Устройства возбуждения исполнительных реле.
Существует довольно много способов построения УВИР, на рис. 4.3 показаны четыре из них, нашедшие наиболее широкое применение в системах автоматики на железных дорогах РФ.
На рис.4.3,а изображена трансформаторная схема УВИР. Поступающие на вход УВИР импульсы постоянного тока вызывают протекание импульсов тока по первичной обмотке трансформатора, что приводит к появлению ЭДС на вторичной обмотке. В результате этого заряжается конденсатор и возбуждается реле. Параметры схемы подобраны так, что напряжение срабатывания реле будет обеспечено только после приёма 7…10 импульсов (одиночные сбои не могут привести к срабатыванию реле). В этой схеме происходит двойное преобразование входного сигнала: трансформатор осуществляет дифференцирование, а диод и конденсатор интегрирование. Отказы любых элементов не могут привести к ложному срабатыванию реле. Недостатком данной схемы следует считать нетехнологичность изготовления трансформатора.
На рис.4.3,б показана конденсаторная схема преобразования импульсного сигнала в напряжение постоянного тока. При закрытом состоянии транзистора открывается диод VD1 и заряжается конденсатор С1 (полярность показана на рисунке). В момент открытия транзистора потенциал левой пластины конденсатора станет равным нулю, потенциал левой пластины – отрицательным (–Uc). При этом диод VD1 закроется, а VD2 – откроется. Конденсатор С1 начнёт разряжаться на обмотку реле и конденсатор С2. Реле возбудится только после поступления 7…10 импульсов. Конденсатор С1 осуществляет дифференцирование входного сигнала, а конденсатор С2 – его интегрирование. В этой схеме тоже отказы любых элементов не приводят к ложному возбуждению реле. Обратите внимание на то, что в качестве исполнительного реле применено поляризованное реле типа ПЛ, срабатывающее только при подаче на его обмотку соответствующей полярности постоянного тока (как показано на схеме).
Вопрос 26
Схема умножения напряжения, мажоритарная схема УВИР.
Изображенное на рис.4.3,в устройство
предназначено для работы в дублированной
системе (со схемой удвоения напряжения).
При этом первый компьютер выдаёт импульсы
на вход Х, а второй – на вход
.
Схема работает следующим образом:
– в исходном состоянии на обоих входах отрицательный потенциал (нули), открыт транзистор VT3 и диоды VD4, VD5 и VD6, конденсаторы С4 и С6 заряжены до напряжения плюс 5 вольт (потенциал верхней пластины);
– при поступлении первого импульса закроется транзистор VT3 и откроются VT1 и VT2, к нижним пластинам конденсаторов С1 и С3 подключится отрицательный полюс источника питания, и они тоже зарядятся до напряжения 5 вольт (полярность показана на схеме);
– в интервале между импульсами откроется VT3, и закроются VT1 и VT2, потенциал нижней пластины конденсатора С1 станет равным +5 вольт и, поскольку конденсатор не может моментально разрядиться, потенциал верхней пластины возрастёт до +10 вольт. При этом откроется диод VD2, что приведёт к заряду конденсатора до напряжения +10 вольт;
– очередной импульс откроет транзисторы VT1 и VT2, потенциал верхней пластины конденсатора С4 станет равным –5 вольт, потенциал нижней пластины снизится до –10 вольт. При этом откроется диод VD5, и конденсатор С5 зарядится до напряжения 10 вольт (минусовой потенциал на нижней пластине);
– в интервале между импульсами опять откроется транзистор VT3, потенциал верхней пластины конденсатора С6 станет равным +5 вольт, откроется диод VD6, потенциал нижней пластины конденсатора С6 станет равным –10 вольт. Конденсатор С6 зарядится до напряжения 15 В;
– следующий импульс откроет транзисторы VT1 и VT2, потенциал нижней пластины конденсатора С3 снизится до –5 вольт, откроется диод VD3, потенциал верхней пластины станет равным +10 вольт, конденсатор С3 зарядится также до 15 В. Разность потенциалов между верхней пластиной конденсатора С3 и нижней пластиной конденсатора С6 будет равна 30 В.
Схема мажоритарного элемента УСО (рис. 4.3,г) используется в мажоритарных микропроцессорных системах.
В исходном состоянии (импульсы на входы не поступают) выходные транзисторы оптопар VO1 и VO2 закрыты, конденсатор С4 заряжен, реле ИР обесточено. Реле ИР возбудится, если на все входы или на два любых входа будут периодически поступать положительные импульсы (единицы). Предположим, что на входы 1 и 2 поступают синхронно и синфазно положительные импульсы, на входе 3 постоянно присутствует отрицательный потенциал (ноль).
В результате поступления единицы на вход инвертора DD2, на его выходе появится отрицательный потенциал, откроется диод VD2 и зарядится конденсатор С2 (полярность показана на рисунке). В интервале между импульсами инвертор DD2 закроется, на его выходе появится положительный потенциал, потенциал левой пластины конденсатора С2 снизится до нуля, а потенциал левой пластины станет отрицательным. При этом закроется диод VD2 и откроются диод VD4 и светодиод оптопары VO2. Протекание тока через светодиод вызовет открытие выходного транзистора, что приведёт к разряду конденсатора С4 на обмотку реле и конденсатор С5.
Аналогично будет работать схема при поступлении импульсов на другие два входа. Если импульсы поступают на все три входа, заряжаются все конденсаторы и открываются выходные транзисторы обеих оптопар.