КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппарате автоматического управления и регулирования.

Известно коммутирующее устройство, содержащее дистанционный переключатель, обмотки которого соединены с ключевыми элементами, выполненными на транзисторах, базы которых через RC-цепи подключены к устройству управления, дополнительный транзистор, стабилитрон и резисторы, причем коллектор дополнительного транзистора соединен с эмиттерами транзисторов ключевых элементов, резистором и катодом стабилитрона, анод которого подключен к базе дополнительного транзистора и через другой транзистор к шине питания (авт.св. СССР N 572928, кл. Н 03 К 17/60, 1977).

Недостатками этого устройства являются функциональная сложность, которая заключается в том, что данное коммутирующее устройство содержит большое число узлов и элементов; для переключения схемы требуются два различных устройства управления, которые осуществляют переключение по двум независимым каналам; низкая надежность, так как появление одновременно сигналов на включение и отключение дистанционного переключателя по двум каналам приводит к выходу его из строя.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является коммутирующее устройство, содержащее дистанционный переключатель, коммутирующий транзистор, два ключевых транзистора, резисторы смещения, включенные между базой и эмиттером каждого транзистора, базовые RC-цепи элементы цепи ключевых элементов соединены с первой шиной питания, коллекторы ключевых транзисторов через обмотки дистанционного переключателя соединены с первой шиной питания, эмиттер одного из них соединен с коллектором коммутирующего транзистора, подключенного к эмиттерам и к второй шине питания.

Недостатками этого устройства являются функциональная сложность, которая заключается в том, что данное коммутирующее устройство содержит большое количество функциональных узлов и элементов; низкая надежность, так как обмотки дистанционного переключателя подключены к источнику питания через ключевые транзисторы. Наличие в цепи ключевого транзистора большой индуктивности приводит к работе его в области опасных электрических режимов, вызванных коммутационными токами и перенапряжениями, что пpиводит к развитию вторичного пробоя.

Цель изобретения упрощение и повышение надежности.

Цель достигается тем, что в коммутирующее устройство, содержащее дистанционный переключатель, конденсатор, диод, управляющий транзистор, база которого через резистор соединена с шиной управления, через резистор смещения соединена с второй шиной питания, которая подключена к эмиттеру управляющего транзистора, коллектор которого через резистор соединен с первой шиной питания, дополнительно введен второй диод, который шунтирует вторую обмотку дистанционного переключателя, первая обмотка которого шунтирована первым диодом, аноды диодов соединены с коллектором и эмиттером управляющего транзистора соответственно, а катоды диодов соединены между собой через конденсатор.

Общим у заявляемого устройства и прототипа является наличие первой и второй шин питания, дистанционного переключателя, конденсатора, транзистора, к которому подключен резистор смещения между эмиттером и базой, которая через резистор соединена с шиной управления.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием нового элемента-диода и новых связей с остальными элементами схемы. Подключение параллельно обмоткам дистанционного переключателя диодов, катоды которых соединены между собой через конденсатор, а аноды с коллектором и эмиттером транзистора соответственно, позволяет производить коммутацию напряжения на вторую обмотку реле на время заряда конденсатора непосредственно без применения управляющего транзистора, а коммутация напряжения на первую обмотку реле производится на время разряда конденсатора при включении управляющего транзистора, что ограничивает время нахождения под током обмоток реле. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого технического решения с другими показывает что вновь введенный диод широко известен. Однако его введение в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое коммутирующее устройство позволяет упростить прототип. Эта задача решена за счет исключения из прототипа двух ключевых транзисторов, трех резисторов и конденсатора. Подключение диодов параллельно обмоткам дистанционного переключателя позволяет снять перенапряжение с транзистора, вывести его рабочую точку в область безопасных коммутационных токов и напряжений, тем самым повысить надежность коммутирующего устройства. Кроме защиты управляющего транзистора от перенапряжений, диоды необходимы для работы коммутирующего устройства, так как включение отбойной второй обмотки дистанционного переключателя происходит по цепи резистор, первый диод, конденсатор, а включение первой обмотки реле происходит за счет разряда конденсатора через первую обмотку реле, открытый управляющий транзистор, второй диод.

