RU2092955C1 - Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) - Google Patents
Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092955C1 RU2092955C1 RU9494013203A RU94013203A RU2092955C1 RU 2092955 C1 RU2092955 C1 RU 2092955C1 RU 9494013203 A RU9494013203 A RU 9494013203A RU 94013203 A RU94013203 A RU 94013203A RU 2092955 C1 RU2092955 C1 RU 2092955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- output
- network
- key
- pulse
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/242—Home appliances
- Y04S20/246—Home appliances the system involving the remote operation of lamps or lighting equipment
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и электротехнике и наиболее эффективно может быть использовано при реализации автоматических устройств, осуществляющих периодическое включение и выключение с временной задержкой двухполюсной нагрузки в цепях переменного тока, в первую очередь осветительных приборов в жилых и производственных помещениях. The invention relates to automation and electrical engineering and can be most effectively used in the implementation of automatic devices that periodically turn on and off with a time delay of the bipolar load in alternating current circuits, primarily lighting devices in residential and industrial premises.
Известно, что существуют значительные непроизводительные затраты электроэнергии на освещение проходных помещений зданий, в первую очередь коридоров, лестниц и лестничных площадок. При этом суммарное полезное время работы составляет несколько процентов от общего времени освещения. Для решения этой проблемы необходимо создание устройств, осуществляющих автоматическое включение освещения и задержку момента его выключения на интервал до 3-5 мин и более. It is known that there are significant unproductive energy costs for lighting walkways of buildings, primarily corridors, stairs and landings. In this case, the total useful time is several percent of the total lighting time. To solve this problem, it is necessary to create devices that automatically turn on the lighting and delay the moment it turns off for an interval of up to 3-5 minutes or more.
Известны устройства для управления нагрузкой, в первую очередь реле времени, большинство из которых содержит исполнительный элемент (электромагнитное реле, полупроводниковый ключ), управляемый пороговым элементом с времязадающей RC-цепью. Known devices for controlling the load, primarily a time relay, most of which contain an actuating element (electromagnetic relay, semiconductor switch) controlled by a threshold element with a timing RC circuit.
Общими недостатками этих устройств являются нестабильность временного интервала при значительных временах выдержки (что связано с использованием микротоков в циклах заряд разряд емкости), значительные габариты (поскольку для времязадающей цепи требуются конденсаторы большой емкости, а электронная схема питается от отдельного выпрямителя, содержащего трансформатор), трудности организации дистанционного управления устройством (поскольку его включение в большинстве случаев осуществляется за счет принудительного разряда емкости через замыкаемый ключ и при выносе этого ключа на значительное расстояние от электронной схемы возникают наводки на высокоомную времязадающую цепь, что может привести к ложным срабатываниям порогового устройства). Пример подобного устройства приведен в (1). The common disadvantages of these devices are the instability of the time interval with significant exposure times (which is associated with the use of microcurrents in charge-discharge cycles), considerable dimensions (since high-capacity capacitors are required for the timing circuit, and the electronic circuit is powered by a separate rectifier containing a transformer), difficulties organization of remote control of the device (since its inclusion in most cases is carried out due to the forced discharge of the capacitance of the key and closable removal of this key at a considerable distance from the electronic circuit having high-impedance route guidance of the timing circuit, which may cause a false alarm threshold device). An example of such a device is given in (1).
Известны времязадающие устройства, в основе которых лежат счетчики импульсов. Их достоинствами являются отсутствие времязадающих цепей, высокая точность установки и стабильность временного интервала. Known timing devices, which are based on pulse counters. Their advantages are the absence of timing chains, high installation accuracy and stability of the time interval.
Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) является цифровое реле времени, представленное в (2), которое содержит последовательно включенные генератор импульсов, ключ, первый RS-триггер и исполнительное устройство, а также счетчик импульсов, второй RS-триггер, резистор и нормально разомкнутый электрический контакт, при этом выход ключа подсоединен к S-входу первого RS-триггера, счетный вход счетчика дополнительно подсоединен к выходу ключа, выход счетчика подключен к S-входу второго RS-триггера, прямой и инверсный выходы которого соответственно подсоединены к соединенным вместе управляющему входу ключа и R-входу первого RS-триггера и R-входу счетчика, соединенные вместе клеммы электрического контакта и резистора подсоединены к R-входу второго RS-триггера, а вторые клеммы резистора и электрического контакта подсоединены соответственно к потенциальной клемме источника питания и к общей шине питания. The closest in technical essence device (prototype) is a digital time relay, presented in (2), which contains a pulse generator, a key, a first RS-trigger and an actuator, as well as a pulse counter, a second RS-trigger, a resistor and normal open electrical contact, while the output of the key is connected to the S-input of the first RS-trigger, the counter input of the counter is additionally connected to the output of the key, the output of the counter is connected to the S-input of the second RS-trigger, direct and inverse output which respectively are connected to the control input of the key and the R-input of the first RS-trigger and the R-input of the counter connected together, the terminals of the electrical contact and the resistor connected together are connected to the R-input of the second RS-trigger, and the second terminals of the resistor and electric contact are connected respectively to potential power supply terminal and to the common power bus.
