Фотореле Советский патент 1984 года по МПК H01H47/24 H01H47/18 

Изобретение относится к устройства электротехники, в частности к устройствам, реагирующим на изменение светового потока и может быть использовано, например, в автомате распаковки интегральных микросхем из тары-спутника для контроля перепол ненйя вибробункерд. Известнофотореле, содержащее диод,, последовательную цепь, состояШую из резистора и фотодиода, и двух каскадный усилитель с непосредственной связью, содержащий первую последовательную цепь, состоящую из перехода эмиттер-коллектор входного транзистора и первого резистора, и : вторую последовательную цепь, состоящую из второго резистора, перехода эмиттер-коллектор выходного транзисто-ра и -реле, второй вывод которого соединен с общей точкой второго вывода первого резистора, катода фото диода и отрицательного полюса источника питания, положительный полюс которого соединен с анодом диода, а катод пocлe щeгo - с общей/точкой первого вывода резистора, эмиттера входного транзистора и первого вывод второго резистора, причем база выходкого транзистора подключена к коллектору входного транзистора а база последнего - к общей точке второго вывода резистора и анода фотодиода Г13. Однако данное фотореле имеет ограниченный диапазон применения в связи с отсутствием временной задержки на включение и выключение реле. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотореле, содержащее последовательную цепь, состоящую из фотодиода и резистора, и двухкаскадный усилитель с непосредственной связью, содержащи первую посл:едоватёльную цепь, состоя щую из перехода эмиттер-коллектор входного транзистора а первого резис тора, и вторую последовательную цепь, .состоящую из стабилитрона J перехода эмиттер-коллектор выходного транзист ра и реле,второй вьгоод крТорогс) сое- динен с общей точкой второго вывода первого резистора и отрицательного полюса источника питания, а эмиттер Выходного транзистора - с катодом стабилитрона, причем база выходного транзистора подключена R коллектору входного транзистора. Положительный полюс источника питания соединен с айодом стабилитрона, эмиттером вход-, ного транзистора и анодом фотодиода, а катод последнего - с базой входного транзистора и через резистор последовательной цепи с коллектором выходного транзистора. Параллельно последовательной цепи, состоящей из перехода эмиттер-коллектор выходного транзистора и реле, включен.постоян резистор 2. Недостатком данного фотореле также является ограниченный диапазон применения в связи с отсутствием временной задержки на включение и выключение реле. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Указанная цель достигается тем, что.в фотореле, содержащее двухкаскадный транзисторный усилитель с непосредственной связью, эмиттер выходного транзистора которого через стабилитрон соединен с одним.из выводов для подключения источника питания, .а коллектор - с одним из ; выводов обмотки электромагнитного реле, другой вывод которой соединен с другим выводом источника питания и через один из резисторов - с коллектром входного транзистора и с базой выходного транзистора, последовательно соединенные фотодиод и другой резистор, введены делитель напряжения, три конденсатора, третий и четвертый резисторы, причем делитель напряжения состоит из гасящего резистора, соединенного одним из выводов с указанным другим выводом для подключения источника питания, и двух последовательно соединенных диодов, включенных в проводящем направлении между одним выводом для подключения источника питания и другим выводом га сящего .резистора, база входного транзистора усилителя соединена с одной из обкладок первого конденсатора и через последовательно соединенные фотодиод и другой резистор с другим выводом гасящего резистора, другая обкладка первого конденсатора соединена с одним из выводов для подключения источника питания и через третий резистор с эмиттером входного транзистора двухкаскадного транзисторного усилителя, одна из обкладок второго и одна из обкладок третьего конденсаторов сое-, динены с коллектором входрого транзистора указанного усилителя, другая обкладка второго конденсатора подключена к точке соединения фотодиода и другого резистора и через четвертый резистор - к другой обкладке третьего конденсатора, которая через замыкающий контакт электромагнитнйго реле соединена с коллектором выходного транзистора двухкаскадного транзисторного усилителя. Такое выполнение фотореле обеспечивает включение и выключение реле с необходимой выдержкой времени, кроме того достига1ртся .