Бесконтактный переключатель Советский патент 1981 года по МПК H03K17/00 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

введены генератор тактовых импульов, элемент 2И-НЕ, третий элемент 2ИЛИ-2И и суммирукндий и вычитающий счетчики, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом первого и первым входом третьего элементов 2И, выход формирователя соединен с первыми входами элементов 2И-НЁ и 2ИЛИ-2И и с другим выводом зa wкaюIдeй кнопки включения, при этом инверсный, выход, первого RS-триггера соединен со вторым входом элемента 2ИЛИ-2Иг второй вход элемента 2И-НЕ подключен к прямому выходу первого КЗ-триггера, а выход его -. к установочным входам сумкшрующего и вычитающего счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами первого и третьего элементов 2И соответственно, а вы-. ходы - с соответствующими входами второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом элемента , выход последнего подключен. к единичному входу второго RS-триггера, нулевой вход которого соединен с выходом второго элемента 2И, кроме того, выход второго RS-триггера подключен ко входу усилителя и ко второму входу третьего элемен та 2И, а выход первого компаратора соединен с вторым входом второго элемента 2И.

На чертеже представлена функциональная схема бесконтактного переключателя .

Устройство содержит формирователь 1, шину 2 переменного тока, RS-триггеры 3 и 4, замыкающие кнопки 5 и 6, элементы 7 и 8 2И, аудилитель 9, коммутатор 10, нагрузку 11, датчик 12 тока, компараторы 13 и 14, генератор 15 тактовых импульсов, элемент 16 2И-НЕ, элемент 17 2И, элемент 18 2ИЛИ-2И и счетчики 19 и

20.

Устройство работает следующим

образом.

В исходном состоянии на прямом выходе RS-триггера 3 сигнал имеет . нулевой уровень. Этот сигнал поступает наВХОД элемента 7 2Й, на вход элемента 8 2И и на вход элемента. 16 2И-НЕ, .обеспечивая на выходе элементов 7 и 8 2И нулевой сигнал, а на выходе элемента 16 2И-НЕ единичный сигнал Единичный сигнал с выхода элемента 16 2И-НЕ поступает на установочные входы суммирующего и вычитающего счетчиков 19 и 20 записывая в суммирующем счетчике 19 нулевой код, а в вычитакяцем счетчике 20 код, соответствующий количеству тактовых импульсов генератора 15; приходящихся на один полупе1).иод напряжения источника переменного ; .тока.. При этом на выходе компаратора 14 формируется единичный . |Нулевой сигнал с выхода элемента

8 2И устанавливает в нулевое состояние RS-триггер 4. Нулевые сигналы на входах элементов 7 и 17 2И запрещают прохождение импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход суммирующего и вычитакадего счетчиков 19 и 20. Нулевой сигнал на входе усилителя 9 обеспечивает запирание коммутатора 10, в результате чего напряжение на нелинейной нагрузке 11 отсутствует. Единичный сигнал с инверсного выхода RS-триггера 3, поступающий через элемент 18 2ИЛИ-2И на единичный вход RS-триггера 4, не изменяет состояния последнего.

