Релейное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01H47/32 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено в сочетании с различными датчиками сопротивления (терморезисторами, фоторезисторами и др.), на- пряжения и т.п. для контроля и регулирования температуры, давления, напряжения и других величин.

. Известно релейное устройство, содержащее конденсатор, депитель напряжения, образованный первым резистором и терморезистором, однопереходный транзистор с RC-контуррм на входе, тиристор, диод, второй резистор и выводы для подключения источника переменного тока, причем первый вывод для подключения нагрузки соединен с одним из выводов для подключения источника переменного тока, делитель напряжения и однопереходный транзистор

подключены параллельно конденсатору, выход однопереходного транзистора соединен с управляющим электродом тиристора, катод которого подключен к конденсатору, диодный мост, операционный усилитель, второй делитель напряжения, образованный третьим и четвертым резисторами и второй RC-контур, причем делитель напряжения подключен параллельно конденсатору, входы операционного усилителя соединены со средними точками первого и второго делителей напряжения, выход операционного усилителя подключен к входу однопереходного транзистора, конденсатор через последовательно включенные диод и второй резистор соединен с первым выводом для подключения нагрузки, второй вывод для подключения которой соединен с

одним выводом диодного моста, а тиристор зашунтиоован вторым RO-контуром и подключен к диодному мосту.

Однако устройство выполнено по достаточно сложной схеме, включающей в себя генератор импульсов, и не позволяет из-аа ограниченной частоты импульсов управления выделять в нагрузке максимальную мощность.

Наиболее близким к предлагаемому является релейное устройство, содержащее выводы для подключения питания, три диода, компаратор, измерительный мост, первый транзистор, четыре резистора, выводы для подключения нагрузки, стабилитрон, три конденсатора, первый и второй тиристоры, первый вход измерительного моста подключен к первой обкладке первого конденсатора и к первому выводу для подключения питания компаратора, второй вход измерительного моста подключен к второй обкладке первого конденсатора, к второму выводу для подключения питания компаратора, к первому выводу первого резистора, к эмиттеру первого транзистора, аноду первого диода и катоду первого и аноду второго тиристоров, первый и второй выходы.измерительного моста подключены к первому и второму входам компаратора, выход компаратора подключен к первому выводу второго резистора, второй вывод второго резистора подключен к второму вы воду первого резистора и к базе первого транзистора, коллектор которого подключен к катоду первого диода, первый вывод для подключения питания подключен к аноду второго диода, катод второго диода подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод для подключения питания подключен к второй обкладке первого конденсатора к первому выводу для подключения нагрузки и к аноду второго тиристора, катод второго тиристора подключен к обкладке второго конденсатора, второй вывод четвертого резистора подключен к управляющему электроду второго тиристора.

Однако в известном устройстве рассеивается в цепях управления тиристоров значительная мощность и не обеспечивается индикация процесса работы, что снижает удобство эксплуатации.

Цель изобретения - снижение потерь мощности в цепях управления и повышение удобства в эксплуатации за счет индикации состояния нагрузки.

В релейное устройство, .содержащее выводы для подключения питания, три диода, компаратор-, измерительный мост, первый транзистор, четыре резистора, выводы для подключения нагрузки, сопротивление.

три конденсатора, первый и второй тиристоры, первый вход измерительного моста подключен к первой обкладке первого кояденсатора и к первому выводу для подключенйя питания компаратора, второй вход измерительного моста подключен к второй обкладке первого конденсатора, к второму выводу для подключения питания компаратора, к первому выводу первого ре0 зистора, к эмиттеру первого транзистора,. аноду .первого диода и катоду первого и аноду второго тиристора, первый и второй выходы измерительного моста подключены к первому и второму входам компаратора,

5 вход компаратора подключен к первому выводу второго резистора, второй вывод второго резистора подключен к второму выводу первого резистора и к базе первого транзистора, первый вывод для подключения пита0 ния соединен с первой обкладкой второго конденсатора и с первым выводом для подключения нагрузки, а через включенные последовательно второй диод, третий резистор и третий конденсатор со вторым

