RU220593U1

RU220593U1 - DEVICE FOR CONTROLLING ELECTROMAGNETIC RELAY

Info

Publication number: RU220593U1
Application number: RU2022126255U
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Бабец
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ФОРМ"
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2023-09-25

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может применяться в качестве схемы управления реле в быстродействующих коммутаторах, в том числе при построении автоматизированного оборудования для испытаний электронных компонентов и модулей. Технический результат заключается в уменьшении времени коммутации и отпускания реле при одновременном снижении потерь энергии, затрачиваемой на удержание реле. Технический результат достигается благодаря тому, что предлагаемое устройство для управления электромагнитным реле, имеющим управляющую обмотку (11), содержит: цифровую управляющую схему (1), резистивный делитель напряжения (3) (5) и (6), источник тока, два n-p-n транзистора, диод Шоттки и токоизмерительный резистор. Резистивный делитель напряжения подключен к управляющему выводу схемы (1), а резисторы (3) (5) и (6) соединены последовательно. Источник тока содержит операционный усилитель (7), имеющий положительный вход, подключенный между резисторами (3) и (5) делителя, отрицательный вход, подключенный к токоизмерительному резистору (10). Один из n-p-n транзисторов (4) подключены параллельно резистору (6) делителя, а его база подключена к управляющему выводу схемы (1). Другой n-p-n транзистор (9) эмиттером подключен к отрицательному входу усилителя (7), коллектором – к управляющей обмотке (11), а базой – к выходу усилителя (7). Диод Шоттки (8) подключен параллельно управляющей обмотке (11). Управляющая обмотка подключена между коллектором транзистора (9) и положительным проводом питания. Токоизмерительный резистор (10) подключен между эмиттером транзистора (9) и общим проводом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to electrical engineering and can be used as a relay control circuit in high-speed switches, including when constructing automated equipment for testing electronic components and modules. The technical result consists in reducing the switching and releasing time of the relay while simultaneously reducing the energy losses spent on holding the relay. The technical result is achieved due to the fact that the proposed device for controlling an electromagnetic relay having a control winding (11) contains: a digital control circuit (1), a resistive voltage divider (3) (5) and (6), a current source, two npn transistors , Schottky diode and current-sensing resistor. A resistive voltage divider is connected to the control terminal of the circuit (1), and resistors (3), (5) and (6) are connected in series. The current source contains an operational amplifier (7) having a positive input connected between resistors (3) and (5) of the divider, a negative input connected to the current measuring resistor (10). One of the npn transistors (4) is connected in parallel to the resistor (6) of the divider, and its base is connected to the control terminal of the circuit (1). Another npn transistor (9) is connected with its emitter to the negative input of the amplifier (7), with its collector - to the control winding (11), and with its base - to the output of the amplifier (7). The Schottky diode (8) is connected in parallel to the control winding (11). The control winding is connected between the collector of the transistor (9) and the positive power wire. The current measuring resistor (10) is connected between the emitter of the transistor (9) and the common wire. 2 salary f-ly, 2 ill.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD

Предлагаемое устройство может применяться для управления реле в коммутаторах, в том числе при построении автоматизированного тестового оборудования для испытаний электронных компонентов и модулей. The proposed device can be used to control relays in switches, including when building automated test equipment for testing electronic components and modules.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE ART

Известно устройство для управления электромагнитным реле, содержащее усилитель мощности, выходной вывод которого соединен с одним из выводов обмотки электромагнитного реле, отличающееся тем, что другой вывод обмотки электромагнитного реле соединен с входным выводом датчика тока, характеристика выходной цепи которого соответствует характеристике двухбазового диода, при этом выходной вывод датчика тока соединен с входным выводом усилителя мощности и через резистор соединен с входным выводом устройства, а между общей шиной и выходным выводом усилителя мощности включен диод встречно относительно выходного напряжения усилителя мощности (патент РФ на изобретение № 2121190), техническим результатом которого является возможность изменения в широких пределах напряжения питания схемы. Такая возможность достигается за счет управления шириной импульсов напряжения на обмотке реле за счет обратной связи по току, протекающему через обмотку. Повышение скорости коммутации реле при повышенном напряжении питания в указанном патенте не рассматривается. Недостаток известного устройства состоит в том, что оно работает в импульсном режиме, следовательно, может являться источником помех в слаботочных измерительных цепях.A device for controlling an electromagnetic relay is known, containing a power amplifier, the output terminal of which is connected to one of the terminals of the electromagnetic relay winding, characterized in that the other terminal of the electromagnetic relay winding is connected to the input terminal of a current sensor, the characteristic of the output circuit of which corresponds to the characteristic of a double-base diode, while the output pin of the current sensor is connected to the input pin of the power amplifier and is connected through a resistor to the input pin of the device, and between the common bus and the output pin of the power amplifier, a diode is connected counter to the output voltage of the power amplifier (RF patent for invention No. 2121190), the technical result of which is the possibility changes over a wide range of circuit supply voltage. This capability is achieved by controlling the width of the voltage pulses on the relay winding through feedback on the current flowing through the winding. Increasing the relay switching speed at increased supply voltage is not considered in this patent. The disadvantage of the known device is that it operates in pulse mode, therefore, it can be a source of interference in low-current measuring circuits.

