Электронное реле. Электронное реле

Электронное реле

Изобретение относится к области электромагнитных аппаратов (переключателей), предназначенных для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин, и может быть использовано в различных автоматических устройствах, применяемых, в частности, в энергетике, оборонной промышленности и других областях деятельности человека. Технический результат заключается в достижении универсальности электронного реле с возможностью его использования при различных технологических цепочках, в повышении быстродействия работы электронного реле, одновременном упрощении его конструкции. В электронном реле, содержащем корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, дополнительно содержится расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов. В качестве вставок допускается использование четырехвыводной микросхемы: вход, выход, питание, земля, а число вставок соответствует числу входных сигналов. Реле может быть оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

К защите патентом Российской Федерации на изобретение предлагается техническое решение - устройство, относящееся к области электромагнитных аппаратов (переключателей), предназначенных для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин, и может быть использовано в различных автоматических устройствах, применяемых, в частности, в энергетике, оборонной промышленности и других областях деятельности человека.

Из уровня техники хорошо известны аналогичные решения.

В частности, известно электронное реле, включающее электронный ключ и защитное полупроводниковое сопротивление, силовой позистор, отличающееся тем, что в устройство введен резисторный датчик тока, подключенный одним выводом к силовому позистору, а вторым выводом к сетевому напряжению, в качестве электронного ключа использован симметричный тиристор, подключенный анодом к пусковой обмотке, катодом к сетевому напряжению, а управляющим электродом через ограничительную цепь к месту соединения силового позистора и резисторного датчика тока, при этом ограничительная цепь состоит из сопротивления и включенной параллельно ему диодно-резисторной цепи, а свободный вывод силового позистора подключен к выводу рабочей обмотки электродвигателя (см. описание патента РФ №2032973, H02H 5/04, H02P 1/42, 10.04.1995 г.) (1).

Решение направлено на повышение универсальности реле, предусматривающей работу с электронными устройствами различного типа, а также повышение эксплуатационных качеств реле и надежности их работы.

Также из уровня техники известно электронное реле, содержащее два переключателя, генератор импульсов, счетчик импульсов, выходной каскад и пусковой орган, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы при расширении диапазона задержек времени, в него введены программируемый счетчик импульсов, дешифратор и триггер, при этом выход генератора импульсов подключен к тактовому входу программируемого счетчика импульсов, входы установки коэффициента деления которого через первый переключатель соединены с шинами логического ноля и логической единицы, а выход присоединен к тактовому входу счетчика импульсов, выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, подключенного выходами через второй переключатель к входу R 2 триггера, входы S и R1 которого соединены с пусковым органом, прямой выход соединен с выходным каскадом и входом R программируемого счетчика импульсов, а инверсный выход соединен с входом R счетчика импульсов (см. описание к патенту РФ №2028726, H03K 17/28, 09.02.1995 г.) (2).

Реализация этого технического решения позволяет значительно повысить функциональность реле.

Из зарубежной патентной документации также известны аналогичные технические решения.

Так в патентных описаниях по №№ DE 102006030911, H01H 47/00, 06.09.2007, DE 102007031268 А1, H02P 23/06, 08.01.2009, ЕР 0637865 А2, H02H 7/045, 08.02.1995 г., FR 2702609, H03K 17/795, 16.09.1994 г. раскрыты технические решения, предназначенные для решения аналогичных задач.

Решением, являющимся наиболее близким, по мнению Заявителя, к заявленному решению, является решение, раскрытое в описании к патенту РФ №39428, опубликованному 27.07.2004 г.

Существенным недостатком всех перечисленных выше решений является то, что каждое их них предназначено для решения только тех задач, под которые они сконструированы и изготовлены, а также то, что перечисленные выше аналоги содержат излишнее количество электрических связей и элементов и, как следствие, излишне усложняют систему управления технологическими процессами.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является придание универсальности электронному реле с возможностью его использования в различных технологических цепочках, с одновременным упрощением его конструкции.

Технический результат, достигаемый при реализации технического решения, заключается, главным образом, в повышении быстродействия работы электронного реле.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что в электронном реле, содержащем корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, согласно заявленному изобретению дополнительно содержится расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов. Кроме того, в качестве вставок допускается использование четырехвыводной микросхемы: вход, выход, питание, земля, а число вставок соответствует числу входных сигналов. Более того, реле может быть оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

Важно отметить, что при изменении комбинации входных сигналов соответственно изменяется комбинация выходных сигналов, что позволяет гибко осуществлять управление технологическими процессами. Общий вид схемы реле показан на фиг.1.

