Реле частоты Советский патент 1982 года по МПК H01H47/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано Б исполнительных устройствах систем автоматического контроля, управления и защиты с частотным принципам преобразования информационных сигналов, в частности в устройствах противоаварийной автоматики энергосистем.

Известно реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, пороговое устройство, селективную цепь - последовательную RC-цепь и исполнительное устройство, подключенное к выходу порогового устройст-. ва 1.

Однако реле характеризуется неодинаковой чувствительностью в диапазоне уставок.

Наиболее близким к предлагаемому является реле частоты, содержавшее формирователь входного сигнала, с;элективную цепь, например RC-цепь, пороговый элемент, исполнительный элемент, подключенный к выходу порогО вого элемента, амплитудные детекторы, выходы которых соединены с входами порогового эле1у|ента, точка соединения элементов R и С селективной цепи соединена с общей шиной, формирователь частоты через элементы раэвязки соединен с выводами селективной RC-цепи и с входами амплитудных детекторов 2 3.

Недостатками известного реле частоты являются изменение чувствительности к частоте входного сигнала в диапазоне уставок срабатывания реле, низкая чувствительность в области верхних частот, диапазона уставок

10 срабатывания, невозможность регулировать чувствительность реле на определенной частоте.

Цель изобретения - повышение чувствительности в диапазоне уста15 БОК срабатывания и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала,, элемен20ты развязки, селективную последовательную RC-цепь, амплитудные детекторы, компаратор и исполнительный элемент , в котором формирователь входного сигнала через элементы развяз25ки соединен : с выводами селективной RC-цепи и входами амплитудных детекторов, а точка соединения элементов R и С селективной цепи соединена с общей шиной, введены иивертбр и

30 пороговый элемент, причем выкод одного из амплитудных детекторов соединен с входом порогового-элемента, выход другого амплитудного детектора - с входом инвертора,выход порогового элемента соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход инвертора соединен с входом порогового элемента и инвертируквдим входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом -исполнительного элемента. «

На чертеже приведена функциональная схема реле -частоты.

Реле частоты содерхтат формирователь 1 входного сигнала для формировния по амплитуде входного частотного сигнала, развязывающие резисторы 2и 3, соединенные с выходом формирователя 1 входного сигнала, селективную цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора 4 преобрзователя вида модуляции и резистора 5, формирующего опорное напряжение, не изменяющееся от частоты, причем выводы элементов R и С селективной цепи соединены с . вторыми выводами развязывающих резисторов 2 и 3, а точка соединения конденсатора 4 преобразователя вида модуляции и резистора 5 соединена с общей шиной амплитудные детекторы 6 и 7 - для выделения напряжения, модулирующего сигнал, их вхЬды соединены с выводами элементов R и С селективной цепи; инвертор напряжения с единичным /силением 8 для изменения знака напряжения С амплитудного детектора 7} пороговый элемент 9, построенный на принципе прецизионного ограничения входного сигнала для усиления превышения напряжения, изменяющегося от частоты с амплитудного.детектора Б, над опорным - с амплитудного детектора 7 и инвертируемого инвертором 8 , компаратора 10, - для сравнения напряжений с выхода инвертора 8 и порогового элемента 9 и вырабатывающего . двухуровневый двухполярный} сигнал,транзистор 11, электромагнитное реле. 12, резистор 13, которые в совокупности образуют исполнительный элемент 14 для усиления сигнала по току с компаратора 10 и управления посредством электромагнитного реле 12 Исполнительным механизмом систе№л в которой используется реле частоты. Амплитудный детектор б содержит диод 15, конденсатор 16, резистор 1Л. Катод диода 15 соединен с первьами вь водами конденсатора 16 и резистора Ш Ч выход амплитудного детектора 6), вт рые выводы конденсатора 16 и резистора 17 соединены с общей шиной, анод диода 15 вход амплитудного детектора 6) соединен с вторим выводом развязывающего резистора 2.

Амплитудный детектор 7 содержит диод 18, конденсатор 19, резистор

20, Катод диода 18 соединен с первыми выводами конденсатора 19 и резистора

20(выход амплитудного детектора 7), вторые выводы конденсатора 19 и резистора 20 соединены с общей шиной анод диода 18 (вход амплитудного детектора 7 ) соединен е вторым выво,-. дом развязывающего резистора 3.

Инвертор 8 напряжения содержит операционный усилитель 21, резистор

22обратной связи, входной резистор

23(резисторы 22 и 23 равны по величине). Резистор 22 первым выводом соединен с выходом операционного усилителя 21 (выход инвертора 8 напряжения)и вторым выводом - с инвертирующим входом операционного усилителя

21и первым выводом резистора 23, второй вывод которого соединен с выходом амплитудного детектора 7. Неинвертирующий вход операционного уси0лителя 21 соединен с общей шиной.

Пороговый элемент 9 содержит операционный усилитель 24, суммирующие резисторы 25 к 26 ( резисторы 25 и 26 Гпавны по величине). Резистор 22 пер5 30 35 вым выводом соединен с выходом операционного усилителя 21 (выход инвep тора напряжения 8 ) и вторым выводом р инвертиругацим входом операционного усилителя 21 и первым выводом резистора 23, второй вывод которого соединен с выходом амплитудного детектора 7. Неинвертирующий вход операционного усилителя 21 соединен с общей шиной.

Переменный резистор 27 обратной связи, диоды 28 и 29 обратной связи i Первые выводы суммирующих резисторов 25 и 26 соединены с выходами амплитудного детектора 6 и инвертора 8 напряжения .соответственно, вторые выводы резисторов 25 и 26 соединены. с инвертирующим входом операционного усилителя 24,.первым выводом переменного резистора 27 и катодом диода 28, анод диода 28 соединен с выходом операционного усилителя 24 и катодом диода 29, второй вывод резистора 27 соединен с подвижным контактом резистора 27 и анодом диода 29 (выход порогового устройства 9 ) , неинвертирующий вход операционного усилителя 24 соединен с общей шиной.