Достоинством указанного устройства является высокая стабильность интервала задержки (определяемая стабильностью используемого генератора импульсов), неограниченная величина интервала задержки, которая при заданной частоте следования импульсов определяется только разрядностью счетчика. The advantage of this device is the high stability of the delay interval (determined by the stability of the used pulse generator), unlimited value of the delay interval, which at a given pulse repetition rate is determined only by the digit capacity of the counter.
Недостатком известного устройства является использование в качестве исполнительного элемента электромагнитного реле, что снижает надежность устройства из-за низкой надежности реле (подгорание, окисление контактов). A disadvantage of the known device is the use of an electromagnetic relay as an actuator, which reduces the reliability of the device due to the low reliability of the relay (burning, oxidation of contacts).
Вторым недостатком известного устройства, проявляющимся при его работе с выносными электрическими контактами (организации дистанционного управления), является необходимость питания электронной схемы от отдельного источника, изолированного от сети, поскольку в противном случае цепи управления оказываются под сетевым потенциалом, что повышает требования к их электроизоляции, следовательно, повышается их стоимость, повышается опасность поражения электрическим током при нарушении изоляции. При питании устройства от отдельного источника исключается возможность выполнения цепей управления одиночным проводом (использование в качестве возвратного провода сетевой электропроводки), применение двухпроводных линий увеличивает общую стоимость устройства. Необходимость в электрически изолированном источнике питания усложняет устройство и повышает его стоимость из-за включения в его состав разделяющего трансформатора. The second disadvantage of the known device, which manifests itself when it works with external electrical contacts (organization of remote control), is the need to power the electronic circuit from a separate source isolated from the network, because otherwise the control circuits are under network potential, which increases the requirements for their electrical insulation, consequently, their cost rises, the risk of electric shock increases in case of insulation failure. When the device is powered from a separate source, the possibility of performing single-wire control circuits (using network wiring as a return wire) is excluded; the use of two-wire lines increases the total cost of the device. The need for an electrically isolated power source complicates the device and increases its cost due to the inclusion of a separating transformer.
Третьим недостатком данного устройства является невозможность его включения (следовательно, включения освещения) при нарушении (обрыве) во внешних цепях дистанционного управления (поскольку применены нормально разомкнутые электрические контакты), что снизит эффект при массовом использовании устройства. The third disadvantage of this device is the inability to turn it on (therefore, turn on the light) in case of a violation (break) in the external remote control circuits (since normally open electrical contacts are used), which will reduce the effect during mass use of the device.
Указанные недостатки затрудняют использование указанного устройства для целей автоматического управления нагрузкой в цепи переменного тока при массовом применении. These disadvantages make it difficult to use the specified device for the purpose of automatic control of the load in the AC circuit during mass application.
Цель изобретения экономия электроэнергии, повышение технологичности устройства и его электробезопасности при эксплуатации. The purpose of the invention is energy saving, improving the manufacturability of the device and its electrical safety during operation.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока, содержащее первый ключ, второй ключ, а также счетчик импульсов, при этом первый вывод первого ключа соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод нагрузки подключен к первой клемме однофазной сети переменного тока, второй вывод первого ключа подключен ко второй клемме этой сети, а вход счетчика импульсов и выход его последнего разряда подсоединены соответственно к выходу и управляющему входу второго ключа, введены первый ограничитель напряжений, первый, второй и третий выводы которого подключены соответственно к первой клемме сети, второй клемме сети и входу второго ключа, включенные последовательно первый формирователь импульсов и усилитель мощности, вход первого формирователя импульсов дополнительно подключен к выходу второго ключа, а выход усилителя мощности подключен к управляющему выводу первого ключа, источник питания, первый и второй выводы которого дополнительно подключены соответственно к третьему выводу первого ограничителя напряжения и второй клемме сети, последовательно соединенные второй ограничитель напряжения и второй формирователь импульсов, выход второго формирователя импульсов подключен к входу сброса счетчика импульсов, последовательно соединенные первый резистор, N электрических контактов (N≥1) и второй резистор, второй вывод первого резистора подключен ко второй клемме сети, а второй вывод второго резистора подключен ко входу второго