Электронные переключающие устройства

В промышленной автоматике все большее применение находят различные электронные переключающие устройства, которые обладают рядом положительных свойств: отсутствием контактов, что определяет большой срок службы, быстротой срабатывания, высоким ритмом работы и т. д.

Транзисторное переключающее устройство. Это устройство представляет собой двухкаскадный усилитель с глубокой положительной обратной связью (рис. 5.1,а). Положительная об-

Рис. 5.1 Электронные переключающие устройства

ратная связь между транзисторами VT1 и VT2 осуществляется через резистор R1, который включен в цепь эмиттера. При отсутствии сигнала управления U _вх=0 VT1 закрыт, и VT2 открыт и выходной сигнал U _вых; имеет минимальное значение

(U _вых→min).

При подаче на вход VT1 сигнала управления отрицательной полярности он открывается, a VT2 запирается и на выходе появляется напряжение U _вых, которое равно источнику питания E _см. При уменьшении сигнала управления U _вх до определенного значения VT1 закрывается, а транзистор VT2 открывается, при этом U _вых→0, в результате чего схема возвращается в исходное состояние.

Статический триггер. На рис. 5.1, б показана принципиальная схема симметричного триггера, представляющая собой два

усилительных каскада VT1 и VT2 с одинаковыми параметрами. Он может работать в режиме раздельных входов и в режиме общего входа.

При работе в режиме раздельных входов переключение VT1 и VT2 производится подачей импульсов поочередно на Bx1 и Вх2 или подачей импульсов изменяющейся полярности на один из входов.

В исходном состоянии один из транзисторов VT1 или VT2 закрыт. Например, если VT2 закрыт, то напряжение U _BbIX на его коллекторе близко к напряжению питания E_СМ - При этом транзистор VT1 откроется, так как на его базу подан отрицательный потенциал через перекрестную связь от транзистора VT2 и на выходе VT1 имеется минимальное значение выходного напряжения U _BbIX.

При подаче на вход Bx1 управляющего положительного импульса VT1 закроется, a VT2 откроется, т. е. имеет место переключение цепей управления. Следует отметить, что время переключения составляет миллисекунды.

Тиристорный переключатель. Эти переключающие устройства применяются при управлении цепями большой мощности. На рис. 5.1, в приведена схема такого тиристорного переключателя. При отсутствии на входе логического элемента U — НЕ напряжения U _вх=0 оптрон VT1 закрыт и ток нагрузки Я_я=0. При подаче на вход U _вх положительного потенциала (логическая 1) открывается VT1, который открывает тиристор VT2, включенный в диагональ моста выпрямителя В последовательно с нагрузкой, и по нагрузке R_H протекает ток. При снятии сигнала управления (U _вх =0) ток в нагрузке будет протекать до окончания длительности полупериода переменного напряжения (220 В), так как фотодинистор VT1 закроется при значении напряжения равном нулю.

Управление тиристорами можно производить и при помощи конденсатора С1 и диода VD1. На рис. 5.1, г приведена эта схема управления. При положительной фазе переменного напряжения питания U_B и подаче тока сигнала управления на управляющий электрод тиристора VT1 он открывается и по нагрузке R_H потечет ток. Одновременно при этом заряжается конденсатор С1 через диод VD1. При отрицательной фазе переменного напряжения VT1 отключится, но включится тиристор VT2 за счет разряда конденсатора через резистор R1. Таким образом по нагрузке будет постоянно протекать переменный ток.

Фотоэлектрические переключающие устройства. В качестве фотоэлектрического переключающего устройства обычно применяют фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и другие полупроводниковые фотоэлементы. Они преобразуют световой поток в изменение своего сопротивления или генерируют собственную ЭДС (рис. 5.2).

На рис. 5.2, α показана схема фотореле с фоторезистором BLR и реле К1 и К2, которые срабатывают при освещении BLR. В электрическую цепь фоторезистора включена обмотка реле К1. Это реле является промежуточным усилителем. Оно управляет мощным выходным реле К2. При затемнении BLR его сопротивление велико, поэтому ток в цепи катушки реле К1 мал и реле К1 находится в исходном состоянии. При освещении BLR его сопротивление резко падает (в десятки и сотни раз), что приводит к возрастанию тока в цепи катушки реле К1 и

Рис. 5.2. Схемы фотореле

оно срабатывает, а его контакт К1 в цепи реле К2 включает реле К2, которое тоже срабатывает.

В схеме фотореле с фотодиодом (рис. 5.2, б) в качестве промежуточного усилителя применен полупроводниковый усилитель на транзисторе VT, в коллекторную цепь которого включена катушка выходного реле К. При затемнении фотодиода BLD, включенного в цепь в непроводящем направлении, его сопротивление велико и транзистор VT заперт. При освещении фотодиода его сопротивление в непроводящем направлении уменьшается во много раз, что обусловливает возникновение тока в цепи базы и транзистор отпирается, возникающий ток в цепи коллектора обеспечивает срабатывание выходного реле К. Диод VD защищает транзистор VT от перенапряжений при его запирании.

Дата добавления: 2015-08-27