SU1483624A1 - Электронный ключ с защитой от наводок переменного тока и перенапр жений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоэлектронике и может быть использовано в цеп х управлени  электронными ключами при частоте срабатывани  ключа меньше частоты наведенного напр жени , в устройствах автоматики. Цель изобретени -повышение надежности работы при наличии наводок переменного тока, защита от перенапр жений любой пол рности при включенном и выключенном питании, упрощение. Устройство содержит транзистор 1, фильтр 2 нижних частот, амплитудный ограничитель 5 по максимуму, резистор 6. Дл  достижени  поставленной цели в устройство введены ключ 13, выключатель питани  11, амплитудный ограничитель 8 по минимуму, резистор 7. На чертеже так же обозначены шины 14, 15 питани , входна  шина 17, источник 12 питани , нагрузка 16, жила 18 кабел . Благодар  вновь введенным элементам и св з м в устройстве обеспечиваетс  сохранение исходного состо ни  транзистора 1 при наличии наводок переменного тока на жиле 18 и ограничение перенапр жений на безопасном уровне. 2 ил.

Description

Фиг. 1

Изобретение относитс  к радиоэлектронике , в частности к импульсной технике, и может быть использовано в цеп х управлени  электронными клю- чами, в устройствах автоматики.

Цель изобретени  - повышение надежности работы при наличии наводок переменного тока, защита от перенапр жений любой пол рности при вклю- чениом и выключенном питании, упрощение схемы.

На фиг.1 изображена электрическа  принципиальна  схема электронного ключа с транзистором, открытым в ис- ходном состо нии; на фиг, 2 - то же, с транзистором, закрытым в исходном состо нии.

Устройство содержит транзистор 1, фильтр 2 нижних частот, который вы- полней на резисторе 3 и конденсаторе 4, амплитудный ограничитель 5 по максимуму, выполненный на диоде, резисторы 6 и 7, амплитудный ограничитель 8 по минимуму, выполненный ча резисторе 9 и диоде 10, выключатель 11 питани , источник 12 пит.а- ни , ключ 13.

Эмиттер-транзистора 1 соединен с общей шиной 14 (см. фиг. 1) или с шиной 15 питани  (см. фиг. 2), коллектор через нагрузку 16 - с шиной 15 (см, фиг, 1) или с шиной 14 (см. фиг.2), База транзистора 1 через фильтр 2 и ограничитель 8, которые включены последовательно, соединена входной шиной 17 устройства. Резистор 7 включен между шинами 17 и 15, ключ 13 включен между шинами 14 и 17 через жилу 18 кабел . Размыкающий контакт выключател  11 соединен с шиной 14, замыкающий - с первым выводом источника 12, второй вывод которого подключен к шине 14, а переключающий контакт соединен с шиной 15. Резистор 3 включен между входом и выходом фильтра 2, конденсатор 4 - Между выходом фильтра 2 и эмиттером транзистора 1. Резистор 9 включен между входом и выходом ограничител  8, диод 10 - между выходом ограничител  8 и шиной 14.. Резистор 6 включен между базой транзистора 1 и выходом фильтра 2, диод 5 включен между входом или выходом фильтра 2 и шиной 15

Электронный ключ (фиг, 1) работает следующим образом.

При подключенном источнике 12 питани  в исходном состо нии транзистор 1 открыт и находитс  в состо нии насыщени  за счет протекани  тока базы по цепи: шина 15 - резисторы 7, 9, 3, 6 - переход база - эмиттер транзистора 1 - шина 14, на шине 17 напр жение близко к напр жению источника 12 питани , конденсатор 4 зар жен до напр жени , равного сумме напр жени  на переходе база - эмиттер транзистора 1 и падени  напр жени  на резисторе 6 за счет тока базы . При замыкании ключа 13 шина 17 соедин етс  с общей шиной 14 через жилу 18 кабел , при этом напр жение на шине 17 скачком уменьшаетс  до нул , т.е. по вл етс  сигнал дл  изменени  состо ни  устройства, конденсатор 4 начинает разр жатьс  по цепи через резисторы 3 и 9 и по цепи через резистор 6 и переход база - эмиттер транзистора 1.

Через некоторое врем , определ емое посто нной времени разр да кон- - денсатора 4 через упом нутые цепи, напр жение на конденсаторе 4 умень- |шаетс  до порогового уровн , при котором транзистор 1 закрываетс . При размыкании ключа 13 напр жение на шине 17 возрастает скачком почти до напр жени  питани , начинаетс  зар д конденсатора 4 через резисторы 7, 9, 3, когда напр жение на нем достигает порогового уровн , открываетс  транзистор 1. Таким образом, при замыкании и размыкании ключа 13 напр жение на шине 17 измен етс  скачком от нул  до напр жени  питани , происходит срабатывание электронного ключа с задержкой времени, определ емой сопротивлени ми резисторов 7, 9, 3, 6 и емкостью конденсатора 4,

Если у правление электронным ключом производитс  по неэкранированной жиле 18 кабел , подключенной к шине 17, то на этой жиле 18, а значит и на шине 17 по вл етс  переменное напр жение или напр жение помех, наведенное из соседних жил кабел  или из соседних кабелей. Величина наведенного напр жени  может достигать нескольких дес тков вольт.

