Пристрій розподіленого струмового керування реле з режимом форсування

1. Пристрій розподіленого струмового керування реле з режимом форсування, що містить обмотку електромагнітного реле із замикаючим контактом, схему форсованого увімкнення реле та схему захисту навантаження від короткого замикання, який відрізняється тим, що для окремого керування чотирма реле (можливим є керування і більшою кількістю реле або іншими виконавчими електромагнітними елементами) з метою підвищення надійності, зменшення кількості елементів та габаритних розмірів пристрою паралельно з обмоткою кожного реле підключений захисний елемент, а послідовно з обмоткою - комутуючий елемент із керуючим входом, утворюючи, таким чином, комутуючу комірку з відповідним керуючим входом та виводами від замикаючих контактів для подачі струму навантаження, де виводи обмотки реле і комутуючого елемента, які не з'єднані між собою, утворюють відповідно перший та другий виводи живлення комірки комутації. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для керування чотирма реле використовуються два обмежувачі напруги, логічний елемент АБО-НІ блокування схеми форсування, поєднуючий логічний елемент АБО-НІ, утворюючий схему захисту від аварійного стану навантаження, та одна схема форсування для всіх реле, до складу якої входять: чотири конденсаторно-резисторно-діодні (CRD) диференціюючі ланцюги з поєднуючим логічним елементом АБО та комірка керованого джерела струму, при цьому перша і друга комутуючі комірки та перший обмежувач напруги з'єднані паралельно виводами живлення і створюють першу групу комутації, яка з'єднана в схемі послідовно з другою групою комутації (містить паралельно з'єднані 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до електроавтоматики та може застосовуватись для керування різноманітними виконавчими електромагнітними елементами. Існує відомий пристрій увімкнення електромагнітного реле [1], який містить електромагнітне реле з розмикаючим контактом, перший та другий транзистори, перший та другий резистори, конденсатор та виводи для підключення джерела живлення. Недоліком цього пристрою є відсутність елементів захисту при короткому замиканні та необхідність використання окремих схем форсування для кожного з декількох реле. Для забезпечення окремого керування декількома реле, які живляться від одного джерела живлення, в схемі пристрою послідовно з обмоткою реле має бути ввімкнутий комутуючий елемент [2, 3], де паралельно обмотці реле також підключений захисний елемент для захисту комутуючого елемента. Основним недоліком вказаних схем є відсутність схеми форсування, що значно знижує надійність роботи пристрою. Найбільш близьким до корисної моделі, яка заявляється, є пристрій [4], який містить електромагнітне реле з замикаючим контактом, схему форсованого увімкнення реле, до складу якої входять перший транзистор, перший, другий, третій, четвертий та п'ятий резистори, перша діодносимісторна оптопара, перший діодний міст, перший та другий конденсатори, та схему захисту навантаження від короткого замикання, яка містить розмикаючий контакт електромагнітного реле, другий транзистор, шостий, сьомий та восьмий резистори, другу діодно-симісторну оптопару, другий діодний міст, третій конденсатор та діод. Недоліком такого ввімкнення реле є необхідність використання окремих схем форсування та захисту від короткого замикання в навантаженні для кожного з декількох реле, а також відсутність можливості керування кожним із реле, що живляться від одного джерела живлення. Ознаками прототипу, які збіжні з суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, за функціональною схемою є наявність обмотки електромагнітного реле з замикаючим контактом, схеми форсованого увімкнення реле та схеми захисту навантаження від короткого замикання. Задачею цієї корисної моделі є підвищення надійності, зменшення кількості елементів і габаритних розмірів пристрою із декількох реле за рахунок зменшення кількості схем форсованого увімкнення реле та схем захисту навантаження від короткого замикання. Технічне рішення досягнуте за рахунок розподіленого струмового керування реле при використанні однієї схеми форсування та схеми захисту навантаження для декількох виконавчих електромагнітних елементів. Поставлене завдання вирішується таким чином, що для окремого керування чотирма реле (за таким принципом можливим є також керування і більшою кількістю реле або іншими виконавчими електромагнітними елементами) пристрій містить 43553 4 чотири комутуючі комірки, два обмежувачі напруги, логічний елемент „АБО-НІ" блокування схеми форсування, поєднуючий логічний елемент „АБО-НІ", утворюючий схему захисту від аварійного стану навантаження, та одну схему форсування для всіх реле, до складу якої входять: чотири