Электростатическое реле и способ управления им Советский патент 1979 года по МПК H01H59/00 

Изобретение относится к конструкции электростатических реле.

Известны электростатические реле, состоящие из недвижного и неподвижного электродов, разделенных двухслойным диэлектриком. Двухслойный диэлектрик может быть образован твердым дголектриком, прилегающим к неподвижному электроду и газовы.м объе.мам I .

Известен способ управления электростатическим реле, заключающийся в подаче на электроды управляющего сигнала, достаточного для возбуждения газового разряда в объеме 2. SHpaB eHHe таким способом дает возможность расширить функции реле и создавать на его основе устройства памяти и выдержки времени.

Функциональные возможности реле могут быть еще более расширены, если обеспечить возможность их использования в качестве логических элементов. Для обеспечения этой возможности в реле необходимо ввести цепи управления.

Поставленная цель достигается те.м, что в газовый объем, разделяющий подвижный и неподвижный электроды, введен поджигающий электрод.

На фиг. 1 изображена конструкция описываемого электростатического реле; на фиг. 2 приведена зависимость напряжения зажигания самостоятельного газового разряда от произведения , (где р - давление га за в мм рт. ст.; а - ширина газового про.межутка в м). На фиг. 3 приведена зависимость амплитуды и.мпульсов управляющего сигнала, при котором возникает газовый разряд в газовом промежутке, от амплитуды

0 тока запускающих импульсов, подаваемых на поджигающий электрод.

Электростатическое реле состоит из поджигающего электрода 1, газового пространства 2, диэлектрической подложки 3, контактного выступа 4, подвижного электрода в виде мембраны 5, изолирующего диэлектрического поля 6, нанесенного на неподвижный электрод 7, контакта 8. Мембрана 5 и контакт 8 образуют управляемую контактную пару, подсоединяемую в управляемую внешнюю

электрическую схему. Поджигающий электрод 1 можно выполнить, например, в виде металлического стержня, конец которого находится около неподвижного электрода 7.

Расстояние L между подвижным электродом - мембраной 5 и поджигающим электродом 1 выбирают таким образом, чтобы при данном конкретном давлении р газа в газовом промежутке произведение p-L соответствовало минимальному напряжению зажигагания Vomln разряда, определенному по кривой Пашена для данного газа. Например для гелия при р 760 мм рт. ст . и L Vomin равно 180 В (см.. фиг. 2). Вся система помещена в стеклянный баллон в атмосфере газа, например гелия, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На мембрану 5 и неподвижный электрод 7 подают импульсы управляющего сигнала амплитудой по величине недостаточной для возникновения самостоятельного газового разряда в этой атмосфере, а именно: величина рабочего напряжения при данном конкретном произведении р.а должна быть меньше величины напряжений зажигания газового разряда, ограниченных снизу кривой Пашена (см. фиг. 2). Допустим, что амплитуда тока запускающих сигналов, которые подаются между поджигающим электродом 1 и мембраной, равна 30 мкА, тогда для возникновения несамостоятельного газового разряда на подвижный электрод- мембрану 5 и неподвижный электрод 7 достаточно подать импульсы управляющего сигнала амплитудой 80 В (см.фиг. 3). При ширине а газового промежутка равной и давлении газа гелия 760 мм рт.ст. произведение р-а равно 0,0076 мм рт. ст. X м. Этой величине р-а соответствует напряжение зажигания самостоятельного газового разряда, равное 280 В (см. фиг. 2). Следовательно, при подаче только на мембрану и неподвижный электрод импульсов управляющего сигнала амплитудой 80 В, при выбранных значениях р и а газовый разряд не возникает, а реле не изменит свое состояние. Аналогично, при подаче только на поджигающий электрод (относительно мембраны) запускающего импульса газовый разряд между мембраной и неподвижным электродом также не возникает, а реле не изменит свое состояние. При указанных выше условиях реле работает следующим образом. При подаче одновременно запускающего сигнала на подвижный электрод 1 и управляющего сигнала амплитудой 80 В на подвижный 5 и неподвижный 7 электроды между поджигающим электродом 1 и мембраной 5 возникает разряд, который инициирует появление тлеющего разряда между мембраной 5 и неподвижным электродом 7. Для определенности допустим, что на мембрану 5 выдается положительный потенциал управляющего сигнала, а на неподвижный электрод - отрицательный. В процессе горения газового разряда положительные ионы оседают (накапливаются) на изолирующем диэлектрическом слое, образуя избыточный электростатический разряд. После исчезновения сигналов эти разряды притягивают мембрану 5 к неподвижному электроду 7 в течение времениТа , создавая тем самым выдержку времени включенного состояния реле. ВремяГ зависит от электрических свойств материала изолирующего диэлектрического слоя (накопителя зарядов). Таким образом, мы получили логический элемент,выполняющий операцию И, то есть изменяющий свое состояние только при подаче на его входы одновременно двух сигналов. Как видно из фиг. 3, амплитуда управляющих сигналов, необходимая для возникновения тлеющего разряда, уменьшается при увеличении амплитуды тока запускающих сигналов, подаваемых на поджигающий 1 и подвижный 5 электроды. Очевидно, что вместо и.мпульсных управляющих сигналов на подвижный и неподвижный электроды реле можно подавать постоянно действующие управляющие сигналы величиной, равной амплитуде импульса. При этом можно получить устройство, в котором на выходе появляются импульсы,синхронизированные запускающими сигналами, подаваемыми на поджигающий электрод 1. Электростатическое реле с накопителем заряда, содержащее поджигающий электрод, способно работать и в автоколебательном режиме, при этом можно получить периодически повторяющиеся импульсы со скважностью от 2 до 102 Использование поджигающего электрода в электростатическом реле с накопителем заряда позволяет уменьшить амплитуду импульсов управляющих сигналов и расширить функциональные возможности этих реЛе. Формула изобретения 1.Электростатическое реле, содержащее подвижный электрод и неподвижный электрод, на который нанесен диэлектрический слой, разделенные газовым объемом, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, в газовый объем, разделяющий подвижный и неподвижный электроды, дополнительно введен поджигающий электрод. 2.Способ управления электростатическим реле.по п. 1, заключающийся в подключении подвижного и неподвижного электродов к источнику электрического управляющего сигнала и возбуждении газового разряда, отличающийс-я тем, что на поджигающий электрод подают дополнительный электрический управляющий сигнал, причем подачу этого сигнала совмещают во времени с подачей электрического управляющего сигнала на подвижный и неподвижный электроды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 314304, кл. Н 03 К 17/52, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 607293, кл. Н 01 Н 59/00, 1978.

0:1 0,1 o.t 1 2 « 10 го 01 юо 200 «да

Р-а-10, ммрт ст.м

. V -.. , -

-tv.- -.653642

-- ..,.,:...-.- XV.-,;:.. --,:180

wo

60

о20 soза Jn.,MKA