5 выводом для подключения нагрузки, анодом первого и.катодом второго тиристоров, а вторая обкладка подключена к аноду третьего диода, катод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора, и

0 управляющий электрод второго тиристора соединен с первым выводом четвертого резистора, дополнительно введены четвертый и пятый диоды второй и третий транзисто5 ры, пятый и шестой резисторы и светодиод, первый вывод сопротивления соединен с анодом третьего диода и катодом первого диода, второй вывод сопротивления подключен к аноду светодиода, катод которого

0 через четвертый диод подключен к управляющему эле ктроду первого тиристора, коллектор первого транзистора через пятый резистор соединен с анодом светодиода, а через пятый диод с катодом светодиода,

5 второй выводчетвертого резистора подключен к коллекторам второго и третьего транзисторов, эмиттер второго транзистора подключен к точке соединения третьего конденсатора с третьим резистором, база вто0 рого транзистора подключена к эмиттеру третьего транзистора, а база третьего транзистора подключена к катоду шестого диода и первому выводу шестого резистора, анод шестого диода соединен с анодом первого

5 тиристора, а второй вывод шестого резистора соединен с первым выводом для подключения питания,

На чертеже приведена схема устройства.

.Устройство содержит первый ( и второй 2 включенные встречно-параллельно тиристоры, через которые к клеммам 3 и 4, подключаемым к сети, подсоединена нагрузка 5, выполненная, например, в виде электро- .. нагревательного элемента, измерительный мост, составленный терморезистором 6 и 5 резисторами 7-9, компаратор, образованный операционным усилителем ТО и резистором 11 обратной связи, первый транзистор 12, база которого подключена к выходу компаратора 10 через резистор 13. 10 Питание измерительного моста и операционного усилителя 10 осуществляется от первого конденсатора 14 фильтра, который через диод 15 подключен к точке соединения, верхнего вывода сопротивления 1:6. е- 15 вторым конденсатором 17. В качестве сопротивления 16 может быть использован как резистор, так и стабилитрон. Один вывод конденсатора 17 соединен с.клеммойЗ сети, к которой подключен один вывод йа-.20 грузки 5. Второй вывод последней подключен к тиристорам 1 и 2 и к одному вьшоду . третьего конденсатора 18, другой вывод которого через транзисторы 19 и 20, включенные по схеме составного транзистора;, :и. 25 через резистор 21 соединен с управляющим электродом тиристора 2, а через последовательно включенные резистор 22 и диодДЗ:С клеммой 3 сети. Параллельно входу транзистора 12 подключен резистор 24, а па рал- 30 лельно нагрузке 5 - диод 25 и резистор 26, точка соединения которых одного с другим подключена к базе транзистора 20. Нижний вывод сопротивления через включенные последовательно светодиод 27 и диоД 28 35 подключен к управляющему электроду тиристора 1, а через резистор 29 - к коллектору транзистора 12, который через диод 30 подключен к аноду диода 28. Параллельно светодиоду 27 включен резистор 31. Катод 40 тиристора 1 соединен с анодом сопротивления 16 диодом 32. . .

Устройство работает следующим образом..;;. ; ; .