ограничителя напряжения, при этом третий вывод источника питания и вторая клемма сети являются соответственно первой и второй клеммами питания второго ключа, второго ограничителя напряжения, первого и второго формирователей импульсов, усилителя мощности и счетчика импульсов. This goal is achieved in that in a device for automatically controlling a bipolar load in an alternating current circuit containing a first key, a second key, and also a pulse counter, while the first output of the first key is connected to the first output of the load, the second output of the load is connected to the first single-phase terminal AC power, the second output of the first key is connected to the second terminal of this network, and the input of the pulse counter and the output of its last discharge are connected respectively to the output and control input of the second key a, the first voltage limiter is introduced, the first, second and third conclusions of which are connected respectively to the first network terminal, the second network terminal and the second key input, the first pulse shaper and the power amplifier are connected in series, the input of the first pulse shaper is additionally connected to the output of the second switch, and the output of the power amplifier is connected to the control terminal of the first key, the power source, the first and second conclusions of which are additionally connected respectively to the third terminal of the first will limit For voltage and the second terminal of the network, the second voltage limiter and the second pulse shaper are connected in series, the output of the second pulse shaper is connected to the pulse counter reset input, the first resistor, N electrical contacts (N≥1) and the second resistor are connected in series, the second output of the first resistor is connected to the second terminal of the network, and the second terminal of the second resistor is connected to the input of the second voltage limiter, while the third terminal of the power source and the second terminal of the network are respectively but the first and second terminals of the second power switch, the second voltage limiter, the first and second pulse shaping, power amplifier and a pulse counter.
Такое техническое решение позволяет реализовать автоматическое управление нагрузкой в цепи переменного тока с экономией электроэнергии за счет выполнения следующих условий:
нагрузка автоматически включается на некоторый необходимый временной интервал, после чего происходит ее автоматическое выключение;
управление работой нагрузки осуществляется дистанционно за счет организации сети управляющих датчиков положения, в качестве которых используются электрические контакты; количество датчиков не ограничено;
сеть датчиков подключена к сетевой проводке через высокоомные резисторы, что исключает необходимость в изолированном источнике для питания электронной части устройства и повышает электробезопасность устройства при эксплуатации; снижаются требования к качеству изоляции внешней цепи дистанционного управления;
источник питания может быть выполнен по безтрансформаторной схеме, что повышает технологичность устройства.This technical solution allows you to implement automatic load control in the AC circuit with energy savings due to the following conditions:
the load is automatically switched on for some necessary time interval, after which it automatically turns off;
load operation is controlled remotely by organizing a network of control position sensors, which are used as electrical contacts; the number of sensors is not limited;
the sensor network is connected to the network wiring through high-resistance resistors, which eliminates the need for an isolated source to power the electronic part of the device and increases the electrical safety of the device during operation; reduced requirements for the quality of insulation of the external remote control circuit;
the power source can be made on a transformerless circuit, which increases the manufacturability of the device.
Указанный режим может быть реализован при использовании в качестве первого ключа полупроводникового управляемого ключа на основе тиристора либо симметричного тиристора. При этом частота импульсов, управляющих первым ключом, для рассмотренных вариантов устройства будет равна частоте питающей сети, а мощность, выделяемая в нагрузке, будет составлять 0,5 от ее номинальной мощности, что не всегда допустимо. В известных устройствах указанный недостаток устраняется за счет выполнения управляемого полупроводникового ключа по схеме диодного мостового выпрямителя с включением тиристора в диагональ моста со стороны цепей постоянного напряжения (3). The specified mode can be implemented when using as a first key a semiconductor controlled key based on a thyristor or a symmetric thyristor. In this case, the frequency of the pulses controlling the first key for the considered variants of the device will be equal to the frequency of the mains, and the power allocated to the load will be 0.5 of its rated power, which is not always permissible. In known devices, this drawback is eliminated by performing a controlled semiconductor switch according to the scheme of a diode bridge rectifier with the inclusion of a thyristor in the diagonal of the bridge from the side of the DC voltage circuits (3).
