Фотореле

1 Фотореле, яке містить джерело живлення з позитивною і негативною клемами, виконавчий орган, з першим і другим вхідними виводами, перший вхідний вивід, приєднаний до позитивної клеми, датчик, виконаний за схемою лямбда-дюда з анодом і катодом, що містить комплементарну пару польових транзисторів, витоки яких з'єднані, між затвором польового транзистора з каналом птипу і стоком цього польового транзистора, який є анодом, ввімкнений регулювальний резистор, між затвором польового транзистора з каналом р-типу і стоками кожного польового транзистора ввімкне ний перший і другий резистори, яке відрізняється тим, що він додатково містить підсилювальний транзистор, фоточутливий елемент, ввімкнений між затвором польового транзистора з каналом птипу і стоком польового транзистора із каналом ртипу, що є катодом лямбда-дюда, база підсилювального транзистора приєднана до катода лямбдадюда, емітер приєднаний до негативної клеми джерела живлення, колектор приєднаний до другого вхідного виводу виконавчого органа, ВИХІДНІ виводи виконавчого органа призначені для ввімкнення в коло керування об'єкта управління 2 Фотореле за п 1, яке відрізняється тим, що виконавчий орган виконаний в вигляді тиристорного оптрона з випромінювальним світлодюдом, анод якого є першим вхідним виводом, катод світлодюда є другим вхідним виводом, а електроди фототиристора є вихідними виводами виконавчого органа Пристрій відноситься до області електротехніки і може бути використаний для автоматизації управління об'єктами залежно від освітленості Відоме фотореле для управління вуличним освітленням, наприклад ФР-2, яке містить фоторезистор, два транзистори, випрямляч, виконавче реле і струмообмежувальні резистори [Прищеп Л Г Учебник сельского электрика - 3-е изд доп и перераб - М Агропромиздат, 1986 - с 305] Недоліком відомого фотореле є велике електроспоживання як в спрацьованому стані, так і в черговому режимі, що обумовлено великою потужністю споживання вихідного реле і струмообмежувальних резисторів R1, R2 Оскільки в черговому стані транзистор VT2 шунтує котушку реле К, то в резисторах R1, R2 виділяється потужність навіть більша ніж при ввімкненому реле Із-за великого електроспоживання відоме фотореле не може використовуватись для автоматизації управління об'єктами, які живляться від автономних малопотужних джерел, наприклад від акумуляторних або сонячних батарей льним опором, що одержав назву лямбда-дюд через форму своєї вольт-амперної характеристики, створений на однім кристалі за допомогою дифузійних процесів і являє собою комплементарну пару польових транзисторів, сполучених за схемою витоки обох транзисторів один з одним, стік кожного з них із затвором іншого сполучені алюмінієвою металізацією [Гота Кано, Хитоо Иваза, Хиромицу Такаги, Ивао Терамото Лямбда-диод многофункциональный прибор с отрицательным сопротивлением Электроника №13, 1975 - С 4853] Недоліком відомого пристрою є неможливість формування в експлуатаційних умовах необхідної вольт-амперної характеристики, що не дозволяє його використовувати в схемах автоматизації управління об'єктами залежно від освітленості Відомий також багатофункціональний напівпровідниковий прилад із негативним диференціа Найбільш близьким за технічною сутністю , до описаного вибрано пристрій для телеконтролю температури [Патент 49232А Україна МПК G01K7/16 - Пристрій для телеконтролю температури - Бюлетень Промислова власність - 2001 №10], який містить термочутливий елемент, джерело живлення, конденсатор, резистори, комплементарну пару польових транзисторів, витоки яких (О о ю (О 61506 з єднані, стік польового транзистора р-типу з єднаний з негативною клемою джерела живлення, між затвором польового транзистора n-типу і стоком польового транзистора р-типу кожної комплементарної пари включений термочутливий елемент із позитивним температурним коефіцієнтом, між затвором польового транзистора із каналом n-типу і його стоком включений регулювальний резистор, між затвором польового транзистора р-типу і стоками кожного польового транзистора, що утворюють комплементарну пару, включені резистори, стоки польових транзисторів n-типу кожної комплементарної пари приєднані до першого кінця первинної обмотки трансформатора, яка утворює із згаданим конденсатором паралельний резонансний LC-контур, другий кінець Первинної обмотки приєднаний до позитивної клеми джерела живлення, до вторинної обмотки трансформатора приєднаний сигнальний орган Недолік