Для защиты адресных входов постоянного запоминающего устройства используются триггеры Шмита, которые формируют стабильный адресный сигнал и позволяют осуществлять настройку для использования различных первичных датчиков.

Разрешение на чтение формируется сигналом, поступающим от расширителя по ИЛИ, срабатывающего при поступлении, хотя бы одного адресного сигнала.

Сигналы данных, поступают на управляющий вывод электронных ключей - тиристоров, которые и формируют управляющие сигналы.

Разрешение на чтение формируется сигналом, поступающим от расширителя по ИЛИ, срабатывающего при поступлении хотя бы одного адресного сигнала.

Сигналы данных поступают на управляющий вывод электронных ключей - тиристоров, которые и формируют управляющие сигналы.

Структурная схема реле показана на фиг.2. Схема показана условно в привязке существующим микросхемам 155 серии.

Основное отличие предложенного изделия перед аналогами в стране и за рубежом состоит в том, что комбинация управляющих сигналов не формируется в каждом конкретном случае, а запоминается, и на каждый вариант ситуации есть готовые решения.

Это позволяет не только исключить борьбу с «гонками» микросхем (и как результат - ложное срабатывание), но и предусмотреть все возможные промежуточные варианты решений во всем спектре комбинаций входных сигналов. А возможность стыковки изделий (разветвление информационных входов, передача «комплексного» сигнала из одного реле на входы последующего реле и т.д.) позволяет значительно увеличивать число возможных решений и количество информационных/управляющих сигналов.

Кроме того, реле является универсальным, высоконадежным, практически не обслуживающим, серийно изготавливаемым устройством при минимально возможной стоимости и фактически уже является системой.

Также необходимо учитывать, что данное изделие позволяет передавать информацию в средства вычислительной техники и работать параллельно с ней. Предложенная продукция рассмотрена на базе серийно изготовляемых микросхемах.

Решение поясняется следующими графическими материалами.

Фиг.1 - Общий вид электронного реле.

Фиг.2 - Структурная схема электронного реле.

Фиг.3 - Схематичное изображение одного из вариантов конструкторского решения компоновки электронного реле.

Фиг.4 - Схематичное изображение одного из вариантов компоновки электронного реле.

Фиг.5 - Таблица для пояснения примера осуществления изобретения.

На фиг.1-5:

1 - сигналы от первичных датчиков,

2 - адресная часть,

3 - постоянное программируемое запоминающее устройство,

4 - информационная часть,

5 - сигналы на исполнительные механизмы,

6 - триггер Шмитта,

7 - элемент ИЛИ,

8 - корпус разъема,

9 - печатная плата,

10 - колодка под сменные вставки,

11 - колодка ППЗУ,

12 - контактная группа,

13 - сменная вставка,

14 - источник питания,

15 - блок тиристорного преобразования,

16 - разъем КПЭР,

17 - шкаф силовой автоматики исполнительных механизмов.

Возможность осуществления изобретения поясняется следующим примером, являющимся частным случаем реализации изобретения.

Конструктивное исполнение изделия может иметь различные решения. Одно из возможных решений показано на фиг.3. В данном случае за базу принят специально изготовленный разъем, где в одной части устанавливается печатная плата (9) с колодкой для установки сменного ППЗУ (11), а в ответной части - печатная плата (9) с колодкой для установки сменных вставок (10). Число вставок соответствует числу входных сигналов. Вставка (10) представляет собой четырехвыводную микросхему (вход, выход, питание, земля), выполненную на базе триггера Шмита (6), и служит для нормализации входного сигнала (1) и устранения возможных помех, таких как «дребезг». Так как первичные датчики дискретного сигнала достаточно унифицированы, то общая номенклатура вставок (10) невысока и есть прямая экономическая целесообразность в разработке и серийном выпуске этих элементов. Для формирования предельного сигнала от аналоговых датчиков в разъеме предусматриваются места для впайки резисторов с конкретными расчетными номиналами.

Формирование системы на базе устройства реле осуществляется проектным путем.

Рассмотрим условный проект автоматизации управления паровым котлом. Для этого заполняем Таблицу 1 (см. фиг.5) технологических параметров и управления исполнительными механизмами.

