Способ бездребезговой коммутации нагрузки герконовым реле Советский патент 1992 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к области управления электрическими цепями и может быть использовано в герконовых реле для устранения влияния дребезга их контактов на цепь нагрузки.

Известен способ бездребезговой коммутации нагрузки герконовым реле, основанный на оптимальном его управлении, при котором ток в обмотке управления геркона первоначально увеличивают до максимально допустимого значения, а потом скачком сбрасывают до предельного нижнего уровня, выбирая, при этом момент переключения таким образом, чтобы контакт детали геркона соударялся с наперед заданной скоростью, выбранной из условия отсутствия отскока (1).

Недостатки этого способа заключаются в сложности его реализации, предполагающей введение в схему реле генератора импульсов, усилителя - инвертора, стабилизирующих элементов и пр., а также в том, что он предопределяет ограниченное (хоть и повышенное по сравнению с обычными реле) быстродействие, обуславливаемое увеличением времени до первого (и последнего в данном случае) соударения контактов и невозможностью применения форсированного возбуждения

От последнего недостатка свободен способ бездребезговой коммутации нагрузки путем задержки сигнала с выходной цепи реле на время, превышающее промежуток между соседними соударениями контактов

(2).

Задержку осуществляют за счет многократного инвертирования и интегрирования импульсов дребезга с помощью транзистор- ных ключей. RC-цепи, форсирующих средств, поэтому схемная реализация способа оказывается достаточно сложной.

Цель изобретения - упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе бездребезговой коммутации нагрузки герконовым реле, включающем подачу управляющего сигнала на срабатывание геркона, контакты которого коммутируют цепи управления транзисторного ключа, обеспечение временной задержки между моментом срабатывания геркона и моментом срабатывания транзисторного ключа и последующее срабатывание транзисторного ключа, коммутирующего ток нагрузки, указанную временную задержку между моментом срабатывания геркона и моментом срабатывания транзисторного ключа обеспечивают путем увеличения тока управляю sJ4J Ч) 00

w

-

Е

щего перехода транзистора до значения, определяемого выражением:

Б 1Б.фехр(112/ rs),

где 1в.гр - граничный ток управляющего перехода транзисторного ключа;

tia - значение временной задержки, определяемой продолжительностью дребезга контактов геркона;

т$ - постоянная времени полупроводникового ключа в области насыщения.

Достижение поставленной цели стало возможным благодаря использованию специфической особенности полупроводникового ключа элемента, в частности биполярного транзистора: прямопропорци- ональной зависимости времени рассасывания его неосновных носителей от величины управляющего (базового) тока на начала запирания.

На фиг. 1 представлена схемная реализация заявленного способа,4 на фиг. 2 и 3 - соответственно теоретические и экспериментальные осциллограммы процесса коммутации.

Для реализации способа может быть использована схема, содержащая герконовое реле 1, транзистор 2, резистор его базовой цепи 3.

Принцип работы устройства предельно прост: при замыкании контактов герконово- го реле на базе транзистора 2 появляется отпирающий потенциал и в нагрузке начи- .нает протекать ток; обесточивание обмоткм реле 1 возвращает схему в исходное состояние.

Предлагаемый способ основан на следующих соображениях.

Биполярный транзистор представляет собой в определенном смысле инерционный прибор и, пренебрегая временами нарастания tH и спада tc. можно считать, что длительность его выходного сигнала превышает длительность входного на время рассасывания tp (см. верхний и средний фрагменты фиг. 2).

Нетрудно видеть, что значение tp зависит от величины базового тока IB; чем больше IB, тем шире толщина образуемого базового слоя и тем больше время необходимо для его рассасывания; формально эта зависимость выражается следующим образом:

tp zs In

Б -IB IK/B-IB

(t)

где TS - постоянная времени транзистора в области насыщения, выражаемая через его параметры в прямом и инверсном режимах; IB - запирающий ток-базы;

IK - ток коллектора;

В - коэффициент передачи тока в режиме насыщения.

Пренебрегая для рассматриваемой схемы IB по сравнению с (Б и, вводя обозначение

(.ГР Кнас.

где 1в,гр минимально необходимый (граничный) ток базы для введения транзистора в режим насыщения;

Кнм - коэффициент насыщения транзистора (отношение действительного тока базы к минимально необходимому для обеспечения режима насыщения); выражение (1) можно переписать в виде

tp Tsln Кнас;(2)

Заявителями установлено, что время рассасывания у низкочастотных транзисторов оказывается соизмеримым с временами между соударениями и отскоками некоторых типов герконов в период их дребезга.

Кроме того, известно, что промежуток времени между первым и вторым соударениями контактов геркона ti2 является самым продолжительным по сравнению с остальными (см. верхний фрагмент фиг. 2). Поэтому, если, увеличивая Кнас (например, путем уменьшения сопротивления резистора 3) обеспечить

tp t12,(3)

то за счет инерции рассасывания ток в нагрузке будет протекать и в промежутки времени между соударениями контактов геркона вплоть до полного их замыкания (см. нижний фрагмент фиг. 2).

Очевидно, что для выполнения (3) коэффициент насыщения должен выбираться из условия

t19

Кнас , а значение базового тока иметь величину:

tl2

SB - te.rp exp .

Следует заметить, что увеличение тока базы сверх граничного значения уменьшает время нарастания, практически не влияет на ток коллектора (нагрузки) и улучшает стабилизацию режима насыщения.

На фиг. 3 приведены осциллограммы срабатывания герконового реле, выполненного на магнитоуправляемом контакте типа КЭМ - 2, без использования заявленного метода (а) и при его использовании (6): 5 введении в схему реле транзистора КГ 816Г и обеспечении .

Анализ осциллограммы показывает, что реализация предлагаемого способа позволяет исключить проникновение колебаний

0

5

0

5

0

5

0

5

0

тока, вызванных дребезгом контактов гер- кона, в нагрузочную цепь реле.

Таким образом, заявленный способ оказывается гораздо проще известных.

Формула изобретения Способ бездребезговой коммутации нагрузки герконовым реле, включающий подачу сигнала на срабатывание геркона, коммутирующего цепь управления транзисторного ключа, обеспечение временной задержки между моментом срабатывания геркона и моментом срабатывания транзисторного ключа и последующее срабатывание транзисторного ключа, коммутирующего ток нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации

0

способа коммутации нагрузки, указанную временную задержку между моментом срабатывания геркона и моментом срабатывания транзисторного ключа обеспечивают путем увеличения тока управляющего перехода транзисторного ключа до значения, определяемого выражением

.rpexp(ti2/ TS),

где 1в.гр - граничный ток управляющего перехода транзисторного ключа;

ti2 - значение временной задержки, определяемой продолжительностью дребезга контактов геркона;

Ts - постоянная времени транзисторного ключа в области насыщения.

Использование: коммутационная техника. Сущность изобретения: для исключения влияния вибрации контактов геркона на кривую тока временную задержку между моментом срабатывания геркона и моментом отпирания транзисторного ключа обеспечивают за счет увеличения тока управляющего перехода транзисторного ключа. Зил.

+ (lr)l

Фиг. 2

фцг.1

20

МКС

фиг.З