Однако в этом случае увеличиваются непроизводительные потери за счет тепловыделения в диодах выпрямительного моста, повышается сложность устройства, снижается его надежность. Режим передачи в нагрузку номинальной мощности может быть реализован при использовании в качестве первого ключа симметричного тиристора, однако при этом частота управляющих импульсов должна быть равна удвоенной частоте сети. However, in this case, unproductive losses due to heat generation in the rectifier bridge diodes increase, the complexity of the device increases, and its reliability decreases. The mode of transferring rated power to the load can be realized when using a symmetric thyristor as the first key, however, the frequency of the control pulses should be equal to twice the network frequency.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока, содержащее первый ключ, второй ключ, а также счетчик импульсов, при этом первый вывод первого ключа соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод нагрузки подключен к первой клемме однофазной сети переменного тока, второй вывод первого ключа подключен ко второй клемме этой сети, а вход счетчика импульсов и выход его последнего разряда подсоединены соответственно к выходу и управляющему входу второго ключа, введены первый ограничитель напряжений, первый, второй и третий выводы которого подключены соответственно к первой клемме сети, второй клемме сети и входу второго ключа, включенные последовательно удвоитель частоты следования импульсов, первый формирователь импульсов дополнительно подключен к выходу второго ключа, а выход усилителя мощности подключен к управляющему выводу первого ключа, источник питания, первый и второй выводы которого дополнительно подключены соответственно к третьему выводу первого ограничителя напряжения и второй клемме сети, последовательно соединенные второй ограничитель напряжения и второй формирователь импульсов, выход второго формирователя импульсов подключен к входу сброса счетчика импульсов, последовательно соединенные первый резистор, N электрических контактов (N≥1) и второй резистор, второй вывод первого резистора подключен ко второй клемме сети, а второй вывод второго резистора подключен ко входу второго ограничителя напряжения, при этом третий вывод источника питания и вторая клемма сети являются соответственно первой и второй клеммами питания второго ключа, второго ограничителя напряжения, первого и второго формирователей импульсов, усилителя мощности, счетчика импульсов и удвоителя частоты следования импульсов. This goal is achieved in that in a device for automatically controlling a bipolar load in an alternating current circuit containing a first key, a second key, and also a pulse counter, while the first output of the first key is connected to the first output of the load, the second output of the load is connected to the first single-phase terminal AC power, the second output of the first key is connected to the second terminal of this network, and the input of the pulse counter and the output of its last discharge are connected respectively to the output and control input of the second key a, the first voltage limiter is introduced, the first, second and third conclusions of which are connected respectively to the first terminal of the network, the second terminal of the network and the input of the second key, the pulse doubler is connected in series, the first pulse shaper is additionally connected to the output of the second switch, and the output of the power amplifier connected to the control terminal of the first key, the power source, the first and second conclusions of which are additionally connected respectively to the third terminal of the first voltage limiter and watts to the second network terminal, the second voltage limiter and the second pulse shaper are connected in series, the second pulse shaper output is connected to the pulse counter reset input, the first resistor, N electrical contacts (N≥1) and the second resistor are connected in series, the second terminal of the first resistor is connected to the second terminal network, and the second terminal of the second resistor is connected to the input of the second voltage limiter, while the third terminal of the power source and the second terminal of the network are respectively the first and second power terminals of the second switch, the second voltage limiter, the first and second pulse shapers, a power amplifier, a pulse counter and a pulse doubler.
Такое техническое решение позволяет передать в нагрузку мощность, равную ее номинальной мощности при минимальных непроизводительных потерях энергии за счет установки последовательно с нагрузкой только одного полупроводникового элемента симистора. Such a technical solution makes it possible to transfer power equal to its rated power to the load with minimal unproductive energy losses due to the installation of only one semiconductor element of the triac in series with the load.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для автоматического управления нагрузкой в цепи переменного тока в первом варианте исполнения; на фиг.2 структурная электрическая схема устройства для автоматического управления нагрузкой в цепи переменного тока во втором варианте исполнения. Figure 1 presents the structural electrical diagram of a device for automatically controlling the load in the AC circuit in the first embodiment; figure 2 structural electrical diagram of a device for automatically controlling the load in the AC circuit in the second embodiment.
Устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока (фиг.1) содержит первый и второй ключи 1 и 2 (при этом первый ключ 1 осуществляет управление внешней двухполюсной нагрузкой 3), первый и второй ограничителя напряжения 4 и 5, первый и второй формирователи импульсов 6 и 7, усилитель мощности 8, счетчик импульсов 9, источник питания 10, первый и второй резисторы 11 и 12, а также N электрических контактов 13-i (1≅i≅N), при этом первый вывод первого ключа 1 соединен с первым выводом нагрузки 3, второй вывод нагрузки 3 подключен к первой клемме однофазной сети переменного тока, а второй вывод первого ключа 1 подключен ко второй клемме этой сети, первый, второй и третий выводы первого ограничителя напряжения 4 подключены соответственно к первой клемме сети, второй клемме сети и входу второго ключа 2, второй ключ 2, первый формирователь импульсов 6 и усилитель мощности 8 включены последовательно, выход усилителя мощности 8 подключен к управляющему выводу первого ключа 1, вход счетчика импульсов 9 дополнительно подключен к выходу второго ключа 2, а выход последнего разряда счетчика импульсов 9 подключен к управляющему входу второго ключа 2, первый вывод источника питания 10 подключен дополнительно к третьему выводу первого ограничителя напряжения 4, а второй вывод источника питания 10 подключен ко второй клемме сети, последовательно соединенные первый резистор 11, электрические контакты 13-i, второй резистор 12, второй ограничитель напряжения 5 и второй формирователь импульсов 7 включены между второй клеммой сети и входом сброса счетчика импульсов 9, при этом третий вывод источника питания 10 и вторая клемма сети являются соответственно первой и второй клеммами питания второго ключа 2, второго ограничителя напряжения 5, первого и второго формирователей импульсов 6 и 7, усилителя мощности 8 и счетчика импульсов 9. A device for automatically controlling a bipolar load in an alternating current circuit (Fig. 1) contains the first and second switches 1 and 2 (the first switch 1 controls the external bipolar load 3), the first and
Первый ключ 1 может быть выполнен на основе тиристора либо симметричного тиристора. При этом анод, катод и управляющий электрод тиристора являются соответственно первым, вторым и управляющим выводами первого ключа 1. The first key 1 can be made on the basis of a thyristor or a symmetric thyristor. In this case, the anode, cathode and control electrode of the thyristor are respectively the first, second and control terminals of the first key 1.