конденсаторно-резисторно-діодні (CRD) диференціюючі ланцюги з поєднуючим логічним елементом „АБО" та комірка керованого джерела струму (містить керований генератор струму, обмежуючий елемент струму утримання, обмежуючий елемент струму форсування, ключ увімкнення режиму форсування), при цьому паралельно з обмоткою кожного реле підключений захисний елемент, а послідовно з обмоткою - комутуючий елемент із керуючим входом, утворюючи таким чином комутуючу комірку з відповідним керуючим входом та виводами від замикаючих контактів для подачі струму навантаження, де виводи обмотки реле і комутуючого елемента, які не з'єднані між собою, утворюють відповідно перший та другий виводи живлення комутуючої комірки, перша і друга комутуючі комірки та перший обмежувач напруги з'єднані паралельно виводами живлення і створюють першу групу комутації, яка включена в схему послідовно з другою групою комутації (містить паралельно з'єднані третю і четверту комутуючі комірки та другий обмежувач напруги), послідовно з указаними групами ввімкнена комірка керованого джерела струму, перші виводи живлення комірок першої групи комутації підключені до першого виводу джерела живлення пристрою, керуючі входи комірок комутації підключені до входів логічного елемента „АБО-НІ" блокування схеми форсування та через конденсаторно-резисторно-діодні диференціюючі ланцюги до чотиривходового поєднуючого логічного елемента „АБО", вихід цього логічного елемента підключено до другого керуючого входу комірки керованого джерела струму, вихід логічного елемента захисту від аварійного стану навантаження підключений до першого керуючого входу комірки керованого джерела струму, вихід логічного елемента „АБО-НІ" блокування схеми форсування підключено до одного зі входів логічного елемента захисту від аварійного стану навантаження. Перший вивід керованого генератора струму підключений до першого силового виводу комірки керованого джерела струму, другий вивід генератора струму підключений до першого виводу обмежуючого елемента струму форсування та до першого виводу елемента обмеження струму утримання, другий вивід елемента обмеження струму форсування підключений до першого виводу ключа увімкнення режиму форсування, другий вивід цього ключа підключений до другого виводу обмежуючого елемента струму утримання й утворює другий силовий вивід комірки керованого джерела струму, який під'єднаний до другого виводу (спільного) джерела живлення пристрою, третій вивід керованого генератора струму утворює перший вивід керування комірки керованого джерела струму, а третій вивід ключа увімкнення режиму форсування утворює другий вивід керування комірки керованого джерела струму. 5 Пристрій відрізняється від прототипу тим, що для окремого керування чотирма реле (за таким принципом можливим є також керування і більшою кількістю реле або іншими виконавчими електромагнітними елементами) з метою підвищення надійності, зменшення кількості елементів та габаритних розмірів пристрою паралельно з обмоткою кожного реле підключений захисний елемент, а послідовно з обмоткою - комутуючий елемент із керуючим входом, утворюючи таким чином комутуючу комірку з відповідним керуючим входом та виводами від замикаючих контактів для подачі струму навантаження, де виводи обмотки реле і комутуючого елемента, які не з'єднані між собою, утворюють відповідно перший та другий виводи живлення комірки комутації; для керування чотирма реле використовуються два обмежувачі напруги, логічний елемент „АБО-НІ" блокування схеми форсування, поєднуючий логічний елемент „АБОНІ", утворюючий схему захисту від аварійного стану навантаження, та одна схема форсування для всіх реле, до складу якої входять: чотири конденсаторно-резисторно-діодні (CRD) диференціюючі ланцюги з поєднуючим логічним елементом „АБО" та комірка керованого джерела струму, при цьому перша і друга комутуючі комірки та перший обмежувач напруги з'єднані паралельно виводами живлення і створюють першу групу комутації, яка включена в схему послідовно з другою групою комутації (містить паралельно з'єднані третю і четверту комутуючі комірки та другий обмежувач напруги), послідовно з указаними групами ввімкнена комірка керованого джерела струму, перші виводи живлення комірок першої групи комутації підключені до першого виводу джерела живлення пристрою, керуючі входи комірок комутації підключені до входів логічного елемента „АБО-НІ" блокування схеми форсування та через конденсаторнорезисторно-діодні диференціюючі ланцюги до чотиривходового поєднуючого логічного елемента „АБО", вихід цього логічного елемента підключено до другого керуючого входу комірки керованого джерела струму, вихід логічного елемента захисту від аварійного стану навантаження підключений до першого керуючого входу комірки керованого джерела