пристрою-прототипу в тім, що він не реагує на освітленість і не може використовуватись для автоматизації об'єктів управління залежно від освітленості В основу винаходу поставлена задача створення енергоекономічного фотореле, в якому включення фоточутливого елемента між затвором польового транзистора із каналом n-типу і стоком польового транзистора із каналом р-типу забезпечує зменшення струму відпливу до мізерної величини в черговому режимі при нормальній освітленості і відкриття лямбда-дюда за рахунок зсуву його вольтамперної характеристики вправо при збільшенні опору фоточутливого елемента в нічний час з подачею сигналу через підсилювальний транзистор на вхід управляючого органу і за рахунок цього забезпечує використання фотореле для автоматизації управління об'єктами залежно від освітленості, наприклад для управління маяками, світлофорами або електрозагорожами для випасу худоби, які живляться від акумуляторних або сонячних батарей Поставлена задача досягається за рахунок того, що фотореле, яке містить джерело живлення з позитивною і негативною клемами, виконавчий орган, з першим і другим вхідними виводами, перший вхідний вивід приєднаний до позитивної клеми, датчик, виконаний за схемою аналога лямбдадюда з анодом і катодом, що містить комплементарну пару польових транзисторів, витоки яких з'єднані, між затвором польового транзистора із каналом n-типу і стоком цього польового транзистора, який є анодом, ввімкнений регулювальний резистор, між затвором польового транзистора із каналом р-типу і стоками кожного польового транзистора ввімкнений перший і другий резистори, згідно винаходу містить підсилювальний транзистор, фоточутливий елемент, ввімкнений між затвором польового-транзистора із каналом n-типу і стоком польового транзистора із каналом р-типу, що є катодом лямбда-дюда, база підсилювального транзистора приєднана до катода лямбда-дюда, емітер приєднаний до негативної клеми джерела живлення, колектор приєднаний до другого вхідного виводу виконавчого органу, ВИХІДНІ ВИВОДИ виконавчого органу призначені для ввімкнення в коло керування об'єкта управління Також поставлена задача досягається за рахунок того, що виконавчий орган виконаний в вигляді тиристорного оптрона з випромінювальним світлодюдом, електроди якого є вхідними виводами, а електроди фототиристора є вихідними виводами виконавчого органа Включення фоточутливого елемента, згідно винаходу, між затвором польового транзистора із каналом n-типу і стоком польового транзистора із каналом р-типу забезпечує зменшення струму відпливу до мізерної величини в черговому режимі при нормальній освітленості і відкриття лямбдадюда за рахунок зсуву його вольтамперної характеристики вправо при збільшенні опору фоторезистора в нічний час з подачею сигналу через підсилювальний транзистор на вхід управляючого органу Ввімкнення виконавчого органу через підсилювальний транзистор до катода лямбда-дюда дозволяє вмикати ВИХІДНІ ВИВОДИ виконавчого органу в коло керування силовими комутаційними апаратами, наприклад магнітними пускачами Виконання виконавчого органа в вигляді фототиристора забезпечує гальванічну розв'язку вхідних і вихідних кіл і підвищує надійність його роботи Таким чином, запропонований винахід реагує на зміну освітленості при мізерному струмі в черговому режимі, що дозволяє використовувати його для автоматизації управління об'єктами, які живляться від автономних малопотужних джерел, залежно від освітленості, наприклад для управління маяками, світлофорами або електрозагорожами для випасу худоби, які живляться від малопотужних акумуляторних або сонячних батарей Технічна суть і принцип запропонованого фотореле поясняється графічним матеріалом на фіг 1 подана принципова схема запропонованого фотореле, на фіг 2 - вольт-амперна характеристика фотодатчика Фотореле містить джерело живлення 1 з позитивною 2 і негативною 3 клемами, фотодатчик 4, виконавчий орган 5, з вхідними виводами 6, 7 і вихідними виводами 8, 9, підсилювальний транзистор 10 з електродами бази 11, емітера 12 і колектора 13 Фотодатчик 4, виконаний за схемою аналога лямбда-дюда з анодом 14 і катодом 15, містить комплементарну пару польових транзисторів 16, 17, витоки 18, 19 яких з'єднані, між затвором 20 польового транзистора 16 із каналом n-типу і його стоком 21 ввімкнений регулювальний резистор 22, між затвором 23 польового транзистора 17 із каналом р-типу і його стоком 24 ввімкнений перший резистор 25, а між затвором 23 і