Наличие разряженного конденсатора к моменту окончания входного сигнала обеспечивает гарантированное прохождение зарядного тока конденсатора через вторую обмотку реле (цепь заряда 4, 5, 9, 7) и возврат контактов дистанционного переключателя в исходное состояние. Все это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия", так как предлагаемая совокупность признаков позволяет получить новый положительный эффект.

Коммутирующее устройство может быть выполнено как на n-p-n-, так и на p-n-p-транзисторах, при этом меняется только подключение диодов.

На чертеже показана схема коммутирующего устройства.

Коммутирующее устройство содержит резисторы 1, 2, подключенные к базе транзистора 3, причем второй вывод резистора 1 соединен с входом устройства управления, второй вывод резистора 2, эмиттер транзистора 3 подключены к отрицательной шине питания. Коллектор транзистора 3 подключен к резистору 4, второй вывод которого соединен с положительной шиной питания. Анод диода 5 соединен с коллектором транзистора 3, первым выводом первой обмотки 6 дистанционного переключателя, первый вывод второй обмотки 7 которого подключен к аноду диода 8 и отрицательной шине питания. Вторые выводы первой и второй обмоток дистанционного переключателя соединены с катодами диодов 5, 8 соответственно. Конденсатор 9 подключен между катодами диодов 5, 8.

Коммутирующее устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на схему и в отсутствие сигнала на входе транзистора 3 он закрыт. Происходит заряд конденсатора 9 (цепь заряда 4, 5, 9, 7), проходит импульсный ток через обмотку реле 7 длительностью, равной времени заряда конденсатора. Контакты реле устанавливаются в исходное состояние. После заряда конденсатора 9 ток через обмотку 7 прекращается. При подаче входного сигнала на базу транзистора 3 он открывается. Происходит разряд конденсатора 9 (цепь разряда 6, 3, 8, 9). Импульсный ток разряда конденсатора проходит по обмотке 6. Контакты реле замыкаются. После разряда конденсатора 9 напряжение с обмотки 6 снимается, но контакты остаются замкнутыми на время действия входного сигнала на базе управляющего транзистора 3. После окончания входного сигнала транзистор 3 закрывается и происходит заряд конденсатора 9 по цепи (4, 5, 9, 7). Проходит импульсный ток через обмотку реле 7. Контакты реле устанавливаются в исходное состояние. После заряда конденсатора 9 напряжение с обмотки 7 реле снимается. С приходом следующего импульса на базу транзистора 3 выше описанный процесс работы коммутирующего устройства повторяется.

Предлагаемое техническое решение конкретно реализовано на транзисторе, на диодах КД522Б, на конденсаторе К52-1 35В-47 Мкф, резисторах, реле РПС-42А, РСЧ.520.721.

В предлагаемом коммутирующем устройстве по сравнению с прототипом для достижения одного и того же результата требуется меньше аппаратных средств, а значит, по сравнению с прототипом получено упрощение схемного решения. Одновременно повышается надежность, так как диоды, включенные параллельно обмоткам реле, гасят ЭДС самоиндукции.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа наличием нового элемента диода и новых связей. Это согласно приведенным выше доказательствам соответствует критериям изобретения "техническое решение задачи", "новизна", "существенные отличия", "положительный эффект".

Технико-экономическая эффективность предлагаемого коммутирующего устройства состоит в том, что позволяет исключить из схемы прототипа два транзистора, конденсатор, три резистора, а также повысить надежность за счет исключения возможности выхода из строя транзисторов.

Предлагаемое техническое решение прошло стадию технического предложения, разработан и испытан макет. Предлагаемое техническое решение планируется использовать при разработке темы "Октант-3".

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре автоматического управления и регулирования. Цель изобретения упрощение и повышение надежности коммутирующего устройства. Коммутирующее устройство содержит транзистор, три резистора, дистанционный переключатель с обмотками, два диода, а также конденсатор. 1 ил.

КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее конденсатор, дистанционный переключатель, первый диод, управляющий транзистор, база которого через резистор соединена с шиной управления, через резистор смещения с второй шиной питания, к которой подключен эмиттер управляющего транзистора, коллектор которого через нагрузочный резистор соединен с первой шиной питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него введен второй диод, который шунтирует первую обмотку дистанционного переключателя, вторая обмотка которого шунтирована первым диодом, аноды диодов подключены к коллектору и эмиттеру управляющего транзистора соответственно, а катоды диодов соединены между собой через конденсатор.