Ключ переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H03K17/56 H03K17/78 

f11 Изобретение относится к автоматик и может найти применение для коммута ции мощных исполнительных элементов выходным сигналом интегральных микро схем. Известен ключ переменного тока, с держащи симистор, включенньш последовательно с нагрузкой между клеммами питающей сети, к которым подключены выпрямитель- с фильтрующим конден сатором на выходе и двунаправленный ключ с тиристором на выходе, управляющий ключ и дополнительный конденсатор, причем катод тиристора подклю чен к точке соединения симистора Щ Недостатками известного устройств являются низкая точность настройки и отсутствие защиты ключа от перегрузки. Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому является ключ переменного тока, содержащий симметричный тиристор, анод которого через нагрузку подсоединен к первой шине источника переменного тока, а катод через первый резистор подсоединен к второй щине источника переменного тока, первый диодный мост, в диагональ постоянного тока которого включен фототиристор фототиристор ного оптрона, оптически связанньй со светодиодом фототиристорного оптрона а диагональ переменного тока первого диодного моста одним выводом подсоединена к аноду симметричного тиристора, а другим выводом через второй резистор - к управляющему электроду симметричного тиристора, второй диодный мост, диагональ переменного тока которого первым, выводом подсоединена к катоду симметричного тиристора, а диагональ постоянного тока положительным выводом через третий резистор соединена с анодом светодиода оптрона, фотодиод которого оптически связан со светодиодом, отрицательный вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста сое динен с анодом стабилитрона, катод которого соединен с катодом светодиода оптрона, светодиод индикации, анод .которого через четвертый резистор соединен с плюсовой шиной источника питания, два последовательно и встречно соединенных стабилитрона, включенных в диагональ переменного тока второго диодного моста, которая подключена через резистор к движ ку переменного резистора, включенного в нагрузки {jZj . Недостатками известного устройства являются низкая точность настройки и низкая надежность срабатывания за1ЦИТЫ ключа. Цель изобретения - повышение точности настройки и надежности срабатывания защиты ключа. Указанная цель достигается тем, что в ключ переменного тока, содержащий симметричный тиристор, анод которого через нагрузку подсоединен к первой шине источника переменного тока, а катод через первый резистор подсоединен к второй шине источника переменного тока, первый диодный мост, в диагональ постоянного тока которого включен фототиристор фототиристорного оптрона, оптически связанный со светодиодом фототиристорного оптрона, а диагональ переменного тока первого диодного моста одним выводом подсоединена к аноду симметричного тиристора, а другим выводом через второй резистор - к- управляющему электроду симметричного тиристора, второй диодный мост, диагональ переменного тока которого перgtiM выводом подсоединена к катоду симметричного тиристора, а диагональ постоянного тока положительным выводом через третий резистор соединена с анодом светодиода оптрона, фотодиод которого оптически связан со светодиодом, отрицательньй вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста соединен с анодом стабилитрона, светодиод индикации, анод которого через четвертый резистор соединен с плюсовой шиной источника питания, введены R5 -триггер, логический элемент И, переменный резистор, конденсатор , усилитель-формирователь, ОДИН из выводов которого соединен с плюсовой шиной источника питания и катодом фотодиода оптрона, а другой . вывод усилителя-формирователя соединен с минусовой шиной источника питания и первым выводом переменного per зистора, второй вывод которого соединен с анодом фотодиода оптрона, одним выводом конденсатора и входом усилителя-формирователя, выход которого .соединен с другим выводом конденсатора и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с шиной информационного сигнала, выход элемента И соединен с 5 -входом Й5 триггера,R -вход которого соединен с шиной сброса, прямой выход К5-триггера соединен с катодом светодиода фототиристорного оптрона, а анод светодиода фототиристорного оптрона соединен с анодом светодиода индикации, катод которого соединен с инверсным выходом R5-триггера, второй вывод диагонали переменного тока второго диодного моста подключен к второй шине источника переменного тока, а минусовой вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста соединен с катодом светодиода оптрона, анод которого соединен с катодом стабилитрона.

На чертеже представлена электричекая схема предлагаемого ключа переменого тока..

