Коммутационное устройство Советский патент 1987 года по МПК H01H9/30 H01H47/00 

Изобретение относится к низковольтному аппаратостроению, а именно к поЯупроводниковым коммутационным устройствам, и может найти применение в устройствах, используемых оптоэлект- ронные приборы.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей.

На фиг, 1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы предлагаемого устройства.

Устройство содержит положительную 1 и отрицательную 2 клеммы источника управления, первый 3 и второй 4 диоды, светоизлучающий прибор 5 оптро- на - светодиод, первый резистор 6, транзисторный ключ 7, третий 8 и четвертый 9 диоды, второй резистор 10, конденсатор 1, светоуправляемый прибор 12 - фотодиод, светоуправляемый прибор 13 - фототранзистор, нагрузку 14, триггер 15, клеммы 16 и 17 источника питания, катушку 18 управления, контакты 19 электромагнитного аппарата, диод 20. 1 .....

В коммутационном устройстве к положительной клемме 1 источника управления подключены первый диод 3, первьй резистор 6 и база тран- зисторного ключа 7, коллектор которого подключен к аноду второго диода 4, катод которого подключен к отрицательной клемме 2 ист.очника уп- равления, второму выводу второго резистора 10 и к конденсатору 11, второй вывод которого подключен к выводу второго резистора 10, второй вывод которого подключен к точке сое- динения катода третьего диода 8 и к аноду четвертого диода 9, катод которого подключен к точке соединения катода первого диода 3, к второму выводу светоизлучающего прибора 5 опт- рона, первый вывод которого подключен к эмиттеру транзисторного ключа 7 и к аноду третьего диода 8, В выходной цепи коммутационное устройств содержит светоуправляемый прибор: фо тодиод 12 (фиг. 1) или фототранзисто 13 (фиг. 2), который подключается одним выводом к нагрузке 14 и тригге .ру 15 (фиг. 1) или к нагрузке 14 и к первому выводу контакта 19 (фиг. 2), а вторым выводом к .клемме 17 источника питания (фиг. 1) или к клемме 17 источника питания-и второму выводу контакта 19 (фиг. 2). Клемма 16

598

с

ю

16 2025

30 354045о - 50 р - gg 11 .2

источника питания 16 подключена к нагрузке 14. Катушка 18 электромагнитного аппарата подключена к клеммам источника управления.. Диод 20 подключен встречно-параллельно катушке 12 электромагнитного аппарата.

Коммутационное устройство работает следующим образом.

Допустим, что к клеммам 16 и 17 напряжение подано, а к клеммам 1 и 2 нет.

Тогда светоуправляемые приборы оптронов 12 и 13 и контакты 19 находятся в выключенном состоянии, ток в нагрузке 14 практически не протекает, на выходах триггера 15 устанавливается одно из логических состояний.

При подаче на выходные клеммы 1 и 2 ур;равляющего напряжения ток течет от клеммы 1 через диод 3, светоизлучающий прибор 5, диод 8, резистор ТО, конденсатор 11 и диод 4 к клемме 2, в результате чего происходит включение светоуправляемого прибора 12 (фиг. 1) и переключение триггера 15 в другое устойчивое логическое состояние.

В устройстве, изображенном на фиг.2,ток течет также через обмотку 18 электромагнитного аппарата, в результате чего первоначально включается светоуправляемый прибор 13, являющийся менее инерционным элементом устройства, подключая нагрузку 14 к источнику управления, а затем без образования дуги замыкаются контакты 19.

Ток через эмиттер-коллекторный переход транзисторного ключа 7 в Данном режиме не протекает, поскольку падение напряжения на диоде 3 и све- тоизлучающем приборе 5 забирает базо- эмиттерный переход транзисторного ключа 7.

Зарядившись, конденсатор 11 практически прерывает ток в цепи светоизлучающего прибора 5, и светоуправляемые приборы выключаются, однако триггер 15 (фиг. 1) при этом логическое состояние на выходах не изменяет, а ток нагрузки 14 (фиг. 2) протекает через контакты 19. I.

При снятии управляющего напряжения с клемм 1 и 2 ток разряда конденсатора 11, протекающий через резистор 10, диод 9, светоизлучающий прибор 5, базоэмиттерный переход

транзисторного ключа 7 и резистор 6, открывает транзисторный ключ 7, после чего ток протекает через эмиттер-коллекторный переход транзисторного ключа 7 и приводит к включению светоуправляемых приборов 12 и 13. В результате происходит переключение триггера 15 (фиг. 1) и на его выходах устанавливается исходное логическое состояние. В устройстве (фиг. 2) первоначально размьжаются контакты 19, ток переходит в свето- управляемый прибор 13. После того как конденсатор 11 разрядится, све- тоуправляемые приборы 12 и 13 выключаются, прерывая протекание тока в нагрузке 14. Диод 8 предотвращает протекание тока через транзисторный ключ 7, минуя светоизлучающий прибор 5 оптрона.