дополнительные преимущества: уменьшается зависимость выдержки времени от изменения напряжения сети и исключается зависимость временной задержки от времени перекрытия светового потока, поступающего от источника на фотодиод. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства i на фиг. 2 - упрощенные временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы устройства. Фотореле содержит лампочку 1 накаливания, включенную через гасящий резистор 2, параллельно источнику / питания переменного напряжения, диод 3 включенный через конденсатор 4 параллельно выходу источника питания так, что положительный полюс последнего соединен с анодом диода 3, а катод последнего - с положительной обкладкой конденсатора 4, делитель напряжения, состоящий из,последовательно соединенных гасящего резисто ра 5 и диодов 6 и 7 включенных в прямом направлении, последовательной цепи, состоящей из резистора 8 и фотодиода 9, первого конденсатора 10, соединенного одной из обкладок с ка-; тодом диода 3, а другой обкладкой с анодом фотодиода 9, резистор 11, второй конденсатор 12, двухкаскадный усилитель с непосредственной связью, в коллекторной цепи входного транзисг тора 13 которого включен резистор 14., а в эмиттерной цепи - резистор 15, в .цепь коллектора выходного транзистора 16 включена обмотка реле 17, зашунтированная диодом 18, а в эмиттерную цепь транзистора 16 включен : стабилитрон 19, третий конденса1тор 20 одна из обкладок которого соединена I с одной КЗ обкладок второго конденсатора и коллектором транзистора 13, а другая обкладка 4epte3 резистор 11 , с другой обкладкой второго конденса12484 тора 12 и через за1 Яз1кающий контакт реле 21 с коллектором транзистора 16, и размыкающий контакт реле 22. Устройство работает следующим образ.ом. « В зависимости от состояния фотодиода и реле работу устройства можно разделить на 4 этапа. 1. Фотодиод затемнен и реле отклю,чено. При перекрытии светового потока, поступающего от лампочки 1, включенной через резистор 2 параллельно источнику питания переменного напряжения на фотодиод 9, происходит изменение сопротивления последнего от минимального до максимального значений. При затемнении фотодиода 9 происходит быстрое уменьшение падения напряжения на резисторе 8 (фиг. 2} 1) и увеличение напряжения на фотодиоде 9 (фиг. 2; 2), увеличивая при этом напряжение на конденсаторах 12 и 16 (фиг. 2j 3 и 4). Одновременно при затемнении фотодиода 9 происходит разряд конденсатор;а 10 по цепи резистор 15 - переход эмиттер база транзистора 13, при этом последний удерживается в открытом состоянии. При уменьшении разрядного тока конденсатора 10 в начальный момент происходит ускоренное уменьшение напряжения на последнем (фиг. 2j 5) при этом уменьшается отрицательный потенциал базы транзистора 13 (фиг. 2J 6), а следовательно и. ток эмиттера последнего. При увеличении напряжения на переходе база-коллектор транзистора 13 и згменьшении отрицательного потенциала ёазы последнего происходит ускоренное увеличение отрицательного напряжения на коллекторе транзистора 13, а падение напряжения на резисторе 15 уменьшается. В дальнейшем при неизменном значении напряжения на резисторе 8, фотодиоде 9 и конденсаторах12 и 20 происходит более замедленное изменение рапряжеПйя на конденсаторе 10 (фиг. 2, 5), а следовательно, и на переходах транзистора 13 и резисторе 15. При увеличении напряжения коллектора транзистора 13 увеличивается °Р Ц ьное напряжение на базе транзистора 16 (фиг. 2J 8), увеличи-вая при этом ток базы и коллектора последнего. При увеличении тока эмиттера и уменьшении отрицательного- напряжения коллектора транзистора 16 увеличиваетс падение напряжения на стабилитроне 19 и обмотке реле 17 (фиг. 2} 9) .Увеличение напряжения на обмотке реле 17 будет , происхо-дить до значения напряжения включения последнего (фиг. 2; 9, . t ,3 с). . Таким образом, время задержки на включение реле определяется емкостью конденсатора 10. 