Когда регулируемая температура вЫ:Ще 45 заданной, при подаче напряжения питания на клеммы 3 и 4 при положительном потенциале на клемме 3 через последовательную цепь, образованную вторым конденсаторов, 17, сопротивлением, выполненным в ВЦДё 50 резистора 16, светодиодом 27 е параллель- но .подключенным резистором 31, диодом 28 и переходом управляющий электрод-ка- тод тиристора 1, проходит ток,.вызывающий отпирание тиристора 1 по силовой цфпи и 55 включение нагрузки 5. Одновременмотоком управления тиристора 1 светодиод 27поддерживается включенным, сигнализируя о включенном состоянии нагревательного элемента без дополнительных потерь мощности, потребляемой устройством. Через диод 23, резистор 22 и открытый тиристор 1 заряжается конденсатор 18, который заряжается через обратные переходы база- эмиттер транзисторов 19 и 20 и резистор 26. Когда напряжение сети проходит через нуль, зарядившийся конденсатор 18 начинает разряжаться через прямые переходы транзисторов 19 и 20 и резистор 26 на нагрузку 5. При этом транзисторы 19 и 20 отпираются по цепи эмиттер-коллектор, и конденсатор 18 разряжается через эти транзисторы и резистор 21 на переход управляющий электрод-катод тиристора 2, и он отпирается. При этом через открытый тиристор 2 проходит ток и через нагрузку 5. Так как конденсатор 18 и переходы эмиттер-базы транзисторов 19 и 20 зашунтированы диодом 25, то конденсатор 18 под действием отрицательного напряжения на нагрузке 5 не перезаряжается, что ускоряет его заряд в положительный полупериод напряжения на клемме 3, и на резисторе 22 выделяется при этом меньшая мощно.сть, чем в известных схемах. Тиристор 1 пди этом закрыт, а ток протекает, минуя его цепь управления через диод 32 и конденсатор 17. До амплитудного значения падения напряжения на сопротивлении 16 через диод 19 заряжается первый конденсатор 14 фильтра, от которого осуществляется питание моста 7-9 и компаратора 10.

Если температура в зоне установки терморезистора 6 ниже заданной, термо- чувствительный мост формирует на своем выходе напряжение, обеспечивающее на выходе компаратора 10 низкий потенциал, В этом случае транзистор 12 запертиток, ограниченный конденсатором 17 и резистором 16, проходит через цепь управления тиристора 1. При этом в один полупериод открывается тиристор 1, а в другой тиристор 2, и нагрузка включена. Так как ток управления тиристором 1 ограничивается конденсатором 17, он опережает анодный ток тиристора на 90 эл. град., что позволяет надежно отпирать тиристор 1 по цепи управления меньшим по значению действующим током, чем постоянный или активный ток. Это позволяет уменьшить мощность, потребляемую предлагаемой схемой. Кроме того, тиристор 1 отпирается в начале каждого полупериода сети и все напряжение сети выделяется в нагрузке. При этом исключаются радиопомехи в сети. Одновременное питание компаратора 10 и термочувствительного моста осуществляется от источника тока, от которого питается и цепь управления тиристора 1.

При достижении заданной температуры компаратор меняет свое состояние и создает на выходе высокий потенциал/При этом отпирается транзистор 12, который через диод 30 шунтирует цепь управления тиристора 1. Поскольку напряжение, падающее на открытом ключевом элементе 12 меньше напряжения, падающего на переходе управляющий электрод-катод тиристора 1, то весь ток, протекающий через конденсатор 17, резистор 16 и светодиод 27, проходит через транзистор 12. Поэтому тиристор 1 и, следовательно, тиристор 2 закрывается, и нагрузка 5 отключается. Одновременно светодиод 27 через открытый транзистор 12 частично шунтируется резистором 29. При этом сила тока, протекающего через светодиод 27, более чем в два раза снижается, и светодиод снижает яркость свечения, сигнализируя о подаче напряжения на схему устройства.

При уменьшении температуры назначение, большее значения дифференциала компаратора 10, он закрывает транзистор 12, чем обеспечивает включение электронагревателя, и процесс повторяется. Резистор 31 служит для ограничения тока через светодиод 27, если ток отпирания тиристора превышает рабочий ток светодиода. Диод 32 исключает протекание через светодиод и цепь управления тиристора 1 обратного тока и обеспечивает перезарядку конденсатора 17. Одновременно он снижает в два раза мощность, выделяемую на резисторе 16 и необходимую для питания компаратора 10 и измерительного моста. Диод 30 исключает шунтирование резистором 29 светодиода 27 при запертом тр анзисторе 12, а диод 28 исключает протекание через цепь управления тиристора прямого тока За счет падения напряжения на диоде 30, когда эта цепь шунтируется открывающимся транзистором. .