Таблица 1 состоит из двух частей. Верхняя часть предназначена для описания всех возможных вариантов технологических параметров объекта управления, где 0 обозначает отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала. А нижняя часть таблицы определяет необходимые действия для поддержания технологического процесса, где 0 обозначает отсутствие сигнала управления, 1 - выработка сигнала управления.

Заполненная таблица является документом, необходимым для проведения анализа и принятия решения для построения системы управления.

На основании Таблицы может быть определено необходимое количество реле и их взаимосвязи. И в случае необходимости определяется комплексный сигнал для передачи на смежное устройство либо размножается один, либо несколько информационных сигналов, с целью 100% удовлетворения требований системы.

Представленный пример является условным и отражен в целях предоставления общего понятия о построении систем автоматизации на базе электронных реле.

Компоновка систем на базе таких устройств может иметь различную конфигурацию в зависимости от поставленных задач и требований, предъявленных к каждой конкретной системе. Возможные компоновки систем отражены на фиг.4.

Как видно, помимо прочего, при осуществлении изобретения решаются задачи, связанные с построением автоматических систем защиты и блокировок технологических процессов и оборудования, управления техническими средствами, где последовательность действий по пуску/останову технологического оборудования заранее определена.

Существенным является то, что при реализации изобретения достигается возможность использования электронного реле, а равно и систем, состоящих из электронных реле, построенных на их многочисленном одновременном использовании, для функционирования в различных технологических цепочках, с достижением повышения быстродействия работы электронного реле в отдельности или цепочек реле, одновременно упрощая его (их) конструкцию.

1. Электронное реле, содержащее корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, отличающееся тем, что дополнительно содержит расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов.

2. Реле по п.1, отличающееся тем, что в качестве вставок используют четырехвыводную микросхему: вход, выход, питание, земля.

3. Реле по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что число вставок соответствует числу входных сигналов.

4. Реле по п.1, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

5. Реле по п.2, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

6. Реле по п.3, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

www.findpatent.ru

электронное реле

Электронные реле

При эксплуатации различных бытовых устройств мы часто задумывались о том, как эти машины понимают, что нужно отключиться, или включиться через определенное время или при достижении какой-то температуры. Эту роль в бытовом устройстве выполняет электронное реле, которое производит коммутацию различных электронных блоков (электродвигатели, нагревательные элементы и т. д.), в зависимости от требуемых условий: время, температура, уровень жидкости, влажность, акустика и многое другое. В последнее время широко применяются электронные реле на основе различных программируемых микроконтроллерах, достаточно высоко выполняющих свои функции. Устройства реле на дискретных элементах уходят в прошлое, однако порой они просто не заменимы. Да и разобраться в принципе работы электронных реле более понятно на основе простых устройств. В нашем случаи мы рассмотрим схему электронного реле времени на полевом и биполярном транзисторе. Схема достаточно проста в изготовлении и налаживании.

Главным компонентом данной схемы является одновибратор, собранный на транзисторах VT1 – VT3, один из которых является полевым. Максимальное время ожидания такой схемы составляет примерно 50 секунд при общем максимальном сопротивлении R2 и R3 – 1 Мом. Отклонение от максимального времени составляет всего 5%.

Принцип работы

В исходном состоянии VT1 закрыт из-за падения напряжения на VD2, а VT3 и VT2 открыты (рис.1). реле времени При кратковременном нажатии на кнопку SA1 транзистор VT3 закроется, так как на базе будет положительный потенциал, а VT1 откроется и включит реле К1, которое своими контактами включит исполняемое устройство У. При этом полевой транзистор VT2 будет закрыт зарядным напряжением на конденсаторе C1. Такое состояние будет продолжаться до тех пор, пока конденсатор не разрядится на столько, чтобы открылся VT2. При открывании VT2 схема вернется в исходное состояние (VT2 и VT3 открыты, а VT1 закрыт). Таким образом, при кратковременном нажатии на SA1 исполняемое устройство У будет работать в течении максимального времени, определяемым номиналами резисторов R2 и R3.

Простое реле времени, схема которого показана на рис.1 очень проста в повторении и не требует дефицитных деталей. Здесь применены: реле типа РЭС-42, биполярные транзисторы (VT1, VT3, VT4) типа МП42, полевой транзистор VT2 типа КП201А, но могут быть заменены на КП103 с любым индексом.