Ключ переменного тока содержит первьй диодный мост 1, в диагональ постоянного тока которого влючен фототиристор 2 фототиристорного оптрон 3, оптически связанный со светодиодо 4 фототиристорного оптрона 3, а диагональ переменного тока первого диодного моста 1 одним выводом через нагрузку 5 подсоединена к первой шине источника переменноготока и анод симметричного тиристора 6, а другим выводом через первый резистор 7 - к управляющему электроду симметричного тиристора 6, катод которого через второй резистор 8 соединен с второй шиной источника переменного тока, диагональ переменного тока второго диодного моста 9 подсоединена параллелно второму резистору 8, положительный вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста 9 через третий .резистор 10-соединен с катодом стабилитрона 11 и-анодом светодиода 12 оптрона 13, катод которого соединен с анодом стабилитрона 11 и отрицательным выводом диагонали постоянного тока второго диодного моста 9, анод светодиода 14 индикации соединен с анодом светодиода 4 фототиристорного оптрона 3 и первым выводом четвертого резистора 15, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной источника питания, пятый (переменный) резистор 16, RS -триггер 17, элемент И 18, усилитель-формирователь 19, конденсатор 20 и фотодиод 21, оптически связанный со светодиодом 12 оптрона 13, катод фотодиода

21 соединен с минусовой шиной источника питания и первым выводом пятого резистора 16, второй вывод которого соединен с другим выводом конденсатора 20 и первым входом логического элемента И 18, второй вход которого соединен с первой входной клем-я мой, выход логического элемента И 18 соединен с 5 -входом R6 -триггера 17, R -вход которого соединен с, входной клеммой, прямой выход R6-тригера 17 соединен с катодом светодиода 4 фототиристорного оптрона 3, катод светодиода 14 индикации соединен с инверсным выходом R5 -триггера 17, шина 2i информационного сигнала, шина 23 сброса.

Усилитель-формирователь 19 может быть, в частности, вьтолнен на пяти резисторах 24-28 и четырех транзисторах 29-32 и одном диоде 33.

Предлагаемый ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии ключа R5 триггер 17 находится в сброшенном положении, симметричный тиристор 6 закрыт и ток через нагрузку 5 не протекает. На прямом выходе R5 -триггера- 17 находится логическая 1, а на инверсном - логический О. В возбужденном состоянии оказывается . светодиод 14 индикации, указывающий на то, что ключ находится в выключенном состоянии.

