооретеиий и открытий Опубликовано 23 07 80 Бюллетень ¹ 27 Дата опубликования описания 23.07,80 (5З) УДК 6». .3 14.57 (088. 8) (72) Автор изобретения А. А. Фецосов (71) Заявитель (54) 3JIEKTPGHH0E РЕЛЕ Изобретение относится к элементам систем релейного регулирования и может быть использовано в качестве преобразователя входного сигнала, представленного постоянным напряжением, в цвухпоэиционный выходной сигнал, представленный импульсной последовательностью, причем проходная характеристика электронного реле имеет опережающий гистереэис (срабатывание электронного реле происходит при входном сигнале меньшем, чем его выключение), а само устройство не требует никаких дополнительных источников питания. В частности, предложенное электронное реле может быть использовано в системах автоматического заряда или поцзаряда аккумуляторных батарей. Известны различные устройства, имеющие двухпоэиционную (релейную) проходную характеристику и способные работать в системах регулирования, например,триггер Шмитта с выходом на постоянном напряжении, балансный диодно-регенеративный компаратор с импульсным выходом и др. Наряду с ш троко известными исполь-. G TcEE и другие у стройствй для K DHTp0» ля уровня сигналов, например (i), Bce они срабатывают по уровню, превышающему пороговый, все они достаточно сложны и требуют дополнительных источников питания для формирования управляющего возцействия. В результате устройство в целом получается еще более сложным и ненадежным. Кроме того, в ряце слу-чаев, например, при наличии в составе сигнала большого уровня помех, а также при автоматичсской заряцке аккумуляторных батарей после из раэряцки, при поццержании повышенной температуры в заданных пределах, уровня жидкости при заполнении баков и в других аналогичных системах регулирования, необходимо включать исполнительные органы (цвигатель, выпрямитель, нагреватель, насос и пр). после снижения входного сигнала цо определенного уровня и выключать после требуемого; повышения регулируемого параметра, Для выполнения таких функ3 75045 ций упомянутые устройства требуют дополнительных каскадов согласования, что еще более усложняет аппаратуру в целом и снижает ее надежность. Наиболее близким по. технической сущности является устройство управления тиристором, которое соцержит выходной КС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе с времязадающей RC-цепочкой (2). 10 Однако это устройство не обладает гистерезисом, что исключает использование его в целом ряде систем автоматического регулирования, перечисленных выше, в частности в системах автомати- 15 ческой зарядки аккумуляторных батарей. Бель изобретения — придание устройству гистерезисных свойств с опережающим гистерезисом, что позволит расширить область применения предложенного 20 устройства, упростит и повысит надежность систем управления, а за счет входного фильтра повысить помехоустойчивость. Эта цель достигается тем, что в уст- 25 ройство введен стабилитрон, подключенный параллельно конденсатору С времязадающей RC-цепочки. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого элек- 30 тронного реле; на фиг. 2 -и 3 — его проходи ая хар ах терн стик а, Электронное реле содержит оцнопереходный транзистор (ОПТ) Т1 и времяза-. дающую RC-цепочку P 1С 1, образующие 35 генератор импульсов релаксационного типа, стабилитрон Д1, подключенный параллельно конденсатору С 1, времязадающей RC-цепочки, резистор R2 включенный в цепь вхопного сигнала последователь-40 но с генератором импульсов, и конденсатор С2, подключенный параллельно генератору импульсов. Резистор R2 и конденсатор С2 образуют входной КС-фильтр,. - входное напряжение: Ю - напряже- 45 Ьх ние на генераторе импульсов и конденсаторе С2. На фиг. 2 привецена проходная характеристика 1 электронного реле. По оси 50 абсцисс отложено напряжение U g g на входе устройства (оно же - напряжение на аккумуляторной батарее, если предложенное устройство работает с управляемым выпрямителем в системе зарядки аккумуляторов), по оси ординат отложен импульсный ток 3 управления, формиру.-. емый устройством, Пуктиром для сравнения показана характеристика 2 выходного 9 4 така, формируемого устройством управления по заявке Франции N 2245025, Напряжение стабилизации для этого устройства взято произвольно. В устройстве, выбранном в качестве прототипа, проходная характеристика не имеет разрывов, т. е. не имеет релейного участка (на чертеже не показано). На фиг. 3 цифрой 3 обозначена двухпозиционная характеристика предложенного устройства с точки зрения системы у пр а влени я. Вместо стабилитрона Д 1 на фиг. 1 при необходимости может быть использовано любое устройство, обладающее поцобной характеристикой. Выходные импульсы могут быть сняты непосредственно с конденсатора С 1 но предпочтительнее - с резисторов (или с трансформаторов), включенных в цепь разряда конденсатора Cl и показанных на на фиг, 1 пунктиром. Форма выходных импульсов показана на фиг. 1 возле элементов, с которых эти импульсы снимаются. Работу устройства рассмотрим по частям е Сначала рассмотрим. работу генератора импульсов на ОПТ Тl и времязадающей RC-цепочке R1C1 без остальных элементов, Затем рассмотрим особенности работь. генератора импульсов, конденсатор С l которого зашунтирован стабилитроном 51 и, наконец, рассмотрим работу всего устройства. Генератор импульсов на элементах Rl, С l u Tl