Известно устройство для управления электромагнитным реле, содержащее транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включена первая обмотка реле, шунтированная встречным диодом, и замыкающий контакт, в котором параллельно переходу транзисторного ключа эмиттер-коллектор через замыкающий контакт включена дополнительная цепочка, состоящая из резистора и второй обмотки реле, подсоединенной встречно относительно первой (авторское свидетельство СССР № 518818). Устройство характеризуется уменьшенным временем отпускания реле. Недостаток известного устройства состоит в наличии второй встречной обмотки, что усложняет конструкцию реле.A device for controlling an electromagnetic relay is known, containing a transistor switch, the collector circuit of which includes the first winding of the relay, shunted by a counter diode, and a closing contact, in which an additional circuit consisting of a resistor and a second winding is connected parallel to the emitter-collector transition of the transistor switch through the closing contact. relay connected opposite to the first one (USSR author's certificate No. 518818). The device is characterized by reduced relay release time. The disadvantage of the known device is the presence of a second opposing winding, which complicates the design of the relay.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ ESSENCE OF THE UTILITY MODEL

Задача настоящей полезной модели состоит в уменьшении времени коммутации/отпускания реле при одновременном снижении потерь энергии, затрачиваемой на удержание реле в активном состоянии. The objective of this utility model is to reduce the switching/release time of the relay while simultaneously reducing the energy losses spent on keeping the relay in the active state.

Технический результат заключается в уменьшении времени коммутации и отпускания реле при одновременном снижении потерь энергии, затрачиваемой на удержание реле. The technical result consists in reducing the switching and releasing time of the relay while simultaneously reducing the energy losses spent on holding the relay.

Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что предлагаемое устройство для управления электромагнитным реле, имеющим управляющую обмотку (11), характеризующееся тем, что содержит: The above problem is solved due to the fact that the proposed device for controlling an electromagnetic relay having a control winding (11), characterized in that it contains:

цифровую управляющую схему (1), имеющую выходы GPIO1 и GPIO2, digital control circuit (1) having outputs GPIO1 and GPIO2,

резистивный делитель напряжения, подключенный к управляющему выводу GPIO1 схемы (1), содержащий соединенные последовательно резисторы (3), (5) и (6), a resistive voltage divider connected to the control pin GPIO1 of circuit (1), containing resistors (3), (5) and (6) connected in series,

источник тока, содержащий операционный усилитель (7), имеющий положительный вход, подключенный между резисторами (3) и (5) упомянутого делителя, отрицательный вход, подключенный к токоизмерительному резистору (10), и выход, a current source comprising an operational amplifier (7) having a positive input connected between resistors (3) and (5) of said divider, a negative input connected to a current measuring resistor (10), and an output,

транзистор (4), силовые выводы которого подключены параллельно резистору (6) упомянутого делителя, а управляющий вывод подключен к управляющему выводу GPIO2 схемы (1), a transistor (4), the power terminals of which are connected in parallel to the resistor (6) of the mentioned divider, and the control pin is connected to the GPIO2 control pin of the circuit (1),

транзистор (9), управляющий вывод которого подключен к выходу усилителя (7), а отрицательный силовой вывод – к отрицательному входу усилителя (7), transistor (9), the control terminal of which is connected to the output of the amplifier (7), and the negative power terminal is connected to the negative input of the amplifier (7),

диод Шоттки (8), подключенный параллельно упомянутой обмотке (11) катодом к положительному проводу питания, токоизмерительный резистор (10), подключенный между отрицательным силовым выводом транзистора (9) и общим проводом, при этом обмотка (11) подключается между положительным силовым выводом транзистора (9) и положительным проводом питания параллельно диоду Шоттки (8). a Schottky diode (8) connected in parallel with said winding (11) with a cathode to the positive power wire, a current-measuring resistor (10) connected between the negative power terminal of the transistor (9) and the common wire, while the winding (11) is connected between the positive power terminal of the transistor (9) and the positive power wire parallel to the Schottky diode (8).

В одной из частных форм выполнения упомянутые транзисторы (4) и (6) представляют собой полевые n-канальные транзисторы. In one of the particular forms of implementation, the mentioned transistors (4) and (6) are n-channel field-effect transistors.

В еще одной частной форме выполнения упомянутые транзисторы (4) и (6) представляют собой биполярные n-p-n транзисторы. In another particular embodiment, said transistors (4) and (6) are bipolar npn transistors.

Далее устройство, охарактеризованное в общем виде, будет наглядно пояснено на конкретном примере. Below, the device, described in general terms, will be clearly explained using a specific example.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF DRAWING FIGURES

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства. In fig. Figure 1 shows a diagram of the proposed device.