2. Фотодиод затемнен и релевключено.. При включении реле 17 (фиг. 2; 9) транзистор 16 переходит в режим насьщения (фиг. 2; 8). Одновременно при включении реле 17 происходит раз мыкание контактов 22 в цепи управления вибробункера и замыкание контактов 2, через которые общая точка резистора 11 и отрицательной обкладки конденсатора 23 подключается к коллектору транзистора 16. замкнувшихся контактах 21 и неизменном значении напряжения на резисторе 8 (фиг. 2; 1) и фотодиоде (фиг. 2,2) происходит перезаряд конденсатора 12 по цепи резистор 11 контакты 21 реле 17 - источник питания - диод 3 - стабилитрон 19 - пере ход змиттер - база транзистора 16 и перезаряд конденсатора 20 по указанной цепи, минуя конденсатор 12 и резистор 11, при котором происходи уменьшение напряжения на конденсаторах 12 и 20 (фиг. и 4),увеличивая при этом от нулевого значения падение напряжения на резисторе 11 (фиг. 2; 7). В дальнейшем при неизменном значе НИИ напряжения на резисторе 8 и фотодиоде 9 по мере перезаряда конденсаторов 12 и 20 происходит уменьшение, изменение направления и увели чение тока через контакты 21, при котором происходит перезаряд конденсатора 12 по цепи резистор 14 - источник питания - диод 3 - стабилитрон 19, переход эмиттер - коллектор транзистора 16 - контакты 21 и резис тор 115 и перезаряд конденсатора 20 по цепи резистор 14 - источник питания - диод 3 - стабилитрон 19переход эмиттер-коллектор транзистора 16 и контакты 21, при котором происходит уменьшение, изменение полярности и увеличение напряжения на кондесаторах 12 и 20 (фиг. 2,3 и 4) и резисторе 11 (фиг. 2-, 7). При изменении соотношения напряжения на резисторе 8 и фотодиоде 9 уменьшается напряжение на конденсаторе 10 (фиг. 2j 4) закрывая транзистор 13, увеличивая при .этом отрицательное напряжение базы (фиг. 2/ 8) транзистора 16 и падение напряжения на обмотке реле 17 (фиг 2} 9). 3. Фотодиод освещен и реле включено. При освещении фотодиода 9 происходит уменьшение сопротивления последнего до минимального значения, при котором происходит заряд конденсатора 10 по цепи резистор 8 - резистор 5 - источник питания - диод 3. При уменьшении зарядного тока происходит быстрое увеличение напряжения ,на конденсаторе 10 (фиг, 2-, 5), при котором транзистор 13 переходит в режим насыщения (фиг. 2; 6), увеличивая до максимального значения падение напряжения на резисторе 15 и уменьшая при этом отрицательное напряжение на базе транзистора 16 (фиг. 2; 8) и следовательно ток эмит-тера последнего. При увеличении тока эмиттера транзистора 13 и уменьшении тока эмиттера транзистора 16 происходит перезаряд конденсатора 12 по цепи резистор 11 - контакты 21 обмотка реле 17 - источник питания диод 3 - резистор 15 и переход эмиттер-коллектор транзистора 13 и перезаряд конденсатора 20 по указанной цепи, минуя конденсатор 12 и резистор 11, при котором происходит уменьшение, изменение полярности и увеличение напряжения в конденсаторах 12 и 20 (фиг. 2) 3 и 4) и резисторах 8 (фиг. 2j 1) и 11 (фиг. 2i 7) и увеличение напряжения на фотодиоде 9 (фиг. 2; 2). . Одновременно при увеличении напряжения на конденсаторах 12 и 20 происходит уменьшение отрицательного напряжения на базе транзистора 16 и следовательно, уменьшение падения напряжения на обмотке реле 17 (фиг. 2; 9). В дальнейшем при неизменном значе- , НИИ напряжения на конденсаторе 10 (фиг. 2i 5), переходах транзистора 13 (фиг. 2-, 6) и резисторе 15 происходит более замедленное увеличение падения напряжения на резисторе 8 (фиг. 2; 1), фотодиоде 9 (фиг. 2; 2), конденсаторах 12 и 20 (фиг. 2; 3 и 4) и, следовательно, резисторе 11 (фиг. 2; 7), уменьшение отрицательного напряжения базы транзистора 16 (фиг. 2 8), а следовательно, и тока эмиттера последнего, уменьшая при этом падение напряжения на стаби литроне 19 и обмотке реле 17 (фиг. 2, 9). Увеличение напряжения на конденсаторах 12 и 20, а следовательно, и отрицательного напряжения на коллекторе транзистора 16 будет происходить до значения напряжения отпус ния реле 17 (фиг. 2j 9, tcTZ с). Таким образом, при освещении фот диода 9 происходит отключение реле с задержкой времени, определяемой емкостью конденсаторов 12 и 20. 4. Фотодиод освещен и реле отключено., При выключении реле 17 происходит размыкание контактов 21 и замыкание контактов 22 в цепи управления вибро бункера. При размыкании контактов происходит подключение RC-цепи параллельно конденсатору 12, уменьше ние тока, а следовательно, и напряже ния на резисторе 11 (фиг. 2 7)J уменьшение, изменение направления и увеличение тока, а следовательно, и напряжения на резисторе 8 (фиг. 2J 1)i перезаряд конденсатора. 