Электронное реле

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТ НИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61} Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18,07.80 (23) 2957911/18-21 (51) М.Кд.з

H 03 к 17/00 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 3„12. 82, Бюллетень Мо 4 7 (33) УДК 681. 3. 055 .(088.8 ) Дата опубликования описания 23 ° 12. 82 аявитель (5 4 ) ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ, Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики для преобразования входного переменно- го напряжения произвольной частоты в импульсный сигнал той же частоты или релейный сигнал.

Известно электронное реле, содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот, источник опорного напряжения, зашунтированный резис торным делителем напряжения, выходной компаратор и аналоговые ключи (1).

Недостатком этого электронного реле является низкая стабильность порогового уровня, обусловленная гальванической связью между входом и выходом. Кроме того, это устройство имеет низкие функциональные возможности, так как оно не обеспечивает преобразования входного импульсного сигнала в релейный сигнал.

Известно -также электронное реле,. содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов, источник опорного напряжения, зашунтированный резисторным делителем напряжения, вйходной компаратор, выход которого подключен к входу блока временной задержки, перый аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общей шине, второй аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к выходу резисторного делителя, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходной шиной первого аналогового ключа (2j.

Такое устройство обеспечивает преобразователь импульсного сигнала в релейный сигнал, однако оно также имеет низкую стабильность порогового уровня и невысокие функциональ .ные возможности из-за работы от

15 сигнала только известной частоты.

Цель изобретения - повыаение стабильности порогового уровня и расши,рение функциональных возможностей

20 устройства °

Поставленная цель достигается тем, что в. электронное реле, содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов,.источник опорного напряжения, эашунтированный резисторным делителем напряжения, выходной компаратор, выход которого подключен к входу блока временной задержки, первый аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общей

984044 шине, второй аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к выходу резисторного делителя напряжения, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходной @иной первого аналогового 5 ключа, введены дополнительные фильтр,. резистор и два защитных диода, при этом вход устройства связан с входом фильтра нижних частот и через дополнительный фильтр с первым вхот 10 дом входного компаратора, выход которого соединен с шинами управления аналоговых. ключей,.а второй входс выходом резисторного делителя на- пряжения, защитные диоды включены 15 .встречно-параллельно между входными шинами первого и второго аналоговых ключей и первыми выводами . конденсаторов фильтра нижних частот, вторые выводы которых через допол- 20 нительный резистор подключены к выходной шине третьего аналогового ключа, вторая входная шина которого связана с источником опорного напряжения, а входная шина второго аналогового ключа — с входом выходного компаратора.

На фиг. 1 представлена схема электронного реле; на фиг. 2 — пример выполнения дополнительного фильтра; на фиг. 3 - фазовая характеристика фильтра на фиг. 2; на фиг. 4 осциллограммы сигналов, поясняющие принцип действия электронного реле.

Электронное реле содержит выходной компаратор 1, фильтр нижних частот из резистора 2 и конденсаторов

3 и 4. Фильтр нижних частот с первым

5 и вторым 6 аналоговыми ключами и входным компаратором 7 образуют ком- 40 мутируеьый фильтр, настроенный на частоту сигнала. Дополнительный фильтр 8 включен между входом реле 9 и первым входом 10 входного компаратора 7, выход которого соединен с 45 шинами управления первого 5, второго 6 и третьего 11 аналоговых ключей. Выходная шина третьего аналого вого ключа 11 через дополнительный резистор 12 связана с точкой соединения конденсаторов 3 и 4. Одна из входных шин третьего аналогового ключа соединена с источником 1 опорного напряжения, который зашунтирован делителем напРяжения на РезистоРах

14 и 15, выход которого соединен с выходной шиной второго аналогового ключа и вторым выходом входного компаратора 7. Дополнительные защитные диоды 16 и 17 включены встречно-параллельно между входными шинами аналоговых ключей 5 и 6. Блок 18 временной задержки подключен к выходу выходного компаратора 1.

Устройство работает следующим образом.

При от сут ст вии вход но го си гн ал а с делителя на резисторах 14 и 15 на вход компаратора 7 подается небольшое (несколько милливольт ) напряжение. На выходе компаратора будет положительное напряжение.

Такое же напряжение будет подаваться через резистор 12 на конденсаторы фильтра нижних частот. На фиг. 4 обозначены осциллограммы: входного испытательного сигнала 19 с треугольной огибающей (линией 20 показан начальный порог входного компаратора, а линией 21 - порог электронного реле ); выходного сигнала 22 входного компаратора 7 (фиг.1) и форма напряжения, подаваемого через третий аналоговый ключ 11 на конденсаторы 3 и 4 фильтра низких частот; сигнала 22 на входе компаратора 1 (линией 24 обозначен уровень ограничения напряжения на конденсаторах фильтра низких частот, задаваемый защитными диодами 16 и 17, величина ограничиваемого напряжения 25 определяется диодами и для кремниевых диодов составляет 0,50,7 В ; выходного сигнала 26 электронного реле на выходе компаратора 1; выходного сигнала 27 электронного реле на выходе блока 18 задержки с временем отпускания 28 и малым временем срабатывания.

При подаче на вход электронного реле переменного входного"напряжения через резистор 2 (фиг. 1) поступает сигнал на конденсаторы 3 и 4 и через фильтр 8 на компаратор 7.