работает следующим образоь4. При подаче на генератор импульсов напряжения U от источника потечет ток, содержащий две составляющих, одна из которых зависит от сопротивления внутренней структуры ОПТ Tl, а вторая— от параметров цепочки R1C1. Суммарный ток в этом режиме между импульсами со времененм уменьшается, так как уменьшается по экспоненциальному закону составляющая тока, заряжающая конденсатор С 1 через резистор Rl При этом на эмиттерном переходе ОПТ Тl образуется запирающий потенциал, равный q ll где g - коэффициент передачи напряжения - параметр ОПТ Tl. При увеличении напряжения на конденсаторе Cl до значения, равного gU ОПТ Tl срабатывает, при этом формируется выходной импульс и начинается цикл разрядки конденсатора СХ В этом 750459 6 Генератор импульсов с точки зрения потребления преврашается в сушественно нелинейную систему. И, наконец, рассмотрим работу устройства в целом При малых значениях входного сигнала (напряжения) генератор импульсов работает в автоколебательном режиме и потребляет ток, протекающий через резис тор R2, определяемый слагаемыми 1/, 2/, 3/, 4/. При этом напряжение tl мо- . жет быть найдено по законам Кирхгофа. При увеличении входного напряжения О к до значения 0 на фиг. 2, при котором 0 = Up, происходит "выключение" генератора импульсов и относительное уменьшение потребляемого тока. При этом падение напряжения на резисторе R2 (фиг. 1) уменьшается, увеличивается напряжение Ь на конденсаторе С2, и генератор импульсов пи чает напряжение, заведомо больше того, при котором произошло "BbIKJIþ÷eíèå". При уменьшении входного напряжения до значения U.2 (фиг. 2), при котором < 0 = Up, происходит первое срабатывание генератора импульсов,. в оезультате чего увеличивается ток потребления генератора импульсов, нм,ранение U уменьшается,и генераср импульсов переходит в режим автоколеоаиий, Таким образом, в характеристике 1 вход — выход (фиг. - и фиг, 3) предложенного устройства имеет место опережаюший гистерезис при двухпозиционной характеристике. Подъем характеристики 1 на фиг. 3 сбьясняется тем, что по мере увеличения входного напряжения () х аМ,плитуда выходных импульсов также увеличивается. B правильно спроектированных системах изменение амплитуды вьо одных импульсов непринципиально, что показано на фиг. 3, в виде проходной характеристики 3. Провал в проходной характеристике 1 и 3 при малых (1-3 B) входных напряжениях объясняется тем, что при малых напряжениях Ц перестает работать ОПТ Тl. режиме за счет уменьшения сопротивления внутренней структуры ОПТ увеличивается .первая составляюшая тока от источника U а за счет уменьшения нанапряжения на конденсаторе С l увеличивается и вторая составляюшая тока попотребления.После разрядки конденсатора Cl до определенного уровня начинается новый цикл его зарядки. Генератор импульсов находится в режиме автоколебаний, и средний за период ток портребления в этом режиме может быть найден по параметрам схемы известными методами интегрированич составляюших тока за 3S период и последуюшего их суммирования. При этом имеют место четыре слагаемых тока за период: 1) ток через ОПТ Тl в паузе между импульсами, zo 2) ток через резистор 1 1 при зарядке конденсатора С l 3) ток через ОПТ Т1 во время формирования импульса 4) ток через резистор R 1 при разряд- у» ке конденсатора C l. При любом напряжении 0 генератор импульсов работает без изменений и средний ток потребления от источника увели- чивается пропорционально напряжению 0 gg т. е. с точки зрения потребления генератор импульсов представляет линейную систему. . Рассмотрим теперь работу генератора импульсов, конденсатор Cl которого зашунтирован стабилитроном. Если напряжение питания таково, что g 0 < Up, где Up — напряжение стабилиэации стабилитрона Д 1, то работа генератора импульсов происходит так, как опищ сано выше. При увеличении напряжения питания до значения, при котором rt 0 > 0, происходит выключение генератора импульсов. Происходит это потому, что напряжение на конденсаторе Cl ограничивается значением Ц о и не достигает эначения Ц, прикотором должно происходить срабатывание ODT Tl. В этом слу чае остаются два слагаемых тока (нумерация слагаемых тока условна); 5) ток через ОПТ Tl, определяемый его внутренней структурой; 6) ток через резистор RI, равный (0 - Up)/Rl При этом отсутствуют броски тока имевшие место при работе генератора импульсов в автоколебательном режиме, и ток от источника питания уменьшается. Формула из обретения Электронное реле, содержашее входной КС-фильтр и генератор импульсов, выполненный на однопереходном транзисторе и времязадаюшей RC-цепочкой, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения гистерезисной характеристики с опережающим гистерезисом оно снабRZ бил бых С оставит ель Ю, Андреев Редактор П. Горькова Техреа А. Куликовская Корректор Ю. Макаренко а Заказ 4656 S7 Тираж 956 Подписи ое ЫНИИПИ Госупарственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий 113035, Маакаа, Ж-35, Раушска» каб., а. 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгороц, ул. Проектная, 4 7 75 жено стабилитроном, подключенным параллельно конденсатору времязадаюшей RC-цепочки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0459 8 1. Патент ФРГ N; 1239764, кл. (- 05 F 1/58, опублик. 1973. 2. Тиристоры. Технический справочник, М., Энергия 1971, с. 321. рис. 12-12 (прототип), 
