Реле частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р11983804 (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11„12.80 (23) 3217117/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 231282, Бюллетень ¹47

Дата опубликования описания 253.2.82 Щ М.К.

Н 01 Н 47/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t53) УДК 621.316.92 (088. 8) 1

A.È. Осядовский, Л.Е. шифрин и В И Кузнецов

1.;: :- «с»

"" ":: ":I

Г;. н:..-; . „ (72} Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ЧЛСТОТЫ

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

Известно реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, пороговое устройство, селективную цепь - последовательную КС-цепь и исполнительное устройство, подключенное к выходу порогового устройства Г1).

Однако реле характеризуется не- одинаковой чувствительностью в диапазоне уставок.

Наиболее близким к предлагаемому является реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, селективную цепь, например RC-цепь, пороговый элемент, исполнительный элемент, подключенный к выходу порогового элемента, амплитудные детекторы, выходы которых соединены с входами порогового элемента, 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 f2 ).

Недостатками известного реле частоты являются изменение чувствительности к частоте входйого сигнала в диапазоне уставок срабатывания реле, низкая чувствительность в области верхних частот. диапазона уставок срабатывания, невозможность регулировать чувствительность реле на определенной частоте.

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

Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, элементы развязки, селективную последовательную RC-цепь, амплитудные детекторы, компаратор и исполнительный элемент, в котором формирователь входного сигнала через элементы развязки соединен:-: c выводами селективной

RC-цепи и входами амплитудных детекторов, а точка соединения элементов К и С селективной цепи соединена с общей шиной, введены инвертор и

ЗО пороговый элемент, причем выход од983804 ного из амплитудных детекторов соединен с входом порогового-элемента, выход другого амплитудного детектора — с входом инвертора,выход порогового элемента соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход

Ф инвертора соединен с входом порогово-. го элемента и инвертирующим входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом исполнительного элемента. »

На чертеже приведена функциональная схема реле частоты.

Реле частоты содержит формирователь 1 входного сигнала для формирова . ния по амплитуде входного частотного сигнала, развязывающие резисторы 2 и 3, соединенные с» выходом формирователя 1 входного сигнала, селективную цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора 4 преобразователя 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 25

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 ЗО сигнал, их вхбды соединены с выводами элементов R и С селективной цепи инвертор напряжения с единичным усилением 8 для изменения знака напряжения с амплитудного детектора 7, 35 пороговый элемент 9, построенный на принципе прецизионного ограничения входного сигнала для усиления превышения напряжения, изменяющегося от частоты с амплитудного детектора 6, д» 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 системы, в которой используется реле частоты.

Амплитудный детектор б содержит диод

15, конденсатор 16, резистор 17 Ka- H тод диода 15 соединен с первыми вцводами конденсатора 16 и резистора И (выход амплитудного детектора б), вторые выводы конденсатора 16 и резистора 17 соединены с общей шиной, анод Я диода 15 (вход амплитудного детектора 6) соединен с вторым выводом развязывающего резистора 2.

Амплитудный детектор 7 содержит диод 18, конденсатор 19, резистор у

20, 1(атод 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 с вторым выво,".,< дом развязывающего резистора 3.

Инвертор 8 напряжения содержит операционный усилитель 21, резистор.

22 обратной связи, входной резистор

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

Пороговый элемент 9 содержит операционный усилитель 24, суммирующие резисторы 25 и 26 (резисторы 25 и 26 навны по величине ). Резистор 22 первым выводом соединен с выходом операционного усилителя 21 (выход инвер тора напряжения 8 ) и вторым выводом с инвертиру1ощим 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 с первые выводы суммирующих резисторов

25 и 26 соединены с выходами амплитудного детектора б 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-фильтров) входные резисторы 33 и 34 (резисторы 33 и 34 равны по величине), а неинвертирующий вход операционного усилителя 30 соединен с первыми выводами конденсатора 31 и резистора

33, второй выход резистора 33 (неинвертирующий вход компаратора 10 ) соединен с выходом порогового устройства 9, инвертирующий вход огерационного усилителя 30 соединен с первыми выводами конденсатсра 32

983804

50

Формула изобретения

Реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, элементы развязки, селективную последовательную

RC-цепь, амплитудные детекторы, компаратор и исполнительный элементу причем формирователь входного сигнала через элементы развязки соеди69 нен с выводами селективной RC-цепи и входами амплитудных детекторов, а точка сохранения .элементов R и С селективной цепи соединена с общей и резистора 34, второй вывод реэистора 34 (ннвертируюций вход коипаратора 10.) соединен с выходом инвертора 8 напряжения, вторые выводы конденсаторов 31 и 32 соединены с общей шиной.