Диод 4 служит для защиты элементов устройства от подачи напряжения .обратной полярности. Диод 20 предназначен для уменьшения перенапряжений на обмотке 18 электромагнитного аппарата.

Обмотка 18 электромагнитного аппарата может быть также подключена параллельно резистору 10, в данном случае реле должно быть бистабиль- ным, и ток в его обмотке должен быть согласован с током, протекающим через светоизлучающий прибор 5.

Таким образом, предлагаемое коммутационное устройство в отличие от прототипа может быть как контактным, так и полностью бесконтактным. На основе предлагаемого устройства возможно выполнение входньк-слаботоч- )Ных и выходных-бездуговых электрических аппаратов, позволяющих коммутировать токи нагрузки в десятки ампер.

Устройство потребляет незначительную мощность во включенном состоянии и способно управлять непосредственно такими логическими элементами как триггб), счетчики и через триггер такими логическими элементами как И-НЕ, ИЛИ и т.п., что дает преимущество по сравнению с прототипом, который работает непосредственно на простые логические элементы через элемент согласования - резистор и через устройство, устраняющее в сигнале управления сигналы дребезга контактов, являющегося более сложным, чем триггер в предлагаемом устройстве.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) проще прототипа, поскольку бистабиль- ное реле сложнее в изготовлении, чем 5 изготовление оптронного прибора, поддающееся автоматизации. Масса существующих бистабильных реле также существенно выше, чем у маломощных опт- ронных приборов. Частота переключе0 ния предлагаемого устройства также вьш1е, поскольку электромагнитное реле более инерционно.

Устройство (фиг. 2) способно ком- , мутировать большие токи, чем прототип,

5 так как в нем осуществляется бездуговая коммутация, следовательно, в нем может быть установлен электрический аппарат на меньший номинальный ток, что также приводит к уменьшению

0 массогабаритных показателей, увеличению частоты переключений и умень- шению времени включения. Подключая в качестве светоуправляемого прибора фотосимистор, можно коммутировать

5 нагрузки и переменного тока, т.е. функциональные возможности предлагаемого устройства шире, чем у прототипа.

Коммутационное устройство пред- 0 полагается использовать при модерни- зации входных устройств элементов Логика-И.

Формула изобретения

5

Коммутационное устройство, содержащее во входной цепи транзисторный ключ, конденсатор, два диода, резистор, выводы для подключения источни0 ка управления, выходную цепь, причем вывод для подключения положительного полюса источника управления соединен с анодом первого диода, базой транзисторного ключа, первым выводом

5 резистора, второй вывод которого подключен к коллектору транзисторного ключа, первой обкладке конденсатора и аноду второго диода, катод которого соединен с выводом для подQ ключения отрицательного полюса источника управления, отличающееся тем, что, с упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей, в него ввес дены оптрон, третий и четвертый диоды и резистор, причем свето- излучаюпщй прибор оптрона включен между катодом первого диода, точкой соединения эмиттера транзисторного

51359811б

ключа и анодом третьего диода, катодтоды четвертого и первого диодов объкоторого соединен с анодом четверто-единены, а светоуправляемый прибор

i o диода и через -второй резистор -оптрона включен в выходную цепь устс второй обкладкой конденсатора, ка-ройства.

Изобретение относится к области низковольтного аппаратостроения, а именно к полупроводниковым коммутационным устройствам. Целью изобретения является упрощение устройства и расширение функциональньк возможностей. При подаче на клеммы 1 и 2 управляющего напряжения происходит заряд конденсатора 11 через светоди- од 5 оптрона. При этом светоуправляе- мьй прибор оптрона - фотодиод 12 (или фототранзистор) включа&тся, подключая нагрузку 14 и 15. При снятии управляющего напряжения открывается транзистор 7 и конденсатор 11 разряжается. Ток разряда конденсатора также проходит через светодиод 5. Таким образом светоуправляемый прибор оптрона включается на время протекания тока заряда или разряда конденсатора. 2 ил. i (Л ю со ел X) 00 11

/ 16

/J

/

19

17 -0

Фиг. 2

Составитель А.Каретников Редактор Н.Слободяник Техред Л.Сердюкова Корректор А.Ильин

Заказ 6157/51 Тираж 697Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,,д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4