На шинах 22 и 23 в исходном состоянии находится логическая 1. Перевод ключа в рабочее положение производится опрокидыванием R5-триггера 17 в рабочее состояние. На шину 23 сброса подается кратковременный отрицательный импульс, который опрокидывает R5 -триггер 17, При этом на инверсном выходе Я5 -триггера 17 появляется логическая 1, светодиод 14 индикации гаснет, а светодиод 4 фототиристорного оптрона 3 засвечивается, так на прямом выходе R5 -триггера 17 появляется логический о, При этом открывается фототиристор 2 фототиристорного оптрона 3 и закорачивает диагональ постоянного тока первого диодного моста 1 В управляющей цепи симметричного тиристора 6 появляется ток и отпирает последний. В результате этого через нагрузку 5 и второй резистор 8 протекает переменный ток. Напряжение переменного тока, пропорциональное ток нагрузки ключа, снимается свторого ре зистора 8 и поступает на диагональ пе ременного тока второго диодного моста 9, с диагонали постоянного тока которого вып1у мленное напряжение через третий резистор 10 поступает на светодиод 12 оптрона 13. При увеличении тока через нагрузку 5 сверх нормы и соответственно то ка через светодиод 4 фототиристорного оптрона 3 увеличивается яркость его свечения. .При этом изменяется обратное сопротивление фотодиода 21 оптрона 13, С делителя напряжения, образова 1ного сопротивлением фотодиода 21 оптрона 13 и пятым резистором 16, напряжение поступает на вход усилителя-формирователя 19. Порог чувствительности усилителяформирователя 19 устанавливается пятым резистором 16 и определяет момент изменения логического уровня на выходе усилителя-формирователя 19. Посредством пятого резистора 16 порог срабатывания защиты изменяется в 6-7 раз. При достижении заданного уровня засветки фотодиода 21 оптрона 13 на выходе усилителя-формирователя 19 по.является логический О, который через логический элемент И 18 воздействует на 5 -вход R5 -триггера 17 и переводит его в выключенное состояние В результате этого об.есточивается светодиод 4 и фототиристор 2 фототиристорного оптрона 3 закрывается в момент перехода синусоиды через нуль При этом снимается управляющий сигнал с симметричного тиристора 6 и он также закрывается в момент перехода полуволны переменного напряжения через нуль и прерывает ток в цепи нагрузки 5, чем предотвращает длитель.ный аварийньй режим работы ключа. Светодиод 14 индикации светится до того момента, пока на R -вход RS-триггера 17 не будет подан управляющий импульс и R5 -триггер не переключится в рабочее состояние. Ограничение тока, протекающего через светодиод 12 оптрона 13 осуществляется с помощью третьего резистора 10 и стабилитрона 1,1. По первичной цепи величину тока защиты определяет второй резистор 8, включенный последовательно с симметричным тиристором 6 и нагрузкой 5. КонденсатфР 20 включен между выходом и входом усилителя-формирователя 19 и предотвращает самовозбуждение и генерацию усилителя-формирователя 19 в момент перехода на его выходе сигнала из одного логического уровня в другой. В связи с тем, что все элементы защиты ключа являются быстродействующими, высокочастотные броски тока помехи могут вызвать ложное срабатывание защиты. Конденсатор 20 обеспечивает защиту ключа от высокочастотных помех и бросков тока, присутствующих в сети и проникающих в цепи узла защиты ключа. Предлагаемое изобретение повьшает чувствительность и точности настройки порога срабатывания ключа за счет введения в схему ключа усилителяформирователя с высокой точностью порога переключения и высокой чувствительностью к входному сигналу, элемента И, а также стабилитрона.и конденсатора, расширяет диапазон регулировки порога срабатывания защиты при одновременном увеличении тока нагрузки ключа.

ЮЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА,содержащий симметричный тиристор, анод которого через нагрузку подсоединен к первой шине источника п еременного тока, а катод через первый резистор подсоединен к второй шине источника переменного тока, первый диодный мост, в диагональ постоянного тока которого включен фототиристор фототиристорного оптрона, оптически свя-. занньй со светодиодом фототиристорного оптрона, а диагональпеременного тока первого диодного моста одним выводом подсоединена к аноду симметричного тиристора, а другим выводом через второй резистор - к управляющему электроду симметричного тиристора, второй диодный мост, диагональ переменного тока которого выводом подсоединена к катоду симметричного тиристора, а диагональ постоянного тока положительным выводом через третий резистор соединена с анодом светодиода оптрона, фотодиод которого оптически связан со светодиодом, отрицательный вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста соединен с анодом стабилитрона, светодиод индикации, анод которого через четвертый резистор соединен с плюсовой шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности настройки и надежности срабатывания заш;иты ключа, в него введены Q5-триггер, логический элемент И, переменный резистор, конденсатор, усилитель-формирователь, один- из выводов которого соединен с плюсовой шиной источника питания и катодом фотодиода оптрона, а другой вывод усилителя-формирователя соединен с минусовой шиной источника питания и первым вьшодом переменного резистора, второй вывод которого соединен с анодрм фотодиода (Л оптрона, одним выводом конденсатора и входом усилителя-формирователя, выход которого соединен с другим выводом конденсатора и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с шиной информационного сигнала, выход элемента И соединен с 5 -входом R5 -триггера, R -вход которог соединен с шиной сброса, прямой выход RSтриггера соединен с катодом светодиода фототиристорного оптрона, а анод светодиода фототирр рторного оптрона соединен с анодом светодиода индикации, катод которого.соединен с инверсным выходом R9 -триггера, второй вывод диагонали переменного тока второго диодного моста подключен к второй шине источника переменного тока, а минусовой вывод диагонали постоянного тока второго диодного моста сое-; динен с катодом светодиода оптрона, анод которого соединен с катодом стабилитрона.