Второй ключ 2 может быть выполнен на основе последовательно включенных логических элементов 2И-НЕ и НЕ. При этом входы элемента 2И-НЕ являются соответственно входом и управляющим входом второго ключа 2, выход элемента НЕ является выходом второго ключа 2. The
Нагрузкой 3 может являться любой двухполюсник в цепи переменного тока, например нагревательный элемент, осветительный прибор, электродвигатель и т. п. При этом полюса нагрузки являются ее первым и вторым выводами. Load 3 can be any bipolar in an alternating current circuit, for example, a heating element, a lighting fixture, an electric motor, etc. In this case, the load poles are its first and second terminals.
Первый ограничитель напряжения 4 может быть выполнен по схеме последовательно включенных резистора и стабилитрона. При этом свободный вывод резистора, свободный вывод стабилитрона и их общая точка являются соответственно первым, вторым и третьим выводами первого ограничителя напряжения 4. The
Второй ограничитель напряжения 5 может быть выполнен по схеме двух последовательно включенных полупроводниковых диодов, в режиме обратного смещения. При этом свободные выводы диодов являются соответственно первым и вторым выводами питания ограничителя напряжения 5, а их общая точка входом и выходом второго ограничителя напряжения 5. The
Первый формирователь импульсов 6 может быть выполнен по любой известной схеме ждущего генератора коротких импульсов. The first pulse shaper 6 can be performed according to any known circuit of the waiting short pulse generator.
Второй формирователь импульсов 7 может быть выполнен по схеме цифрового инвертора. The
Усилитель 8 выполнен по схеме импульсного усилителя тока. The amplifier 8 is made according to the scheme of a pulsed current amplifier.
Счетчик импульсов 9 выполнен по схеме двоичного L разрядного счетчика (L≥1) со сбросом в ноль, при этом счетный вход триггера первого разряда, инверсный выход триггера последнего разряда и соединенные вместе выводы сброса всех триггеров являются соответственно входом, выходом последнего разряда и входом сброса счетчика импульсов 9. The pulse counter 9 is made according to the scheme of the binary L bit counter (L≥1) with a reset to zero, while the counting input of the trigger of the first discharge, the inverse output of the trigger of the last discharge and the reset terminals of all the triggers connected together are the input, output of the last discharge and reset input, respectively pulse counter 9.
Источник питания 10 может быть выполнен по схеме последовательно включенных полупроводникового диода и емкости. При этом свободные выводы диода, емкости и их общая точка являются соответственно первым, вторым и третьим выводами источника питания 10. The
Из N контактов 13-i произвольно выбранные контакты общим числом M (N≥M≥1) могут являться магнитоуправляемыми нормальноразомкнутыми, а K контактов (N-M≥K≥0) могут являться механически управляемыми нормально замкнутыми. Магнитоуправляемые контакты могут быть реализованы на основе нормально разомкнутых герметичных контактов (герконов). Механически управляемые контакты могут быть реализованы на основе нормально замкнутых электрических кнопок. Out of N contacts 13-i, randomly selected contacts with the total number M (N≥M≥1) can be magnetically controlled normally open, and K contacts (N-M≥K≥0) can be mechanically controlled normally closed. Magnetically controlled contacts can be implemented on the basis of normally open sealed contacts (reed switches). Mechanically controlled contacts can be implemented on the basis of normally closed electrical buttons.
Устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока работает следующим образом. A device for automatically controlling a bipolar load in an AC circuit operates as follows.