12 по цепи резисторы 8 и 5 - источник пита ния - диод 3 - резистор 15 и переход эмиттер-коллектор транзистора 13 и перезаряд конденсатора 20 через резистор 11 и указандой цепи, минуя конденсатор 12. При перезарядке конденсаторов 12 и 20 происходит уменьшение напряжени на последних (фиг. 2; 3 и ,4)и на фот диоде 9 (фиг. 2; 2). Одновременно в начальньй период при изменении напряжения на резистог ре 8 (фиг. 2; 1) и фотодиоде 9 (фиг. 2; 2) происходит ускоренное уменьшение напряжения на конденсаторе 10 (фиг. 2J 5), переходах транзистора 13 (фиг. 2; 5, эмиттер-база) и резисторе 15, переходах транзистор 16 (фиг. 2i 8, эмиттер-база) и на обмотке реле 17 (фиг. 2; 9). В дальнейшем при замедленном умень шении напряжения на резисторе 8 (фиг. 2, 9, Фотодиоде 9 (фиг. 2J 2), конденсаторах 12 и 20 (фиг. 2; 3 и 4) и резисторе 11 (, 2} 7) происходит более ускоренное повьш1ение напряжения до установивш.егося значения на конденсаторе 10 (фиг. 2, 5), переходе эмиттер-база транзистора 13. (фиг. 2-, 6), переходе эмиттер-база транзистора 16 (фиг. 2; 8) и на обмотке реле 17 ( фиг. 2; 9). Таким образом, схема фотореле приведена .в исходное состояние, при котором транзистор 13 открыт, транзистор 16 закрыт, реле 17 отключено и вибробункер включен. При изменении напряжения источника. питания на ±.10% (по ТУ на автомат) при освещении или затемнении фотодиода 9 в связи с наличием в устройстве обратных отрицательных связей временные задержки на включение или выключение реле 17 изменяются в небольших пределах, при этом временные задержки не зависят от времени затемнения фотодиода 9. . Оптимальный режим работы фотореле для по пучения минимальной погрешности при колебаниях напряжения сети устанавливается изменением сопротивления резистора 15, включенного в цепи эмиттера транзистора 13. Временные задержки .на включение и отключение реле определяются величинами емкое тей конденсаторов 10, 12 и 20. Включение последовательной цепи, содержащей резистор 8 и фотодиод 9 между делителем напряжения и входом двухкаскадного усилителя, а также введение конденсаторов 10, 12 и 20 и резистора 11 позволяет обеспечить требуемые задержки на включение и Отключение реле и, тем самым, расширяет функциональные возможности предагаемого устройства.

ФОТОРЕЛЕ, содержащее двухкаскадный транзисторный усилитель с :непосредственной связью, эмиттер выходного транзистора которого через стабилитрон соединен с одним из выводов для подключения источника пита- ния, а коллектор - с одним из выводов обмотки электромагнитного реле, другой вывод которой соединен с другим выводом источника питания и через один из резисторов - с коллектором входного транзистора двухкаскадного усилителя и с базой выходного транзистора, и последовательно соединенные фотодиод и другой резистор, . отличающее ся .тем, что, .. . с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено делителем напряжения, тремя конденсаторами. третьим и четвертым резисторами, причем делитель напряжения состоит из гасящего .резистора, соединенного одним из выводов с указанным другим выводом для подключения источника питания, и двух последовательно соединенных диодов, включенных в проводящем направлении между одним выводом для подключения источника питания и другим выводом гасящего резистора, база входного транзистора двухкаскадного транзисторного усилителя соединена с одной из обкладок первого конденсатора и через последовательно соединенные фотодиод и другой резистор с другим выводом гасящего резистора, другая обкладка первого конденсатора соединена с одним выводом для подключения источника питания и через третий резистор с эмиттером входного транзистора двухкаскадного транзисторного усилителя,, одна из обкладок второго и одна из обкладок третьего конденсаторов.соединены с коллектором входного транзистора ; г указанного усилителя,, другая обкладка второго конденсат ода подключена к точке соединения фотодиода идругого резистора и через четвертый резистор к другой обкладке третьего конденсатора, которая через замыкаю1ций контакт электромагнитного реле соединена с коллектором выходного транзистора :двухкаскадного транзисторного усилителя.

О Of

о. . г.

в t