Реле времени с регулируемой выдержкой

Недостатком вышеописанной схемы является очень малое время выдержки и составляет всего лишь около 1 минуты. Ниже рассмотрим схему, в которой устранены эти недостатки, и дополнительно, можно устанавливать различные пределы по времени. Схема электронного реле времени, которое позволяет устанавливать выдержку с периодами 1…60 секунд или 1…60 минут, показана на рис.2. При этом отклонение от заданных значений может составлять не более 5%. схема реле времени Схема содержит три основные блоки: блок питания, выполненный по бестрансформаторной схеме; времязадающий блок и двухкаскадный усилитель VT1, VT2. Времязадающий блок состоит из переключателя SA2, при помощи которого устанавливают диапазон длительности выдержки; конденсаторов C3, C4; резисторов R4, R5; диода VD7; стабилитрона VD6. С помощью переключателя SA2 устанавливают нужный диапазон по времени, а с помощью R5 добиваются точной настройки выдержки.

Работа схемы заключается в следующем. В исходном состоянии реле устройства обесточено, так как транзистор VT2 закрыт. При нажатии на кнопку SA1 начинает заряжаться конденсатор C3 или C4 – это зависит от положения переключателя SA2. Конденсатор будет заряжаться до напряжения питания. Отпустив кнопку SA1, конденсатор C3 или C4 начнет разряжаться по цепи R4 → R5 → обратное сопротивление VD7. Транзистор VT1 закрывается, так как к его затвору через стабилитрон VD6 прикладывается положительное напряжение от C3 или C4, а VT2 открывается, и срабатывает реле К1. В таком состоянии схема будет находиться, пока С3 или С4 не разрядится до напряжения стабилизации VD6. Когда это произойдет, транзистор VT1 снова откроется, а транзистор VT2 закроется, и реле К1 будет обесточено, т. е. схема возвратится в исходное состояние.

Таймер

Таймер – это устройство по своим функциям аналогично реле времени, но с более расширенными возможностями. В состав таймера обычно входят различные блоки, одним из которых обязательно является реле времени. На рис. 3 показана схема таймера, подающего звуковой сигнал по окончанию времени выдержки. Период длительности выдержки устройства составляет 1…90 минут и устанавливается при помощи переключателей SA2, SA3. таймер

Схема собрана на логической микросхеме DD1 К176ЛА7. В ее состав входит реле времени, выполненное на элементе DD1.1, генератор – на элементах DD1.2 и DD1.2 и инвертор, выполненный на DD1.4. На транзисторе VT1 выполнен усилитель сигнала, поступающего с инвертора DD1.4.

Для запуска таймера нажимают кнопку SA1, при этом конденсатор C1 или C2, в зависимости от положения переключателя SA2, разряжается. Отпустив кнопку, конденсатор снова начинает заряжаться через цепь последовательно подключенных резисторов R2 – R13. И как только напряжение на входе DD1.1 достигнет значения порога переключения, на выходе элемента появится логическая единица (напряжение высокого уровня). С ее появлением включится генератор, который создаст колебания 1000 Гц, которые, в свою очередь, поступят через инвертор и VT1 на громкоговоритель ВА1. Важным достоинством данной схемы является ее экономичность, так как при отсутствии сигнала на выходе инвертора транзистор закрыт, и схема потребляет не более 0,5 мА.

Литература: «Справочная книга радиолюбителя – конструктора» под редакцией Н. И. Чистякова. 1990 г.

yag-dmitrij.narod.ru

Электронное реле постоянного тока

Союа Соватсюа

Социалистиюеснил

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 01.07,75(21) 2150165/ 8=21 с присоединением заявки № (23) ПриоритетвЂ”

2 (53) J4 Кл.

Н 01 Н 47/18

Гооудлрствеикнй конитет

Совета М»иотров СССР во делам иеооретений и открытий (43) Опубликована25,0Q,77,раллЕтЕнь № З5 (63) УДК 621.382 (088:8) (45) Д ата опубликоваяня о,: пп. тп т

PQ) Автор изобретении

В. С. Кальва (71) Заявитель (5Ф) ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ НОС т О:!ННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электронным устройствам систем автоматики, измеритель ной и вычислительной техники, Известно электронное реле постоянного тока, содержашее блоки управления и питания, усилитель f1 J

Однако известное устройство не отличается высоким быстродействием.