Однофазное переменное напряжение сети (например, напряжение 220 В, частота сети 50 Гц) ограничивается с двух сторон первым ограничителем напряжения 4, в результате чего на его выходе образуется последовательность однополярных импульсов (например, амплитудой 12 В). Эта последовательность импульсов поступает на вход источника питания 10, который осуществляет функции выпрямления и сглаживания напряжения, в результате чего вырабатывается постоянное напряжение относительно второй клеммы сети (например, 12 В), питающее элементы устройства, а именно второй ограничитель напряжения 5, первый и второй формирователи импульсов 6 и 7, второй ключ 2, усилитель мощности 8 и счетчик импульсов 9. Последовательность импульсов с выхода первого ограничителя напряжения 4 поступает также на вход второго ключа 2, состояние которого определяется управляющим потенциалом, поступающим на его управляющий вход с выхода последнего разряда счетчика импульсов 9. A single-phase alternating voltage of the network (for example, voltage 220 V, frequency of the network 50 Hz) is limited on both sides by the
В случае когда хотя бы один из N контактов 13-i разомкнут, на цепь, подключенную ко входу резистора 12, наводится переменное напряжение сети, которое ограничивается с двух сторон вторым ограничителем напряжения 5 и поступает на вход второго формирователя импульсов 7. Этот формирователь реализован на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - диэлектрик полупроводник, в связи с чем обладает высоким входным сопротивлением, большим, чем суммарное сопротивление резисторов 11 и 12. В результате переменное напряжение с частотой сети, наводимое на вход второго формирователя 7, оказывается достаточным для его срабатывания, и на его выходе появляется последовательность импульсов, которые, воздействуя с частотой сети на вход сброса счетчика импульсов 9, производят его непрерывную начальную установку. В результате на выходе счетчика импульсов 9 имеется "разрешающий" потенциал, под действием которого второй ключ 2 находится в открытом состоянии и импульсы с выхода первого ограничителя 4 поступают через второй ключ 2 на вход первого формирователя импульсов 6, который по передним фронтам входных импульсов вырабатывает на своем выходе короткие импульсы (например, длительностью 30 мкс). Последовательность этих импульсов поступает на вход усилителя мощности 8. С выхода усилителя мощности 8 усиленные импульсы поступают на управляющий вход первого ключа 1, в качестве которого используется тиристор, вызывая его отпирание в течение каждой второй полуволны переменного напряжения сети. В результате через нагрузку 3 протекает ток, определяемый ее сопротивлением. Такое состояние сохраняется сколь угодно долго, до тех пор, пока разомкнут хотя бы один из N контактов 13-i. In the case when at least one of the N contacts 13-i is open, an alternating voltage is induced on the circuit connected to the input of the resistor 12, which is limited on both sides by the
При замыкании всех контактов 13-i вход второго ограничителя импульсов 5 шунтируется цепью, состоящей из резисторов 11, 12 и последовательно включенных замкнутых контактов 13-i. В результате амплитуда переменного напряжения, наводимого на вход второго формирователя импульсов 7, уменьшается и оказывается недостаточной для его срабатывания и как следствие прекращается сброс счетчика импульсов 9, который начинает вести счет импульсов, поступающих на его вход с выхода второго ключа 2. При счете определенного числа импульсов, соответствующего заданной временной задержке момента выключения нагрузки 3, на выходе последнего разряда счетчика импульсов 9 появляется потенциал, запрещающий при поступлении его на управляющий вход второго ключа 2 прохождение импульсов через этот ключ. Счет импульсов прекращается, и устройство переходит во второе стабильное состояние, при котором ключ 1 запер, а нагрузка 3 выключена. Такое состояние продолжается сколь угодно долго до момента размыкания любого из контактов 13-i, после чего цикл работы устройства повторяется. When all contacts 13-i are closed, the input of the
Таким образом, рассматриваемое устройство позволяет производить задержку момента включения двухполюсной нагрузки на заданный интервал времени, определяемый только разрядностью счетчика 9 (при фиксированной частоте сети). Все активные элементы устройства, за исключением первого ключа 1, могут быть выполнены в интегральной технологии, что значительно снижает габариты и вес устройства. Реализация элементов цифровой техники на основе комплементарных транзисторов со структурой металл диэлектрик полупроводник в интегральном исполнении позволяет существенно снизить энергопотребление устройства в режиме ожидания. Thus, the device in question allows delaying the moment of switching on the bipolar load for a predetermined time interval, which is determined only by the digit capacity of counter 9 (at a fixed network frequency). All active elements of the device, with the exception of the first key 1, can be performed in integrated technology, which significantly reduces the dimensions and weight of the device. The implementation of the elements of digital technology based on complementary transistors with a metal dielectric semiconductor structure in integrated design can significantly reduce the power consumption of the device in standby mode.