Фаза сигнала на выходе компаратора

7 зависит or фазочастотной характеристики фильтра 8 ° Например, для фильтра 8, изображенного на фиг. 2, фаэочастотная характеристика показана на фиг. 3. Напряжение с выхода компаратора 7 (фиг. 1) управляет третьим аналоговым ключом 11 и через резистор 12 на конденсаторы 3 и 4 поступает напряжение. с фазой сигнала с компаратора. Фаза сигнала с компаратора, определяемая фильтром 8, выбирается на определенной частоте противоположной фазе входного сигнала. При напряжении сигнала на входе электронного реле, ниже порогового, напряжение. с ключа 11 определяет фазу и величину напряжения на входе компаратора 1, как это показано на фиг. 4 (участок 29, 30) . По мере увеличения входного сигнала положительные импульсы на входе компаратора 1 (фиг. 1 ) сменятся на отрицательные (фиг.4 ) участок 30,31.

На этом участке на выходе компаратора 1 появляется сигнал 26 (фиг. 4), указывающий на превышение порога и идущий с фазой сигнала входного компаратора .7 (фиг. 1). Для получения релейного сигнала используется блок

984044 временной задержки с временем 28 (фиг. 4 ) отпускания, превышающим период входного сигнала. Напряжение на выходе блока 18 (фиг. 1) показано на осциллограмме сигнала 27 (фиг. 4 2, Защитные диоды 16 и 17 (фиг. 1) ограничивают напряжение на конденсаторах 3 и 4 и напряжения на входе компаратора 1 и позволяют уменьшить время сброса электронною реле.

При применении фильтра по фиг. 2 с фазочастотной характеристикой фиг. 3 предлагаемое реле становится резонансным. При этом. порог электронного реле не зависит от изменений добротности коэффициента передачи резонансного фильтра. А за счет сдвига фазы выходного сигнала входного компаратора на,л/2, при больших расстройствах входного сигнала от резонансной частоты фильтра, уменьшается величина напряжения на конденсаторах 3 и 4 (фиг. 1) .

Таким образом, предлагаемое реле проще, чем известные, и содержит меньше элементов. В электронном реле отсутствует прямая связь по постоянному току между входом электронного реле и входом компаратора 1.

Утечки .конденсаторов 3 и 4, как показывает расчет, влияют на порог электронного реле только через их

1разность. С помощью резистора 12 (фиг. 1) при применении электролитических конденсаторов может быть подано начальное положительное смещение. При изменении входного сиг.нала разность напряжения на конденсаторах 3 и 4 не превышает 0,5-0,7 В при применении кремниевых диодов.

Точность указанного реле определяется при применении электролитических конденсаторов и компараторов типа 521САЭ только разностным током утечки конденсаторов.

° В предлагаемом электронном реле на двух аналоговых ключах, двух конденсаторах и резисторе выполнен

:усредняющий фильтр, а на третьем ключе — преобразователь опорного напряжения в импульсный сигнал, который в своем спектре содержит гарьюнику по частоте, соответствующую частоте входного сигнала, и эта гармоника через резистор связи подается на усредняющий фильтр в противофазе с входным сигналом. Таким образом, в предлагаемом электронном реле порог задается сравнением переменного входного сигнала с переменным опорным напряжением, в то время как в известном Г2 3 сравнивается переменный сигнал с постоянным опорным напряжением, а в известном 11 jвыпрямленный постоянный сигнал с (постоянным опорным напряжением. ИнФормула изобретения

Электронное реле, содержащее входной компаратор, фильтр нижних частот из резистора и двух конденсаторов, источник опорного напряжения, зашунтированный резисторным делителем напряжения, выходной компаратор, выход которого подключен к входу блока временной задержки, первый аналоговый ключ, выходная шина которого подключена к общей шине, второй аналоговый ключ, выходная шина

4р которого подключена к выходу резисторного делителя напряжения, третий аналоговый ключ, первая входная шина которого объединена с выходной шиной первого аналогового ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности порога срабатывания и расширения функциональных воэможностей, в него вве

4$ дены дополнительные фильтр, резистор и два защитных диода, при этом вход устройства связан с входом фильтра нижних частот и через дополнительный

-Фильтр — с первым входом входного компаратора, выход которого соединен . с шинами управления аналоговых ключей, а второй вход - с выходом резисторного делителя напряжения, защитные диоды включены встречно-параллельно между входными шинами, первого и второго аналоговых клюе© чей и первыми выводами конденсаторов фильтра нижних частот, вторые выводы которых через дополнительный резистор подключены к выходной шине третьего аналогового ключа, вто4$ рая входная шина которого связана формация о величине входного сиг. нала оказывается заложенной в фазе сигнала коммутируеьюго фильтра низких частот.

С выхода электронного реле при превышении порогового уровня может быть снят или импульсный сигнал с частотой и фазой входного сигнала, прошедшего через фильтр на входе входного компаратора, или релейный сигнал. Порог электронного реле при применении фильтра на входе входного компаратора зависит от фазовой характеристики этою фильтра, что расширяет функциональные возможности.

Повышение стабильности предлагаемого электронного реле достигнуто благо-, даря сравнению входного. сигнала с опорным на переменном токе, усреднению входного сигнала с использованием коммутируемого фильтра низких частот на конденсаторах и аналоговых ключах и работой всех активных элементов электронного реле в ре- лейном режиме °

984044 с источником опорного напряжения, а входная шина второго аналогового ключа - с входом выходного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

Р 450350, кл. Н

2. Авторское

Р 641б51, кл. Н (прототип ). свидетельство СССР

03 К 17/00, 1974. свидетельство СССР

03 К 17/00, 1979

984044

Составитель И. Форафонтон

Редактор В. Лаз арен ко Техред Ж. Кастелевич корректор Е. Рошко

Заказ 9956/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент"., г.Ужгород, ул.Проектная, 4