Компаратор 10 содержит; операционный усилитель 30, конденсаторы 31 и 32 ( выполняющие функции НЧ-фильтррв/ входные резисторы 33 и 34 (резистоESa 33 и 34 равны по величине), а неинвертирующий вход операционного усилителя 30 соединен с первыми выводами кон денсатора 31 и резистора 33, второй вьаход резистора 33 (неинвертируиндий вход компаратора 10 ) соединен с выходом порогового устройства 9-, инвертирующий вход операционного-усилителя 30 соединен с первыми выводами конденсатсра 32 и резистора .$4, второй вывод резистора 34 ( инвертирующий вход компаратора 10.) соединен с выходом инвертора 8 напряжения, вторые выводы конденсаторов 31 и 32 соединен с общей шиной. Исполнительный элемент 14, в котором резистор 13 соединен первым выводом с базовым выводом транзисто ра 11, а вторым - с выходом операци онного усилителя 30 {выходом компаратора 10), электромагнитное реле 1 первым выводом обмотки соединено с коллекторным выводом транзистора 11, а вторым подключено к источнику питания (не показан J, эмиттер тран зистора 11 соединен с общей шиной. Устройство работает следующим об разом. : Частотно модулированное напряжение, сформированное по амплитуде формирователем I, через развязывающие резисторы 2 и 3 поступает на ко денсатор 4 и резистор 5 селективной RC-цепи. Переменное напряжение на конденсаторе 4 в зайисимости от частоты .изменяется по гиперболическому закону. Напряжение на резистор 5 от. частоты не зависит и остается постоянным во всем диапазоне частот Напряжения с конденсатора 4 и .pet зистора 5 поступают на/амплитудные детекторы 6 и 7. Закон изменения напряжения на выходе амплитудного детектора 6 повторяет закон изменения напряжения на частотно завискукял элементе - конденсаторе 4. Напряжение на выходе амплитудного детектора 7 постоянно. Если час.тота сигнала, поступающего на вход реле частоты, меньше некоторой пороговой, задаваемой элементами селективной цепи, напряжение , снимаемое с выхода амплитудного детектора 6 ( полояштельноё) и пос тупающее на инвертирукмдий вход порогового элемента 9, больше по абсолютной величине и противоположно по знаку, чем напряжение, поступающее на неинвертирующий вход порогового элемента 9 с выхода инвертора 8. Отрицательное напряжение пороговый элемент 9 не пропускает, а превышени по абсолютной величине положительного напряжения с выхода амплитудного детектора б нгщ отрицательньм напряжением с выхода инвертора 8, усилеии ное в отношении величин резистора 27 и 25 и инвертированное по знаку А отрицательное ), появляется на выходе порогового элемента 9. Получается новая характеристика преобразования частоты в напряжение имеющая большую крутизну, чем исходная , но исходящая из точки равенства напряжений с выхода инвертора 8(по;рогового Напряжения) и с выхода ампл литудного детектора б. Напряжение с выхода порогового элемента 9 поступает на неинвертируюцпй вход компаратора 10. На неинвертирующий вход компаратора 10 поступает напряжение с выхода инвертора 8. Большее по абсолютной величине напряжение на неинвер.тирующ(2М входе удерживает на выходе компаратора отрицательное напряжение, которое запирает транзистор 11. Реле 12 обесточено. .. При увеличении частоты входного сигнала напряжение, поступающее на вход порогового элемента 9 с ампли- . тудного детектора 6, уменьшается, напряжение на выходе порогового элемента 9 и поступающее на вход коктаратора 10 также уменьшается, и как только оно по абсолютной величине станет хотя бы немного меньше напряжения на неинвертирующем входе компаратора 10, компаратор 10 переключается, напряжение на его выходе становится положительным, транзистор 11 отпнрается, реле 12 срабатывает. Возможность перестройки реле частоты на другую пороговую частоту реализуется выполнением резистора 5 селективной цепи переменным. Возможность изменения чувствительности реле частоты реализуется выполнением резистора 27 дополнительного порогового элемента 9 переменным. Предлагаемое реле частоты имеет повьшаенную чувствительность к изменению частоты входного сигнала во всем рабочем диапазоне частот. Кроме торо, имеется возможность получать одинаковую чувствительность реле в рабочем диапазоне частот (диапазоне уставок срабатывания), а также изменять чувствительность на KaKoA-Jra6o фиксированной частоте. Указанные преимущес1-ва предлагаемого реле частоты позволяют повысить надежность я расяяирить функциональ-. ные возможности использования исполнительных устройств систем автоматического управления, контроля и защиты, в состав которых входит реле частоты. Формула изобретения Реле частоты, содержащее форялирователь входного сигнала, элементы развязки, селективную последовательную RC-цепь, амплитудные детекторы, компаратор и исполнительный элементу причем форми1рователь входного сигнала через элементы развязки соединен с выводами селективной RC-цепи и входами амплитудных детекторов, а точка соединения .элементов R и С селективной цепи соединена с общей иной, отличающееся тем, что, с целью повыиения чуветвительности в диапазоне уставок срабатывания и расширения функциональных возможностей, в него введены инвертор и пороговый элемент, причем выход одного из амплитудных детекторОв соединен с входом порогового элемента, выход другого амплитудного детектора - с входом инвертора, выход порогового элемента соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход инвертора соединен с входом

порогового элемента и инвертирующим входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом исполнительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 441607, кл. Н 01 Н 47/18, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 635532, кл. Н 01 Н 47/18, 1977.