Коммутирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре автоматического управления и регу: лирования.

Известно коммутирующее устройство, содержащее дистанционный переключатель, два транзистора, два диода, два резистора, .переключающий контакт дистанционного переключателя подключен к шине питания, неподвижные контакты - к базам транзисторов и через соответствующие резисторы к шине питания, обмотки дистанционного переключателя подключены к коллекторам транзисторов.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, так как для коммутации управления используются механические контакты этого же реле, имеющие ограниченное количество срабатываний.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техник ческому решению является коммутирующее

устройство, содержащее дистанционный переключатель, обмотки кбторого соединены с ключевыми элементами, выполненными на транзисторах, базы которых через R С-це п и п од кл ючены к устройству у п ра вл е- ния, также содержит транзистор, стабилитрон и резисторы,. причём коллектор дополнительного транзистора соединен с эмиттерами транзисторов ключевых элементов, резистором и катодом стабилитрона.

Недостатком известного устройства является функциональная сложности которая заключается в том, что данноё коммутирующее устройство содержит;большое число функциональных узлов и элементов. Для переключения схемы необходимо два различных управления, котЪрйе осуществляют переключение схемы по двум независимым каналам. Низка надежнрстьтработы, так как появление одновременно сигналов на вклю- чзние и отключение дй анционного переключателя до двум каналам приводит к выходу его из строя.

ё

ч

ю

(Л СА) 00

Ю

Цель.изобретения - повышение помехозащищенности и упрощение коммутирующего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в коммутирующее устройство, содержащее конденсатор, дистанционный переключатель, обмотки которого зашунтированы диодами, управляющий транзистор, последовательную RC-цепь, ключевой транзистор, коллектор которого через вторую обмотку дистанционного переключателя соединен к плюсовой шине питания, два резистора смещения, каждый из которых включен между эмиттером и базой соответствующего транзистора, эмиттеры транзисторов присоединены к минусовой шине питания, дополнительно введен диод, последовательная RC-цепь включена между базой ключевого транзистора и плюсовой шиной питания, анод диода подключен к точке соединения резистора и конденсатора RC-цепи, катод диода соединен с коллектором управляющего транзистора, первая обмотка дистанционного переключателя одним выводом присоединена к плюсовой шине питания, другим выводом через конденсатор подключена к коллектору управляющего транзистора, база которого соединена с шиной управления.

Подключение RC-цепи к шине питания позволяет использовать шину питания вместо одного канала управления, подключение базы управляющего транзистора через резистор к выходу схемы управления позволяет производить коммутацию напряжения на обмотку реле на время заряда емкости, а время удержания контактов в замкнутом состоянии реле соответствует времени действия сигнала управления на базе коммутирующего транзистора.

Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что подключение диодов параллельно обмоткам реле известно, и что вновь введенный диод широко известен, однако при его введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемое коммутирующее устройство и изменение подключения RC-цепей и базы управляющего транзистора позволяет повысить помехозащищенность за счет исключения возможности одновременного перехода сигнала на две обмотки дистанционного переключателя. Такая ситуация в известном устройстве возникает при отключении напряжения питания, когда управляющее устройство формирует сигналы управления по обоим каналам. Решена задача упрощения за счет исключения из известной схемы ключевого элемента,

состоящего из стабилитрона, транзистора, двух резисторов, второго канала управления. Кроме того, подключение диода катодом к коллектору управляющего транзистора анодом в точку соединения резистора и емкости RC-цепи ключевого транзистора позволяет производить форсированный разряд конденсатора в последовательной RC-цепи ключевого транзистора

О при открытом управляющем транзисторе, а также позволяет производить разряд конденсатора, включенного между коллектором управляющего транзистора и включающей обмоткой дистанционного пе5 реключателя, параллельно которой включен второй диод, при закрытом управляющем транзисторе, что позволяет увеличить частоту коммутации и надежность коммутирующего устройства. Наличие разряженного

0 конденсатора к моменту окончания входного сигнала на базе управляющего транзистора позволяет производить гарантированное включение ключевого транзистора и возврат контактов дистанци5 онного переключателя в исходное состояние, а также наличие разряженного конденсатора, включенного в коллекторную цепь управляющего транзистора, к моменту его включения позволяет производить га0 рантированное прохождение импульсного тока заряда конденсатора через включающую обмотку дистанционного переключателя во время подачи сигнала на базу управляющего транзистора.