Позициями (2), (3), (5), (6), (10) на фиг. 1 обозначены резисторы. Positions (2), (3), (5), (6), (10) in Fig. 1 indicates resistors.

На фиг. 2 показана форма тока обмотки реле. In fig. Figure 2 shows the current shape of the relay winding.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ UTILITY MODEL DISCLOSURE

Устройство для управления электромагнитным реле работает следующим образом.The device for controlling an electromagnetic relay operates as follows.

На положительном входе ОУ (7) в момент времени t1 возникновения управляющего сигнала с управляющего вывода GPIO1 (см. фиг. 2а) формируется напряжение Uвх = Ugpio1 / (резистор (3) + резистор (5) + резистор (6)) * (резистор (5) + резистор (6)), определяющее задаваемую величину тока обмотки реле I1 = Uвх/резистор (10). At the positive input of the op-amp (7) at time t1 of the appearance of the control signal from the control pin GPIO1 (see Fig. 2a), a voltage Uin = Ugpio1 / (resistor (3) + resistor (5) + resistor (6)) * (resistor (5) + resistor (6)), which determines the specified value of the relay winding current I1 = Uin/resistor (10).

Резистор (10) выбирается таким образом, чтобы задаваемый ток соответствовал максимальному току срабатывания реле, а напряжение между общим проводом и положительным проводом выбирается в 1,5-3 раза выше номинального напряжения обмотки для выбранного реле для увеличения скорости нарастания тока в обмотке в момент включения. The resistor (10) is selected so that the specified current corresponds to the maximum operating current of the relay, and the voltage between the common wire and the positive wire is selected 1.5-3 times higher than the rated winding voltage for the selected relay to increase the rate of rise of the current in the winding at the moment of switching on .

В момент времени t2, подается управляющий сигнал от выхода GPIO2 цифровой управляющей схемы (1) на вход транзистора (4), включенного параллельно резистору нижнего плеча делителя, шунтируя резистор (6). Таким образом, с момента времени t2 напряжение на положительном входе ОУ (7) будет определяться как Uвх = 0,3 В + (Ugpio2 - 0,3 В) * резистор (5) / (резистор (3) + резистор (5)). At time t2, a control signal is supplied from the GPIO2 output of the digital control circuit (1) to the input of the transistor (4), connected in parallel with the resistor of the lower arm of the divider, shunting the resistor (6). Thus, from time t2, the voltage at the positive input of the op-amp (7) will be determined as Uin = 0.3 V + (Ugpio2 - 0.3 V) * resistor (5) / (resistor (3) + resistor (5)) .

Резисторы выбираются таким образом, чтобы с момента времени t1 задаваемый ток обмотки реле был не менее максимального тока замыкания, а, с момента времени t2 – максимального тока удержания (как правило эти токи отличаются в 2-4 раза). Resistors are selected in such a way that, from time t1, the specified relay winding current is not less than the maximum circuit current, and, from time t2, the maximum holding current (as a rule, these currents differ by 2-4 times).

Время между моментами t1-t2 определяется цифровой управляющей схемой (1) и устанавливается опытным путем для выбранного типа реле. The time between moments t1-t2 is determined by the digital control circuit (1) and is established experimentally for the selected relay type.

Технический результат достигается за счет использования повышенного напряжения питания, и, как следствие, повышенной скорости нарастания тока обмотки реле до величины, определяемой источником тока. Отпускание реле также происходит быстрее за счет того, что в процессе выключения реле ток обмотки спадает с уровня, близкого максимальному току удержания. The technical result is achieved through the use of an increased supply voltage, and, as a consequence, an increased rate of increase in the relay winding current to a value determined by the current source. The release of the relay also occurs faster due to the fact that during the process of turning off the relay, the winding current drops from a level close to the maximum holding current.

Claims

1. A device for controlling an electromagnetic relay having a control winding (11), characterized in that it contains: a digital control circuit (1) having outputs GPIO1 and GPIO2,

a resistive voltage divider connected to the control pin GPIO1 of circuit (1), containing resistors (3), (5) and (6) connected in series,

a current source comprising an operational amplifier (7) having a positive input connected between resistors (3) and (5) of said divider, a negative input connected to a current measuring resistor (10), and an output,

a transistor (4), the power terminals of which are connected in parallel to the resistor (6) of the mentioned divider, and the control pin is connected to the control pin GPIO2 of the circuit (1), a transistor (9), the control pin of which is connected to the output of the amplifier (7), and the negative power pin – to the negative input of the amplifier (7),

a Schottky diode (8) connected in parallel with said winding (11) with a cathode to the positive power wire, a current-measuring resistor (10) connected between the negative power terminal of the transistor (9) and the common wire, while the winding (11) is connected between the positive power terminal of the transistor (9) and the positive power wire parallel to the Schottky diode (8).

2. The device of claim 1, characterized in that transistors (4) and (6) are n-channel field-effect transistors.

3. The device of claim 1, characterized in that transistors (4) and (6) are bipolar n-p-n transistors.