Бесконтактное реле Советский патент 1981 года по МПК H01H47/00 

(54) БЕСКОНТАКТНОЕ РЕЛЕ Изобретение относится к области автоматики и предназначено в сочета НИИ с различными датчиками сопротив ления (терморезисторами, фоторезисторами, гигристорами и др.), тока, напряжения и т.п. для контроля и дв позиционного регулирования температуры, освещенности, давления, напря жения и других величин. Известно бесконтактное реле с по роговым устройством на однопереходном транзисторе с RC-контуром в цепи эмиттера транзистора Однако в известном устройстве отсутствует дифференциал(зона нечувствительности) между включением и отключением реле, что снижает надежность его работы. Известно бесконтактное реле, со держащее два однопереходных транзис тора, в цепи эмиттера первого из которых установлен RС-контур, подсоединенный к датчику, одна база первого транзистора подключена к управляющему электроду тиристора, симистор, включенный последовательно с исполнительным органом между шиаами сетевого напряжения, источник постоянного напряжения, конденсаторы и резисторы .2 . Это реле сложно: в нем используются два источника постоянного напряжения, два тиристора разделительный . сформатор, и оно не обладает достаточной надежностью рйботы. Наиболее близким к предлагаемому является бесконтактное реле, содержащее наг&узку, симистор, источник переменного напряжения, источник постоянного напряжения, тиристор, резисторы, конденсаторы, два однопереходных транзистора IIДля достижения указанно цели в бесконтактное-реле, содержащее нагрузку, через симистор подключенную к источнику переменного напряжения, источник постоянного напряжения, к минусовой клемме которого подсоединен катод тиристора,, анод которого подключен к одному выводу первого резистора, управляняций электрод тиристора соединен с базой первого однопереходного -транзистора, эмиттер которого подключен через первый конденсатор к катоду тиристора, через второй резистор к датчику, включенному в плечо делителя напряжения, а через первый диод к эмиттеру второго однопереходного транзистора, соединенного с одной обкладкой второго конденсатора и одним выводом третьего р зистора, введены третий конденсатор и второй диод, через КОТОРЫЙ и через переход-управляющий электрод-катод с мистора второй вывод первого резисто подключен.к плюсовой клемме источника питания, к которой подключен второй вывод третьего резистора, а вторая обкладка второго конденсатора че рез третий конденсатор подсоединена к аноду тиристора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема бесконтактного реле. Реле содержит датчик 1, например терморезистор, к которому подключен RC-контур, состоящий из резистора 2 конденсатора 3, пороговые элементы, например, однопереходные транзисторы 4 , 5, тиристор б с включенным в его анодную цепь резистором 7 и параллельно подсоединенные ему коммут рующим конденсатором 8, конденсатор 9 и резистор 10, рбразу{ощие паргшлельный RC-контур; разделительные диоды 11 и 12, симистор 13, включен ный последовательно с исполнительным органом (клеммы 14-15) между шинами сетевого напряжения (клемкы 16-17), резистоЕял 18-27 и источник питания постоянного нарряжения, образованный, например, балластным конденсатором 28, стабилитроном 29, диодом 30 и конденсатором фильтра 3 Работает бесконтактное реле следующим образом. Поскольку порог отпирания транзистора 5 устанавливается ниже поро га срабатывания транзистора 4, при подаче напряжения питания отпирается транзистор 5 и через него, резис тор 18, разделительный диод 32 и переход катод-управляющий электрод симистора 13 заряжается конденсатор 9 практически др напряжения источника питани постоянног6 напряжения. В качестве датчика в бесконтактном реле может быть использован датчик 1, образующий с резисторами 24 и 25 делитель напряжения. , например, контролируемая температура в зоне установки датчика 1, выполненного в виде терморезистора, ниже заданной и сопротивление его велико, следовательно, и падение напряжения на нем выше порога отпир чия транзистора 4. Через резнетор 2 заряжается конденсатор 3, и когд напряжение на этом конденса торе достигнет напряжения отпирания транзистора 4, он отпирается, а кон денсатор разряжается на резистор 23 Под действием импульса напряжения, падающего на резисторе 23, отпирается тиристор 6, и через переход катод-управляющий электрод симистора 13, резистор 18, диод 32 и резистор 7 протекает постоянный ток. Под действием этого тока отпирается симистор 13, включая исполнительный аппарат, например, нагревательный элемент, подключаемый к клеммам 14-15. Под действием постоянного тока, протекающего через промежуток катодуправляквдий электрод симистора 13, , резистор 18,диод 32, резистор 7 и тиристор 6, последний удерживается в открытом состоянии и после запирания транзистора 4, а конденсатор 8 заряжается. Через резисторы 7, 10 и открытый тиристор 6 на источник постоянного напряжения (например, резисторы 19, 20) начинается разряд конденсатора 9. При отпирании тиристора 6 за счет шунтирования резистора 21 через открытый тиристор 6 и разделительный диод 12 резистором 22 снижается напряжение, подаваемое на базы транзистора 4 и, следовательно, уменьшается порог его отпирания. Благодаря такому изменению порога отпирания транзистора после срабатывания исполнительного органа создается дифференциал между отключением и включением нагрузки. До тех пор, пока напряжение сигнала управления, т.е. напряжение на датчике 1 будет превышать порог отпирания транзистора 4, конденсатор 3 будет периодически через резистор 2 заряжаться и разряжаться через транзистор 4 на резистор 23, вызывая периодическое отпирание транзистора 4.Этот транзистор через диод 11 вызывает периодический заряд конденсатора 9, не давая ему разрядиться до напряжения отпирания транзистора 5.Для того, чтобы при напряжении на датчике выше порога отпирания транзистора 4 происходил периодический подзаряд конденсатора 9, постоянная времени RC-контура на резисторе 2 и конденсаторе 3 выбирается не менее, чем на порядок меньшей величины постоянной времени RC-контура из конденсатора 9 и резистора 10.. Когда напряжение на датчике станет меньше порога -отпирания транзистора 4, транзистор 4 не отпирается и конденсатор 9 разрядится на величину напряжения отпирания транзистора 5.При этом отпирается транзистор 5. Через резистор 18, диод 32, конденсатор 9 и транзистор 5 проходит импульс тока, заряжаквдий конденсатор 9. Поскольку конденсатор 8 при этом заряжен, за счет падения напряжения на резисторе 18 при заряде конденсатора 9 тиристор 6 запирается, отключая симистор 13 и исполнительный орган. Порог отпирания транзистора 5 при помощи резисторов 20 и 19 устанавливается меньше порога срабатывания транзистора 4, поэтому диод 11 будет (до тех пор, пока входное напряжение ниже порога отпирания транзистора 4) заперт, и через