Исполнительный элемент 14, в котором резистор 13 соединен первым выводом с базовым выводом транзистора 11, а вторым — с выходом операционного усилителя 30 (выходом компаратора 10 ), электромагнитное реле 12 первым выводом обмотки соединено с коллекторным выводом транзистора

11, а вторым подключено,к источнику питания. (не показан ), эмиттер трав« зистора 11 соединен с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Частотно модулированное напряже- ние, сформированное по амплитуде формирователем 1, через развязывающие резисторы 2 и 3 поступает на конденсатор 4 и резистор 5 селективной

RC-цепи. Переменное напряжение на конденсаторе 4 в зависимости от частоты .изменяется по гиперболическому закону. Напряжение на резисторе

5 от.частоты не зависит и остается постоянным Во всем диапазоне частот.

Напряжения с конденсатора 4 и,ре» зистора 5 поступают на амплитудные детекторы б и 7. Закон изменения напряжения на выходе амплитудного детектора 6 повторяет закон изменения напряжения на частотно зави симом элементе — конденсаторе 4.

Напряжение на выходе амплитудного детектора 7 постоянно.

Если частота сигнала, поступающего на вход реле частоты, меньше некоторой пороговой, задаваемой элементами селективной цепи, напряжение, снимаемое с выхода амплитудного детектора б (положительное) и пос-. тупающее на инвертирующий 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 превышение по абсолютной величине положительного напряжения с выхода амплитудного детектора б над отрицательным напряжением с выхода инвертора 8, усилен ное в отношении величин резистора

27 и 25 и инвертированное по знаку (отрицательное ),-появляется на выходе порогового элемента 9.

Получается новая характеристика преобразования частоты в напряжение, имеющая большую крутиэну, чем исходная, но исходящая из точки равенства напряжений с выхода инвертора 8(по,рогового напряжения) и с выхода амп литудного детектора 6.

Напряжение с выхода порогового элемента 9 поступает на неинвертирую щий вход компаратора 10. На неинвертирующий вход компаратора 10 поступает напряжение с выхода инвертора

8. Большее по абсолютной величине напряжение на неинвертирующем входе удерживает на .выходе компаратара отрицательное напряжение, которое запирает транзистор 11. Реле 12 обесто10 ченоПри увеличении частоты входного сигнала напряжение, поступакщее на вход порогового элемента 9 с амплитудного детектора б, уменьшается, напряжение на выходе порогового элемента 9 и поступающее на вход компа- ратора 10 также уменьшается, и как только оно по абсолютной величине станет хотя бы немного меньше напряжения на неинвертирующем входе компаратора 10, компаратор 10 переключает:ся, напряжение на его выходе становит;ся положительным, транзистор 11 от пирается, 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 повышенную чувствительность к изменению частоты входного сигнала во всем рабочем диапазоне частот. Кроме того, имеется возможность получать одинаковую чувствительность реле в рабочем диапазоне частот (диапазоне уставок срабатывания), а также изменять чув» ствительность на какой-арабо фиксированной частоте. указанные преимущества предлагае-. мого реле частоты позволяют повысить надежность и расширить функциональ-. ные воэможности использования исполнительных устройств систем автоматического управления, контроля и защиты, в состав которых входит реле частоты..шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения чувстви/

983804 тельности в диапазоне уставок срабатывания и расширения функциональных возможностей, в него введены инвертор и пороговый элемент, причем выход одного из амплитудных детектордв соединен с входом порогового 5 элемента, выход другого амплитудного . детектора - с входом инвертора, выход порогового элемента соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход инвертора соединен с входом ip 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

9 441607, кл. H 01 Н 47/18, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 635532, кл. Н 01 Н 47/18, 1977.