5 Открытый управляющий транзистор и диод шунтируют базовую цепь ключевого транзистора, что исключает возможность подачи напряжения на вторую обмотку дистанционного переключателя. Приоткрытом

0 управляющем транзисторе ключевой транзистор всегда будет закрыт. Это обеспечивает защиту устройства от подачи напряжения на две обмотки переключателя одновременно даже при отказе устройства

5 управления, когда, например, на его выходе будет высокий уровень.

Таким образом, подключение диода катодом к коллектору управляющего транзистора, а анодом в точку соединения

0 резистора и конденсатора последовательной RC-цепи ключевого транзистора позволяет производить разряд конденсатора и шунтировать базовую цепь ключевого транзистора, что обеспечивает защиту второй

5 обмотки от подачи напряжения при открытом управляющем транзисторе. Помехозащищенность предлагаемого устройства выше по сравнению с известным, где отказ одного канала управления уже приводит к возможности подачи напряжения на две обмотки дистанционного переключателя и, следовательно, к его выходу из строя. При выходе из строя полностью устройства управления, когда на двух каналах управления присутствует высокий уровень, в известном устройстве происходит отказ дистанционного переключателя, за счет подачи напряжения на две обмотки одновременно, В предлагаемом устройстве при отказе устройства управления происходит подача напряжения на базу управляющего транзистора и коммутация контактов реле, как в обычном режиме работы устройства при подаче управляющего сигнала, и отказа дистанционного переключателя не происходит, Предлагаемая новая совокупность признаков позволяет получить новый положительный эффект/Коммутирующее устройство может быть выполнено как на транзисторах n-p-n-типа, так и р-п-р-типа.

На чертеже показана схема коммутирующего устройства.......

Коммутирующее устройство содержит управляющий транзистор 1, ключевой транзистор 2, конденсатор 3, включенный между коллектором транзистора 1 и первой обмоткой 4 дистанционного переключателя, вторую обмотку 5, включенную в коллекторную цепь транзистора, диоды 6 и 7, подключенные параллельно обмоткам 4 и 5 соответственно так, что катодом они соединены с первой шиной 8 питания, резистор 9, соединенный одним выводом с шиной 8 питания, а другим - с анодом диода 10, катод которой подключен к коллектору транзистора 1, конденсатор 11 одним выводом соединен с анодом диода 10, другим с базой транзистора 2 и резистором 12, второй вывод которого подключен к второй шине 13 питания и которая соединена с эмиттерами транзисторов 1 и 2, резистор 14 подключен к базе транзистора 1 и к резистору 15, второй вывод которого соединен с шиной 13 питания.

Коммутирующее устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на схему при отсутствии сигнала на входе транзистора 1 он закрыт, а транзистор 2 открывается вследствие заряда конденсатора 11 (цепь заряда 9, 11 и 12). На время заряда конденсатора 11 проходит импульсный ток через открытый транзистор 2, обмотку 5 реле. Контакты реле устанавливаются в исходном состоянии. После заряда конденсатора 11 транзистор 2 закрывется и ток через обмотку 5 реле прекращается. В таком состоянии схема будет находиться до подачи входного сигнала. При подаче входного сигнала на базу транзистора 1 через резистор 14 он открывается и происходит

заряд конденсатора 3 (цепь заряда 4, 3 и 1) По обмотке 4 проходит импульсный ток длительностью равной времени заряда конден сатора 3. Контакты реле замыкаются. После 5 окончания заряда конденсатора 3 ток через обмотку прекращается, напряжение с обмотки 4 снимается, но контакты реле оста- ,ются замкнутыми на время действия входного сигнала на базу транзистора 1. В 0 это же время происходит разряд конденсатора 1Т по цепи ТО, Т и 12, Ток потребления коммутирующего устройства определяется током протекания через транзистор 1 по , 10 и 1.

5 После окончания входного сигнала транзистор 1 закрывается, происходит заряд конденсатора 11 по цепи 9, 11 и 12. Транзистор 2 открывается на время заряда конденсатора 11, на обмотку 5 дистанцион0 ного переключателя подается напряжение. Контакты реле возвращаются в исходное состояние. Конденсатор 11 заряжается, транзистор 2 закрывается, и напряжение с обмотки 5 снимается и коммутирующее уст5 ройство возвращается в исходное состояние. В это же время происходит разряд конденсатора 3 по цепи разряда 6, 9 и 10. Тем самым схема подготавливается для следующего приема входного сигнала.