Устройство обеспечивает высокий КПД путем снижения мощности, выделяемой на резисторе 22. При этом один и тот же светодиод изменением яркости сигнализирует три состояния устройства: его выключенное положение, подсоединение к сети и включение электронагревателя. Путем применения одного светодиода упрощается схема , повышается надежность работы, устройство более удобно в эксплуатации. Простота схемы устройства, возможность коммутировать большую мощность нагрузки с высоким КПД позволяет применять его в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и в быту, . :

Формула изобретения

Релейное устройство, содержащее выводы для подключения источника питания,

три диода, компаратор, измерительный мост, первый и второй тиристоры, первый транзистор, четыре резистора, выводы для подключения нагрузки, три конденсатора, сопротивление, первый вывод для подклю5 чения источника питания подключен к первой обкладке второго конденсатора, к первому выводу для подключения нагрузки и к а.ноду третьего диода,, катод которого подключен к первому выводу третьего рези10 стора, второй вывод третьего резистора подключен к первой обкладке третьего конденсатора, вторая.обкладка которого подключена к аноду первого и катоду второго тиристоров и к второму выводу для подкл ю15 чения нагрузки, второй вывод для подключения питани-я подключен к первой обкладке первого конденсатора, к первому входу измерительного моста, к первому выводу второго резистора, к эмиттеру первого.

20 транзистора, к катоду первого и аноду второго тиристоров, вторая обкладка первого конденсатора подключена к второму входу измерительного моста и к катоду первого диода, анод которого подключен к второй

25 обкладке второго конденсатора и к первому выводу сопротивления, первый и второй выходы измерительного моста подключены к соответствующим входам компаратора, выход которого подключен к первому выводу

30 первого резистора, второй вывод первого резистора подключен к второму выводу второго резистора и к базе первого транзистора,коллектор которого подключен к катоду второго диода, управляющий электрод вто35 рого тиристора подключен к первому выводу четвёртого резистора, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью снижения потерь мощности в цепях управления и повышения удобства в эксплуатации за счет индикации

0 состояния нагрузки, введены четвертый, пятый и шестой диоды, второй и третий транзисторы, пятый, шестой и седьмой резисторы и светодиод, второй вывод сопротивления подключен к первым выводам

5 пятого и шестого резисторов и к катоду светодиода, анод которого подключен к анодам второго и четвертого диодов и второму выводу шее того резистора, второй вывод пятого резистора подключен к катоду второго 0 -Ди°Да катод четвертого диода подключен к управляющему электроду первого тиристора, катод пятого диода подключен к аноду, первого диода, анод пятого диода подклю- чен к второму выводу для подключения ис5. точника питания, второй вывод четвертого резистора подключен к коллекторам второго и. третьего транзисторов, база второго транзистора подключена к эмиттеру третьего транзистора, эмиттер второго транзистоpa подключен к обкладке третьего конденсатора, база третьего транзистора подключена к первому выводу седьмого резистора и к катоду шестого диода, анод ко8290

АО

торого подключен к второй обкладке третьего конденсатора, второй вывод седьмого резистора подключен к аноду третьего

диода.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено в сочетании с различными датчиками сопротивления, например терморезисторами, для контроля и регулирования температуры и др. величин. Цель изобретения - снижение потерь мощности в цепях управления и повышение удобств в эксплуатации за счет индикации состояния нагрузки. Устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост, компаратор, первый транзистор, нагрузку и встречно-параллельно включенные тиристоры. Для снижения потерь мощности в цепях управления и повышения удобства эксплуатации устройство дополнительно снабжено четвертым и пятым диодами, вторым и третьим транзисторами, светодиодом и сопротивлением. Устройство обеспечивает коммутацию значительной мощности с высоким КПД, схема его проста и надежна в работе, обеспечивает сигнализацию состояния электронагревательного элемента. 1 ил.