Рассмотрим некоторые особенности устройства. Consider some features of the device.
Подключение цепи последовательно включенных контактов 13-i к сети и к элементам устройства через высокоомные резисторы 11 и 12 (например, сопротивлением по 1 000 000 Ом), позволяет обеспечить требуемую электроизоляцию этой цепи и безопасность работы устройства, существенно снижаются требования, предъявляемые к электроизоляции контактов 13-i при их монтаже. При эксплуатации устройства его электронные узлы размещают в любом удобном месте, а контакты 13-i, являющиеся по существу датчиками положения, размещают в местах, в которых на них осуществляется управляющее воздействие. При этом общая длина цепи не сказывается на работоспособности устройства. Более того, точкой подключения резистора 11 ко второй клемме сети может быть любая точка соответствующего электрического провода этой сети, например точка, значительно удаленная от места размещения самого устройства (в этом случае роль возвратного проводника выполняет провод электропроводки). Connecting the circuit of 13-i contacts connected in series to the network and to the device elements through high-resistance resistors 11 and 12 (for example, with a resistance of 1,000,000 Ohms each) allows you to ensure the required electrical insulation of this circuit and the safety of the device, significantly reducing the requirements for electrical insulation of contacts 13-i during their installation. During operation of the device, its electronic components are placed in any convenient place, and the contacts 13-i, which are essentially position sensors, are placed in places in which they are controlled. In this case, the total chain length does not affect the operability of the device. Moreover, the point of connection of the resistor 11 to the second terminal of the network can be any point of the corresponding electric wire of this network, for example, a point far removed from the location of the device itself (in this case, the role of the returning conductor is played by the electrical wiring).
Рассматриваемое устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока может быть применено для решения различных задач автоматики. Один из наиболее эффективных вариантов применения - включение и выключение освещения во внутренних проходных помещения зданий - лестничных площадках, коридорах и т.п. В этом случае в качестве нагрузки 3 используется один или несколько осветительных приборов, из N электрических контактов 13-i M магнитоуправляемых контактов (N≥M≥1) размещаются на M дверных проемах, выходящих в освещаемое помещение, при этом на соответствующим M дверях располагаются постоянные магниты, воздействующие при закрывании дверей на соответствующие магнитоуправляемые контакты 13-i, а остальные K (N-M≥K≥0) нормально замкнутых контактов, управляемых механически, устанавливаются в местах, допускающих воздействие на эти контакты людей, находящихся в освещаемом помещении. В этом случае рассматриваемое устройство работает следующим образом. В нормальном состоянии все двери закрыты, все контакты 13-i замкнуты, нагрузка 3 обесточена, освещение выключено. При открывании любой двери размещенный на ней магнит выходит из зоны взаимодействия с соответствующим магнитоуправляемым контактом 13-i, в результате чего контакт размыкается и устройство переходит во второе стабильное состояние (как описано выше), включается нагрузка 3 включается освещение. Нагрузку 3 также можно включить, нажав на любой из K механически управляемых контактов 13-i (в случае, если вход в освещаемое помещение не имеет двери). После закрывания двери либо отпускания механически управляемого контакта 13-i начинается работа устройства в режиме задержки момента выключения, после выдержки заданного временного интервала (например, 5 мин) происходит переход устройства в начальное состояние, освещение выключается. В любой момент интервала задержки ее отсчет может быть начат с начала при нажатии на любой механически управляемый контакт 13-i. The device under consideration for the automatic control of a bipolar load in an alternating current circuit can be used to solve various automation problems. One of the most effective applications is to turn on and off the lighting in the internal walk-through rooms of buildings - stairwells, corridors, etc. In this case, one or several lighting devices are used as load 3, out of N electrical contacts 13-i M magnetically-controlled contacts (N≥M≥1) are placed on M doorways opening into the illuminated room, while the corresponding M doors have constant the magnets that act when closing the doors to the corresponding magnetically controlled contacts 13-i, and the remaining K (NM≥K≥0) normally closed contacts, controlled mechanically, are installed in places that allow people to be affected by these contacts walking in a lighted room. In this case, the device in question works as follows. In the normal state, all doors are closed, all contacts 13-i are closed, load 3 is de-energized, lighting is off. When opening any door, the magnet placed on it leaves the interaction zone with the corresponding magnetically controlled contact 13-i, as a result of which the contact opens and the device goes into the second stable state (as described above), the load 3 is turned on, the lighting is turned on. Load 3 can also be turned on by clicking on any of the K mechanically controlled contacts 13-i (if the entrance to the illuminated room does not have a door). After closing the door or releasing the mechanically controlled contact 13-i, the device starts to work in the delay time switch-off mode, after holding the set time interval (for example, 5 minutes), the device switches to its initial state, the lighting turns off. At any time in the delay interval, its countdown can be started from the beginning by pressing any mechanically controlled contact 13-i.