При нажатии кнопки 5 на единичный вход RS-триггера 3 проходят импульсы нулевого уровня, вырабатываемые на выходе формирователя 1 при каждом переходе входного синусоидального сигнала через нуль, длительность которых не превышает периода следовани тактовых импульсов. Первый же из этих импульсов осуществляет синхронизированное переключение RS-триггера 3 в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода RS-триггера 3 разрешает прохождение ,импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход суммирующего счетчика 19, а нулевой сигнал . с инверсного выхода RS-тpиггepff 3 разрешает прохождение сигналов нулевого уровня на вход элемента 18 2ИЛИ-2И с выхода ф.ормирователя 1. Эти сигналы переключают в единичное состояйие RS-триггер 4. Единичный сигнал с выхода RS-триггера 4 разрешает поступление через элемент 17 2И им1зульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика 20, а также включает через усилитель 9 коммутатор 10. При этом нелинейная нагрузка 11 подключается к источнику переменного тока в момент, когда его напряжение переходит через нуль. При увеличении уровня синусоидального напряжения в цепи нелинейной нагрузки 11.появляется ток, величи а которого контролируется датчиком 12 тока. В момент увеличения тока в. нелинейной 11 сверх заданной величинь срабатывает компаратор 13, который переключается в нулевое состояние и перебрасывает в нулевое состояние через элемент 8 2И RS-триггер 4. При этом усилитель 9 выключает коммутаторв 10, снимая напряжение цитания с нелинейной нагрузки 11. после выключения коммутатора 10 первый компаратор 13 возвращается в единичное, состояние. Одновременно . с .&ТИМ нулевой сигнал с выхода RS-.триггера 4 запрещает поступление импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика 20, в котором фиксируется код, несущий информацию о фазе, симметричной относительно середины полупериода синусоидальног напряжения, в которой происходит выключение коммутатора 10 при сраба тывании датчика 12 тока. Счет импул сов в суммирующем счетчике 19 не запрещается и сопровождается постепенным увеличени(8М фиксируемого в н кода, величина l6 tjporo приблнжает,ся к величине кода, зафиксированного в вычитающем счетчике 20. При ув личении кода в суммирующем счетчике 19 сверх значения-, зафиксированного в вычитающем счетчике 20, срабатыва компаратор 14, которой переключается в нулевое состояниеиперебрасывает в единичное состояние через э(лёмент 18 2ИЛИ-2И RS-триггер 4, включающий снова через усилител 9 коммутатор 10,°в результате чего к нелинейнойнагрузке 11 повторно в том же иолупериоде прикладывается импульс напряжения от источника переменного тока. Повторное включение коммута. тора 10 происходитво второй половине полупериода на спаде синусоидаль ного напряжения источника переменного тока. При уменьшении этого напря жения до нуля импульсом с выхода фор мирователя 1 осуществляется установк суммируюещго и вычитающего счетчиков 19 и 20 в исходное состояние и в следующем полупериоде процесс коммутации напряжения питания нелинейной нагрузки 11 повторяется Под влиянием прикладываемого напряжения сопротивление нелинейной нагрузки возрастает, а вместе с ним изменяется в сторону увеличения и фаза напряжения, при которой срабатывает компаратор 13. При этом напряжение питания нелинейной нагрузки 11 имеет вид импульсов, симметри-чных относительно середины каждого из полупериодов и возрастающих со временем как по амплитуде, , так и по длительности, что сопровождается дальнейшим повышением мощности, подводимой к нелинейной нагрузке 11. Указанный процесс завершается выводом нелинейнойнагрузки 11 на номинальное напряжение питания.. При нажатий кнопки 6 устройство устанавливается в исходное состояние напряжение питания с нелинейной нагрузки 11 снимается. . , В предлагаемом устройство автоматически устанавливается максимальный темп нарастания напряжения питания нелинейной нагрузки, что обеспечивается регулированием переходного процесса включения, нелинейной нагрузки таким образом, что в каждом .ТюлуЛериоде нелинейная нагрузка подключается к источнику переменного то ка дважды - в первой и во второй J 0лoвинe полупериодов, в результате чего вдвое возрастает мощность, прдводимая к нелинейной нагрузке, т.е. процесс вывода нелинейной нагрузки на номинальное напряжение питания осуществляется более интенсивно. Кроме того, симметричная нагрузка на источник переменного тока в переходном процессе включения нелинейной нагрузки обуславливает уменьшение влияния коммутации нелинейной нагрузки на форму напряжения источника переменного тока, так как при этом нелинейные искажения включают высшие гармонические составляющие, начинай с третьей гармоники. Формула изобретения Бесконтактный переключатель, содержащий формирователь, вход которого соединен с. шиной переменного тока, два RS-триггера, единичный вход первого из которых соединен с выводом замыкающей кнопки включения, а нулевой вход через замыкающую кнопку выключения - с нулевой, шиной, два элемента 2И, первый вход первого из которых соединен с прямым выходом первого RS-триггера и первым входом второго элемент 2И,усилитель, выход КОТОРОГО соединен с входом коммута- . тора включенного последовательно с нагрузкой и датчиком тока в цепь источника переменного тока, и два компаратора, вход первого из котоЕ ах соединен с выходом датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, в него введены генератор .тактовых импульсов, элемент 2И-НЕ, третий элемент 2И, элемент 2ИЛИ-2И и суммирующий и вычитающий .счетчики, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым ВХОДОМ первого и первым входом третьего элементов 2И, выход формирователя соединен с первыми входами элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-2И с другим выводом загдлкающей кнопки включения, при этом инверсный выход первого RS-триггера соединен сО вторым входом элемента 2ЙЛИ-г2И, второй вход элемента 2И-НЕ подключен к прямоглу выходу первого RS-триггера, а выход - к установочным входам суммирую щего и вычитакяцего счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами первого и тр.етьего элементов 2И соответственно, а выходы - с соответствуюошми входами второго компаратора, выход которбго соединен с третьим входом элемента 2ИЛИ-2И, выход последнего подключен к единичному входу второго RS-триггера, нулевой вход которого соединен с выходом второго эл емента 2И, кроме того, выход второго RS-триггера подключен ко входу . усилителя и ко второму входу третьего элемента 2И, а выход первого компаратора соединен с вторым входом второго элемента 2И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 8349 128 1.Патент СЖ1А, 3743861, кл. Н 03 К 17/72, 03.07.73. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2588121/18-21, кл. Н 03 К 17/00, 07.03.78.