0 С приходом следующего импульса на базу транзистора 1 описанный выше процесс-повторяется.

Предлагаемое техническое решение конкретно реализовано на транзисторной

5 матрице типа КТС613Т, в которой используются два транзистора на диодах КД522Б, на конденсаторах типа К52-1-35В-47 мкФ, на резисторах 12, 15 типа МТ-0,26-1,3 кОм, на резисторах 14,9 типэ МТ-0,25-30 кОм. В

0 качестве реле использован дистанционный переключатель типа РПС-42А РС4.520.721, В известном устройстве для переключения схемы необходимы два разных устройства управления, для исключения

5 одновременного прихода сигналов на включение и отключение коммутирующего устройства необходим формирователь, вырабатывающий синхронный сигнал для управления схемой по двум каналам: то для

0 включения одного ключевого транзистора, то для другого. В предлагаемом устройстве для управления схемой необходимо только одно устройство управления, т.е. по сравнению с известным для достижения одного и

5 того же результата потребуется меньше аппаратных средств: на формирователь и устройство управления. И, следовательно, по сравнению с известным устройством получено упрощение схемного решения. Одновременно достигается помехозащищенность, так как одновременно сигнал на обе обмотки дистанционного переключателя поступить не может.

Предлагаемое техническое решение от известного отличается наличием диодов 6 и 7, а также наличием нового элемента (диода 10) и новыми связями. Наличие диода 10, подключенного катодом к коллектору транзистора 1, анодом к резистору 9 и конденсатору 11, позволяет производить фор- сированный разряд конденсатора 11 через

;цепь разряда: диод 10, открытый транзистор 1, шина питания 13 и резистор12 на время действия входного импульса на базу транзистора 1 и блокировку входной цепи транзистора 2. Наличие дИода 6, подключенного параллельно обмотке 4 - катодом к шине питания 8, анодом к конденсатору 3 позволяет производить форсированный разряд конденсатора 3 по цепи разряда: диод 6, шина питания 8, резистор 9 и диод 10, на время между окончанием входного сигнала и появлением следующего входного сигнала. Наличие разряженного конденсатора 11 к моменту окончания и наличие раз- ряженного ко нденсатора к моменту подачи входного сигнала обеспечивает полное открытие транзистора 2 зарядным током конденсатора 11 и импульсное прохождение тока заряда конденсатора 3 через обмотку

: 4. ;... Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит в помехозащищенности и упрощении, что позволяет исключить из схемы известного устройства ключевой элемент, содержащий

стабилитрон, транзистор, два резистора, устройство управления, формирователь, и исключить возможность выхода из строя дистанционного переключателя.

Формула изобретения Коммутирующее устройство, содержащее конденсатор, дистанционный переключатель, управляющий транзистор, последовательную RC-цепь, ключевой транзистор, коллектор которого через вторую обмотку дистанционного переключателя присоединен к первой шине питания и первому выводу первой обмотки дистанционного переключателя, два резистора смещения, каждый из которых включен между базой соответствующего транзистора и второй шиной питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения помехозащищенности, введены три диода, первый и второй диоды включены параллельно соответствующим обмоткам дистанционного переключателя, а последовательная RC- цепь включена между базой ключевого транзистора и первой шиной питания, первый вывод третьего диода подключен к точке соединения резистора и конденсатора RC-цепи, второй вывод третьего диода соединен с коллектором управляющего транзистора, первая обмотка дистанционного переключателя вторым выводом через конденсатор подключён к коллектору управляющего транзистора, база которого соединена с шиной управления, эмиттер которого подключен к эмиттеру ключевого транзистора и второй шине питания.

Коммутирующее устройство относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре автоматического управления и регулирования, Цель изобретения - повышение помехозащищенности и упрощение коммутирующего устройства. Цель достигается за счет введения трех диодов, новых связей. Это позволяет повысить помехозащищенность за счет исключения воз- мржности подачи напряжения на две обмотки дистанционного переключателя одновременно. 1 ил.:.