Как уже указывалось, к недостаткам базового варианта устройства можно отнести недоиспользование номинальной мощности нагрузки 3, поскольку ее включение происходит в течение одной полуволны переменного напряжения. Возможен вариант исполнения устройства для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока, при котором в него введен удвоитель частоты следования импульсов 15, включенный последовательно между выходом второго ключа 2 и входом первого формирователя импульсов 6 (фиг.2). As already indicated, the disadvantages of the basic version of the device include underutilization of the rated power of the load 3, since its inclusion occurs during one half-wave of alternating voltage. An embodiment of a device for automatically controlling a bipolar load in an alternating current circuit is introduced, in which a pulse
Удвоитель частоты следования импульсов 15 может быть выполнен по любой известной схеме. The
Работа устройства в этом варианте исполнения не отличается от работы базового варианта, за исключением того, что в качестве первого ключа используется симметричный тиристор. При этом в нагрузку передается номинальная мощность, определяемая напряжением в сети и сопротивлением нагрузки. The operation of the device in this embodiment does not differ from the operation of the basic version, except that a symmetric thyristor is used as the first key. In this case, the rated power, determined by the voltage in the network and the load resistance, is transferred to the load.
Источники информации
1. Батраков С. Митронов Ю. Реле времени для фотопечати на полевом транзисторе. "Радио", 1978, N 6, с. 26-28.Sources of information
1. Batrakov S. Mitronov Yu. Time relay for photo printing on a field effect transistor. Radio, 1978, No. 6, p. 26-28.
2. Конов К. Цифровое реле времени. "Радио", 1979, N 9, с. 26. 2. Konov K. Digital timer. Radio, 1979, N 9, p. 26.
3. Авторское свидетельство СССР N 788451, H 05 B 39/00, 1980. 3. USSR author's certificate N 788451, H 05 B 39/00, 1980.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494013203A RU2092955C1 (en) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494013203A RU2092955C1 (en) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94013203A RU94013203A (en) | 1995-12-10 |
RU2092955C1 true RU2092955C1 (en) | 1997-10-10 |
Family
ID=20154747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494013203A RU2092955C1 (en) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2092955C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598901C2 (en) * | 2010-12-22 | 2016-10-10 | Атлантик Индюстри | Load power supply device with variable electric power consumption |
-
1994
- 1994-04-14 RU RU9494013203A patent/RU2092955C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ж. "Радио". 1990, N 1, с. 61 - 63. Патент ГДР N 153946, кл. H 05 B 37/00, 1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598901C2 (en) * | 2010-12-22 | 2016-10-10 | Атлантик Индюстри | Load power supply device with variable electric power consumption |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR940007080B1 (en) | Electrical load control system | |
CA1093189A (en) | Method and apparatus for heating electrical motors and like devices | |
ES2024295A6 (en) | Electronic circuit for a single phase induction motor starting | |
DE3669423D1 (en) | SELF-MONITORING FAULT CURRENT SWITCH. | |
RU2092955C1 (en) | Device of automatic control over two-pole load in ac circuit (versions) | |
US3337741A (en) | Semiconductor-controlled power circuit having a single-pole, doublethrow switching action | |
US4218648A (en) | Arrangement for reducing no-load current in an energized transformer | |
RU2046543C1 (en) | Electronic commutator of alternating current supply line | |
RU2081771C1 (en) | Time delay device for electric centralized control of points and signals | |
RU2010371C1 (en) | Time relay | |
US4258404A (en) | Fail-safe control circuit, particularly for heating apparatus | |
SU928644A1 (en) | Timer | |
SU1698974A1 (en) | Ac key | |
SU1555759A1 (en) | Automatic switch for protection of load from connection to ac power supply source with intolerable rated voltage | |
SU970690A1 (en) | Ac switch | |
SU1622916A1 (en) | Device for for single energization of thyristor | |
SU1218423A1 (en) | Time relay | |
NZ525729A (en) | Two-wire controlled switching | |
SU432640A1 (en) | DEVICE FOR FORMING. MANUAL PULSES | |
SU1741233A1 (en) | Vice for control over source of light | |
RU2324233C1 (en) | Device for room securing | |
RU2023352C1 (en) | Device for control over electric lighting | |
FR2337973A1 (en) | ALTERNATIVE CURRENT ELECTRONIC POWER SWITCH | |
SU657612A1 (en) | Three-phase ac voltage switching apparatus | |
SU1465989A1 (en) | Electronic switching unit for a.c. network |