него транзистор 4 отпираться не будет. В дальнейшем работа бесконтактного реле повторяется.

Для того, чтобы исключить разряд конденсатора 9, когда тиристор 6 заперт, по цепи, образованной резисторами 10, 18 и переходом катодуправляющий электрод симистора 13, служит диод 32. При его отсутствии конденсатор 9 периодически разряжался бы и заряжался. При заряде конденсатора 9 через цепь управления симистора протекал бы ток, периодически кратковременно открыванвдий симистор 13, что приводило бы к ложным импульсным включениям исполнительного аппарата. Значение параметра срабатывания задается при помсяци потенциометра 33. Потенциометром 34 устанавливается требуемый порог срабатывания транзистора 4. Резистором 24 компенсируется разброс величины сопротивления датчика 1, а резистором 26 корректируется разброс его коэффициента температурного сопротивления. Это позволяет использовать в схеме реле терморезисторы или другие датчики со значительным разбросом параметров. Зона ,нечувствительности, или дифференциал срабатывания реле устанавливается при помощи резистора обратной связи, выполненного переменным. Для термостабилизации напряжения срабатывания однопереходного транзистора 4 и, следовательно, термостабилизацин порога срабатывания реле в базу транзистора 4 введен резистор 27. Конденсатор 35 обеспечивает помехозащшденность реле.

Поскольку однопереходный транзистор, используемый в реле в качестве порогового элемента, характеризуется высокой стабильностью порога срабатывания при колебаниях в широких пределах напряжения питания и температуры ркружакядей среды, предлагаемое реле обладает высокой точностью работы. РйЯе характеризуется простотой и бесконтактностью, в нем отсутствуют какие-либо трансформаторы и используется лишь один источник постоянного напряжения, что делает реле высоконадежным в работе. Устройство характеризуется высокой чувствительностью, его входное сопротивление может достигать сотен

килоом, а выходная мощность - нескольких киловатт. Бесконтактное реле может найти применение в сочетании с различными датчиками сопротив-. ;Ления, например, фоторезисторами, - гигристорами, датчиками давления, напряжения и т.п., в этом случае предложенное устройство обеспечит регулирование освещенности, давления, влажности, тока и других величин.

0

Формула изобретения

Бесконтактное реле, содержащее

нагрузку, через симистор подключенную к источнику переменного напряжения, источник постоянного напряжения, к минусовой клемме которого подсоединен катод тиристора, анод которого подключен к одному выводу

первого резистора, управляющий электрод тиристора соединен с базой первого однопереходного транзистора, эмиттер которого подключен через

первый конденсатор к катоду тиристора, через второй резистор к датчику, включенному в плечо делителя напряжения, а через первый диод к эмиттеру второго однопереходного транзистора,

соединенного с одной обкладкой второго конденсатора и одним выводом третьего резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены

третий конденсатор и второй диод, через который и переход управлянвдий электродкатод симистора второй вывод первого резистора подключен к плюсовой клемме источника питания, к которой подключен второй вывод г

третьего резистора, а вторая обкладка второго конденсатора через третий конденсатор подсоединена к аноду тиристора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Недолужко И.Г. и др. Однопереходные транзисторы. М., Энергия, 1974, с. 93, рис. 5-29.

2.Авторское свидетельство СССР I 606174, кл. Н 01 Н 47/00,

Н 03 К 17/56, 06.01.75.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2487972/21,

кл. Н 01 Н 47/Оа, 23.05.77(прототип)