Известно электронное реле постоянного тока, содержашее модулятор, вход которого подключен к шине входных сигналов, выходко входу усилителя переменного напряжения, а управляюший вход - к шине источника моцулируюшего напряжения (2 g

Однако такое устройство отличается инерционностью, что обусловлено необходимостью интегрирования сигнала на выходе демодулятора, Кроме того, сказывается влияние переходных процессов в модуляторе на чувствительность к входному сигналу, 20

11елью изобретения является повышения чувствительности и быстродействия, Для этого B электронное реле IIocTDHHHoro тока, содержашее. i

> и

Выход = KD Входу усгли геля переменного ВВ пряжения, -B уиравлятошкй Вход = к шине источ» ника модулируюшего напряжения, дополнительно ВВеден триггер с логическими элемента

MH ЗИ HB HxoIIGxi истоHHHii последовательности импуттьсoB с )двo2нкои частОтой модуля ции и источник синфазного и противофазного модулируюшего напряжения, причем первые входы логических элементов ЗИ подключены

K ВЫХОДУ ICHHHT2HH ПЕРЕМЕКНОГО HBIIPSDKeHHH, вторые входы - к шине источника последовательности импульсов с удвоенной частотой модуляции, третий Вход HBpBQI o логического элемекта ЗИ соединен с шиной источника синфазного ioiIyHiipyiomei.o напряжения, а третий вход второго - протквофазного модулируюшего напряжения.

На чертеже представлена блок- =хема предложекногo устройства, Устройство содержит модулятор 1, усилитель 2 перемекного напряжения, блок 3 источников унравляюших напряжений и триггер 4 с логическими элементами ЗИ на вхо1 дахр

57382

Блок 3 содержит шины 5-8 источника дулируюшего напряжения, источника последовательностии импульсов с удвоенной частотой модуляции и источники синфазного и противофвзного модулирующего напряжения.

Первые входы логических элементов ЗИ подключены к выходу усилителя 2.

В исходном состоянии на управляющий вход модулятора 1 сигнал не поступает, а триггер 4 установлен в определенное соотояние.

При появлении на шинах 5-8. блока 3, модулирующего и других сигналов происходит модуляция. входного сигнала модулятором 1, у0иление пРЧмоду щрованного,сигнала усилителем 2 и поступление. этого сиг- нала на объедийенные первые входы логичесКНх элементов ЗИ триггера 4. Одновременно на вторыв и третьи входы поступают последовательности импульсов с удвоенной чао-)o тотой модуляции, синфазной и противофазной с модулирующим, йпитепьность импульсов удвоенной частоты минимальна, но достаточна дпя переключения триггера 4, При изменении полярности входного сигa 5 ла меняется полярность импульсов на выхо де модулятора 1 и происходит изменение состояния триггера 4, Причем срабатывание тря гера 4 возможно лишь в момент действия импуль сов, нв совпадаюшихпо времени с переходными о процессами модулятора 1, Таким образом, коммутационные пр оцвссы модулятора 1 не оказывают влияния на состояние схемы устройства, что.позволяет повысить чувствитепьность. Отсутствие инте1 и f35

3 руюшего, звена обеспечивает повышение бысч родействия, Формула изобретения

Электронное реле. постоянного тока, содержащее модулитор, вход которого подклю чен к шине входных сигналов, выход- ко входу усилителя переменного напряжения, а управлявший вход вЂ” к шине источника модулирующв го напряжения, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения чувствительнооти и быстродействия, дополнительно введен триггер с логическими элементами ЗИ на вха дах, источник последовательности импульсов с удвоенной частотой модуляции и источник синфазног,о и противофазнаго модулирующего напряжения, причем первые входы логических элементов ЗИ подииочены к выходу усилителя переменного напряжения, вторые входык шине источника последовательности импуль сов с удвоенной частотой модуляции, третий вход первого логического элемента ЗИ соединен с шиной источника модулируюшего на пряжения, а третий вход второго - противофазного модулируюшего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Павленко В. А. Электрические системы регулирования с сигналом связи постояв ного тока, М„Энергия, 1971, с, 224.

2.; Константиновский М, И. Малогабарич ные аналоговые вычислители, М

1966, с. 17, ЙНИИПИ Заказ 3890/1

Тираж 976 Подписное

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