стоком 21 польового транзистора 16 із каналом л-типу ввімкнений резистор 26, між затвором 20 польового транзистора 16 із каналом n-типу і стоком 24 польового транзистора 16 із каналом р-типу ввімкнений фоточутливий елемент 27 База 11 підсилювального транзистора 10 приєднана до катода 15 лямбда-дюда, емітер 12 транзистора 10 приєднаний до негативної клеми З джерела живлення 1, колектор 13 транзистора 10 приєднаний до другого вхідного виводу 7 виконавчого органу 5, перший вхідний вивід 6 якого і анод 14 лямбда-дюда приєднані до позитивної клеми 2, 61506 ВИХІДНІ виводи 8, 9 виконавчого органу 5 признаопорів елементів 22, 25, 26, 27 повинно задовольчені для ввімкнення в коло керування об'єкта няти умові и управління F?22 /F?27 ^25 /F?26 Виконавчий орган 5 виконаний в вигляді тириЧим менше це співвідношення, тим ширше оссторного оптрона з випромінювальним світлодюнова вольт-амперної характеристики дом 28 і фототиристора 29, анод світлодюда 28 є За нормальної освітленості опір фоточутливовхідними виводом 6, катод світлодюда 28 є вхідго елемента 27 невеликий і вольт-амперна харакними виводом 7, а електроди фототиристора 29 є теристика аналога лямбда-дюда займає ліве повихідними виводами 8, 9 виконавчого органа 5 ложення (на фіг 2 - суцільна ЛІНІЯ ЗО) Напруга UB Виконання виконавчого органа 5 в вигляді фотовольтамперної характеристики ЗО менша ніж натиристора забезпечує гальванічну розв'язку вхідпруга живлення и ж , лямбда-дюд - закритий, і сигних 6, 7 і вихідних 8, 9 кіл і підвищує надійність нал від фотодатчика 4 на базу 11 транзисторного його роботи підсилювача 10 не поступає, струм через емітер Пристрій працює за таким принципом Опір 12 - колектор 13 не протікає, виконавчий орган 5 фоточутливого елемента 27 обернено залежить відімкнений від джерела живлення 1, і сигнал в від величини освітленості В нічний час його опір коло керування не поступає При зменшенні освітзбільшується, а при збільшенні освітленості зменленості в нічний час опір фоточутливого елемента шується Вольт-амперна характеристика аналога 27 збільшується Тому вольтамперна характерислямбда-дюда формується комплементарною патика аналога лямбда-дюда зміщається вправо (на рою польових транзисторів 16, 17 і добором велифіг 2 - пунктирна ЛІНІЯ 31) У діапазоні напруг, обчини опорів фоточутливого елементу 27 і резистомежених точками А', В', що відповідають напругам рів 22, 25, 26 Характеристика містить ділянку ОА UA', UB' (UB'>U>K), лямбда-дюд відкривається Сигіз позитивним диференціальним опором, властинал від фотодатчика 4 (з катода 15 лямбда-дюда) вим звичайному діоду, і ділянку АВ із негативним поступає на базу 11 транзисторного підсилювача диференціальним опором, як у тунельного діода З 10, через емітер 12 - колектор 13 протікає струм і ростом прикладеної до лямбда-дюда напруги повиконавчий орган 5 вхідними виводами 6, 7 підмизитивної полярності (анод 14 позитивний) струм кається до клем 2, 3 джерела живлення 1 Коли спочатку зростає, в точці А при деякій напрузі ІІд через світлодюд 28 протікає струм, фототиристор він досягає максимального значення, а потім зме29 відкривається і через ВИХІДНІ ВИВОДИ 8, 9 подає ншується При напрузі UB, рівній сумі напруг сигнал в коло керування об'єкта управління Слід польових транзисторів 16, 17, обидва транзистори зазначити, що польові транзистори з каналами 16, 17 закриваються і струм лямбда-дюда зменрізного типу майже симетричні, але звичайно в шується до мізерної величини При подальшому процесі виробництва намагаються отримати ємнозбільшенні напруги лямбда-дюд залишається в сті між витоком і затвором менші В результаті закритому стані аж до збільшення напруги до вевикористовування стоків 21, 24 в якості вихідних личини пробою и п р (и п р >и ж ) Якщо величину струелектродів більш бажане му обмежити кількома міліамперами, то пробій стане відновлюваним і не пошкодить польових В якості фоточутливого елемента 27 може бутранзисторів 16, 17 Особливістю вольтамперної ти використаний фоторезистор, або обернено ввіхарактеристики аналога лямбда-дюда є наявність мкнений фотодюд (в фотодюдному режимі) Світділянки АВ із негативним диференціальним ополочутливість фотодюда істотно вища, ніж у фотором, яка може зміщатися при ЗМІНІ величини опору резистора, тому використання фотодюда в якості фоточутливого елемента 27 Відношення величин фоточутливого елемента більш бажане Анод 15 Катод ФІГ.1 61506 Фіг.2 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119