струму, вихід логічного елемента „АБОНІ" блокування схеми форсування підключено до одного зі входів логічного елемента захисту від аварійного стану навантаження; введена комірка керованого джерела струму, яка містить: керований генератор струму, обмежуючий елемент струму утримання, обмежуючий елемент струму форсування, ключ увімкнення режиму форсування, при цьому перший вивід керованого генератора струму підключений до першого силового виводу комірки керованого джерела струму, другий вивід генератора струму підключений до першого виводу обмежуючого елемента струму форсування та до першого виводу елемента обмеження струму утримання, другий вивід елемента обмеження струму форсування підключений до першого виводу ключа увімкнення режиму форсування, другий вивід цього ключа підключений до другого виводу обмежуючого елемента струму утримання й утворює другий силовий вивід комірки керованого 43553 6 джерела струму, який під'єднаний до другого виводу (спільного) джерела живлення пристрою, третій вивід керованого генератора струму утворює перший вивід керування комірки керованого джерела струму, а третій вивід ключа увімкнення режиму форсування утворює другий вивід керування комірки керованого джерела струму. Виходячи з описаного рівня техніки слідує, що вказані відмінності пристрою, що заявляється, є новими. На кресленні (Фіг.1) зображена схема пристрою. Пристрій розподіленого струмового керування реле з режимом форсування містить: першу 1, другу 2, третю 3 та четверту 4 комутуючі комірки, до складу кожної з яких входять: обмотка реле 5 (10, 15, 20) з комутуючим контактом 6 (11, 16, 21) струму навантаження, комутуючий елемент 7 (12, 17, 22) з керуючим входом 8 (13, 18, 23) подачі напруги на обмотку реле 5 (10, 15, 20) та захисний елемент 9 (14, 19, 24) від перенапруги комутуючого елемента 7 (12, 17, 22), перший 25 та другий 26 обмежувачі напруги; комірка 27 керованого джерела струму, до складу якої входять: керований генератор струму 28 з першим входом керування 29, обмежуючий елемент 30 струму утримання, обмежуючий елемент 31 струму форсування, ключ увімкнення режиму форсування 32 з другим входом керування 33; перший 34, другий 35, третій 36 та четвертий 37 конденсаторно-резисторно-діодні (CRD) диференціюючі ланцюги з поєднуючим логічним елементом формування „АБО" 38; поєднуючий логічний елемент „АБО-НІ" 39 захисту від аварійного стану навантаження з чотирма входами для сигналів аварійного стану; логічний елемент „АБО-НІ" 40 блокування схеми форсування; перший 41 та другий 42 (спільний) виводи для підключення живлення пристрою; при цьому перші виводи живлення першої 1, другої 2 комутуючих комірок та перший вивід першого обмежувача напруги 25 підключені до першого виводу 41 джерела живлення пристрою; другі виводи живлення першої 1, другої 2 комутуючих комірок та другий вивід першого обмежувача напруги 25 підключені до перших виводів живлення третьої З, четвертої 4 комутуючих комірок та першого виводу другого обмежувача напруги 26, другі виводи живлення третьої 3, четвертої 4 комутуючих комірок та другий вивід другого обмежувача напруги 26 підключені до першого силового виводу комірки 27 керованого джерела струму, а другий силовий вивід комірки 27 керованого джерела струму підключено до другого виводу (спільного) 42 джерела живлення пристрою. Керуючі входи першої 8, другої 13, третьої 18 та четвертої 23 комірок комутації підключені відповідно до входів першого 34, другого 35, третього 36 та четвертого 37 конденсаторнорезисторно-діодних диференціюючих ланцюгів та до входів логічного елемента „АБО-НІ" 40 блокування схеми форсування, виходи цих ланцюгів підключені до чотиривходового поєднуючого логічного елемента „АБО" 38, вихід цього логічного елемента 38 підключено до другого керуючого входу 33 комірки 27 керованого джерела струму, вихід логічного елемента 39 захисту від аварійного 7 стану навантаження підключено до першого керуючого входу 29 комірки 27 керованого джерела струму. Вихід логічного елемента „АБО-НІ" 40 блокування схеми форсування підключено до одного зі входів логічного елемента 39 захисту від аварійного стану навантаження. Всередині комутуючої комірки 1 (2, 3, 4) перший вивід обмотки реле 5 (10, 15, 20) та перший вивід захисного елемента підключені до першого виводу живлення комутуючої комірки, другий вивід обмотки реле 5 (10, 15, 20) підключений до другого виводу захисного елемента 9 (14, 19, 24) та до першого виводу комутуючого елемента 7 (12, 17, 22), другий вивід комутуючого елемента 7 (12, 17, 22) підключений до другого виводу живлення комутуючої комірки, третій вивід комутуючого елемента 7 (12, 17, 22) утворює керуючий вивід 8 (13, 18, 23) комірки комутації 1 (2, 3, 4), комутуючі контакти 6(11, 16, 21) реле 5 (10, 15, 20) підключені до