Рассмотрим вли ние наведенного напр жени  на состо ние электронного ключа в исходном состо нии, т.е. при разомкнутом ключе 13, когда транзистор 1 открыт. Положительна  полуволна наведенного напр жени  от ши

514

ны 17 до общей шины 14 проходит по двум цеп м: через резистор 7 - шину 15 - источник 12 питани  и через резисторы 9, 3 - диод 5 - шину 15 - источник 12 питани . За счет прохождени  положительной полуволны через диод 5 происходит быстрый зар д конденсатора 4 до напр жени , равного сумме напр жени  источника 12 питани  и пр мого падени  напр жени  на диоде 5, при этом транзистор 1 остаетс  в состо нии насыщени , т.е. под действием положительной полуволны наведенного напр жени  электронный ключ не измен ет своего исходного состо ни . Отрицательна  полуволна наведенного напр жени  от обще шины 14 до шины 17 проходит также по двум цеп м: через источник 12 питани  - шину 15 - резистор 7 и через диод 10 - резистор 9. За счет прохождени  отрицательной полуволны через диод 10 на нем по вл етс  напр жение отрицательной пол рности, по этому конденсатор 4 начинает разр жатьс  через резистор 3, а также через резистор 6 и переход база-эмитте транзистора 1. Если посто нную времени разр дной цепи выбрать такой, что за врем  действи  отрицательной полуволны напр жение на конденсаторе 4 не упадет до порогового уровн , при котором происходит запирание транзистора 1, то транзистор 1 остаетс  в

состо нии насыщени , а значит и отрицательна  полуволна наведенного напр жени  не измен ет исходного состо ни  электронного ключа. При по влении сигнала, т.е. при замыкани ключа 13, наведенное на жиле 18 нап-- р жение замыкаетс  на общую шину 14 и не оказывает вли ни  на изменившеес  под действием сигнала состо ние электронного ключа.

При небольшое наведенном на шине 17 напр жении, когда его амплитуда . меньше напр жени  отпирани  диодов 1 или 5, это напр жение уменьшаетс  на конденсаторе 4 за счет сглаживающего действи  фильтра 2 и также не измен ет исходное состо ние электронного ключа.

В некоторых применени х предлагаемого электронного ключа возможны , случайные перенапр жени  на шине 17 величиной до сотен вольт, например при попадании на вход сетевых напр жений переменного или посто нного

0

5

0

5

тока. При этом электронный ключ ведет себ  так же, как и при воздействии 1 наводок переменного тока большой амплитуды, отлича сь тем, что при воздействии перенапр жени  посто нно- го тока отрицательной пол рности ключ .срабатывает, если врем  воздействи  11ЭТОГО перенапр жени  больше времени разр да конденсатора 4 до порогового (напр жени , при котором закрываетс  транзистор 1. Ограничение токов на допустимом дл  электронного ключа уровне определ етс  сопротивлением резисторов 7 и 9.

В качестве примера эквивалентного выполнени  предлагаемого устройства можно использовать подключение диода 5 между входом фильтра 2 и шиной 15 питани  (не показано). Преимущество такого включени  - возможность применени  диода 10 на меньшее обратное напр жение, а недостаток - необходимость увеличени  емкости конденсатора 4, так как его зар д при положительной полуволне наводок происходит медленнее и за врем  действи  положительной полуволны он зар жаетс  до меньшего напр жени , из-за чего его разр д до порогового уровн  при отрицательной полуволне проис- .ходит быстрее.

Если наводки переменного тока и перенапр жени  воздействуют на устройство при отключенном источнике 12 питани , то на шине 15 может оказатьс  напр жение больше допустимого, если сопротивление схемы между шинами 15 и 14 имеет значительную величину . Дл  защиты устройства в этом случае шина 15 через переключающий

конта кт выключател  11 соединена с общей 14,

Устройство, изображенное на фиг. 2, работает аналогичным образом, только в исходном состо нии транзистор 1 закрыт, а конденсатор 4 разр жен . При замыкании ключа 13 конденсатор 4 начинает зар жатьс  через резисторы 3 и 9, а при размыкании разр жатьс  через резисторы 7, 9, 3, а также через переход база - эмиттер транзистора 1 и резистор 6. Транзистор 1 открываетс , когда напр жение на конденсаторе 4 при его зар де достигает порогового уровн , и закрываетс , когда напр жение при разр де конденсатора 4 становитс  ниже этого уровн .

0

5

0

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электронный ключ с защитой от наводок переменного тока и перенапр жений , содержащий транзистор, эмиттер которого соединен с первой шиной питани , а коллектор - через нагрузку - с второй шиной питани , фильтр нижних частот, выполненный на первом резисторе и конденсаторе, амплитудный ограничитель по максимуму, выполненный на первом диоде, второй резистор который включен между выходом фильтра нижних частот и базой транзистора, первый резистор включен между входом и выходом фильтра нижних частот, конденсатор включен между выходом фильтра нижних частот и эмиттером транзистора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы при наличии наводок переменного тока, защиты от перенапр жений любой пол рности при включенном и выключенном питании и упроще- ни , введены амплитудный ограничитель по минимуму, выполненный на третьем резисторе и втором диоде,

   четвертый резистор, выключатель питани  и ключ, амплитудный ограничитель по минимуму и фильтр нижних частот соединены последовательно и включены между входной шиной устройства и базой транзистора, третий резистор включен между входом и выходом амплитудного ограничител  по минимуму, второй диод включен между выходом амплитудного ограничител  по минимуму и первой шиной питани , четвертый резистор включен между второй шиной питани  и входной шиной, амплитудный ограничитель по максимуму включен между выходом или входом фильтра нижних частот и второй шиной питани , переключающий контакт выключател  питани  соединен с второй шиной питани , размыкающий контакт соединен с первой шиной питани , а замыкающий контакт - с первым выводом источника питани , второй вывод которого соединен с первой шиной питани , переключающий контакт ключа соединен с первой шиной питани , а замыкающий контакт через жилу кабел  - с входной шиной устройства.

   73