виводів комутуючої комірки 1 (2, 3, 4), через які струм надходить до навантаження відповідної комірки. Всередині комірки 27 керованого джерела струму перший вивід керованого генератора струму підключений до першого силового виводу комірки 27 керованого джерела струму, другий вивід генератора струму 28 підключено до першого виводу обмежуючого елемента 31 струму форсування та до першого виводу елемента 30 обмеження струму утримання, другий вивід елемента 31 обмеження струму форсування підключений до першого виводу ключа увімкнення режиму форсування 32, другий вивід цього ключа 32 підключений до другого виводу обмежуючого елемента 30 струму утримання і до другого силового виводу 42 комірки 27 керованого джерела струму, третій вивід керованого генератора струму 28 утворює перший вивід керування 29 комірки 27 керованого джерела струму, а третій вивід ключа увімкнення режиму форсування утворює другий вивід керування 33 комірки 27 керованого джерела струму. Пристрій розподіленого струмового керування реле з режимом форсування функціонує таким чином. Початковий стан схеми при відсутніх сигналах увімкнення реле на входах 8, 13, 18, 23, відсутніх сигналах аварійного стану на входах логічного елемента 39 та наявності напруги живлення постійного або змінного струму на контактах 41, 42 забезпечує високий рівень сигналу на виході логічного елемента 40 і через логічний елемент 39 його низьким вихідним рівнем сигналу викликає відключення генератора струму 28, в результаті чого обмотки реле 5, 10, 15, 20 знеструмлені і відповідно їх контакти 6, 11, 16, 21 розмикаючись перешкоджають надходженню струму в навантаження. При появі керуючої напруги на вході 8 (13, 18, 23) комутуючої комірки 1 (2, 3, 4) комутуючий елемент 7 (12, 17, 22) замикається, одночасно логічний елемент 40 установлює на своєму виході „0" і при відсутності сигналів аварії логічний елемент 39 видає на вхід 29 сигнал увімкнення гене 43553 8 ратора струму 28. Сигнал керуючої напруги від входу 8 (13, 18, 23) подається також на CRD диференціюючий ланцюг 34 (35, 36, 37), який своїм вихідним сигналом установлює на виході логічного елемента 38 на час необхідний для форсованого увімкнення реле високий рівень, включаючи таким чином ключ увімкнення режиму форсування 32, який у свою чергу підключаючи 2-й вивід обмежуючого елемента струму форсування 31 до другого виводу (42) підключення джерела живлення задає значення струму форсування комірки керованого джерела струму. Далі при керуючих сигналах на вході 8 (13) струм, проходячи через другий обмежувач напруги 26 та комутуючий елемент 7 (12) попадає на обмотку реле 5 (10) та через неї на перший вивід джерела живлення 41, а при керуючих сигналах на вході 18 (23) струм проходячи через комутуючий елемент 17 (22) попадає на обмотку реле 15 (20) та через перший обмежувач 25 на перший вивід джерела живлення 41. У результаті проходження струму через обмотку реле 5 (10, 15, 20) його контакт 6(11, 16, 21) замикається, забезпечуючи таким чином проходження через нього струму навантаження. По завершенню часу форсування, який задається відповідним вибором значень параметрів CRD ланцюга, на виході логічного елемента 38 встановлюється рівень логічного „0", який переводить ключ увімкнення режиму форсування 32 у закритий стан. Комірка керованого джерела струму 27 зменшує струм до величини струму утримання, який визначається обмежуючим елементом струму утримання 30. Таким чином, струм утримання від другого виводу джерела живлення пристрою через комірку керованого джерела живлення далі при керуючих сигналах на вході 8 (13) через обмежуючий елемент 26, через комутуючий елемент 7 (12) й обмотку реле 5 (10), а при керуючих сигналах на вході 18 (23) через комутуючий елемент 17 (22) й обмотку реле 15 (20) та обмежуючий елемент 25 надходить до першого виводу 41 джерела живлення. Під дією такого струму утримання, обмоткою реле споживається менша потужність, а контакт 6 цього реле замкнутий і забезпечує також проходження струму в навантаження. Паралельно обмежувачу напруги допускається підключення в групі більше двох реле з елементами захисту та комутуючими робочими комірками за функцією вмикання, що відповідає умові „АБО". Кількість таких послідовно підключених груп може бути також більше двох без функціонального обмеження вмикання груп. Список використаних джерел 1. А. с. СРСР №1749923, кл. H03F7/18. 2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ./ Под ред. М.В. Гальперина. Т. 1.-М.: Мир, 1993 - С. 169, 170. 3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ./ Под ред. М.В. Гальперина. Т. 2-М.: Мир, 1993 - С. 201, 204, 206. 4. Патент України №57937, кл. Н01Н51/00. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 43553 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601