3. Коммутационные устройства

Под коммутационными устройствами (КУ) понимаются устройства, скачкообразно изменяющие значения своих параметров при определенном (пороговом) значении управляющего сигнала. В устройствах, предназначенных для коммутации электрических цепей, это реализуется практически мгновенным изменением электрического сопротивления или проводимости их исполнительных систем (непосредственно коммутирующих элементов). Коммутационные устройства программы EWB 4.1 представлены на рис. 4.21.

Устройство на рис. 4.21, а — переключатель типа однополюсного тумблера, управляемого нажатием назначенной клавиши клавиатуры (по умолчанию клавиши Space — пробел). Имя клавиши устанавливается в диалоговом окне (рис. 4.22).

а	б	в	г	д

Рис. 4.21. Коммутационные устройства

Рис. 4.22. Окно установки клавшая управления ключом

КУ на рис. 4.21, б — реле времени (переключатель с программируемым временем переключения). Его параметры задаются в диалоговом окне (рис. 4.23), где параметр Тоn — время включения разомкнутого в исходном состоянии контакта после начала моделирования; параметр Toff — время выключения (перевод контактов в исходное состояние), это время также отсчитывается от момента начала моделирования

В качестве примера использования программируемого КУ рассмотрим схему на рис. 4.24. Она содержит источник питания U = 5 В, два переключателя S1, S2 и алфавитно-цифровой индикатор. Параметры переключателей выбраны следующим образом: для первого Топ = 3 с, Toff = 10 с; для второго Топ = 6 с, Toff = 15 с. После включения питания (начало моделирования) сигнал логической единицы (+5 В) будет подан на выводы 0 и 2 индикатора. Поскольку индикатор работает в коде 8-4-2-1 то при этом высвечивается цифра 5 (сумма.чисел 4 и 1). Через 3 с ключ S1 переводится в верхнее положение и сигнал +5 В подается на вход 3 — загорится цифра 9 (сумма чисел 8 и 1). Поскольку начало отсчета для всех промежутков времени одинаково, то через 3 с сработает переключатель S2, в результате чего сигнал +5 В будет подан на вход 1 — загорится буква А (шестнадцатеричный эквивалент десятичной цифры 10 = 8 + 2). Затем через 4 с сработает переключатель S1, в результате чего напряжение +5 В будет подано на вход 2 и загорится цифра 6 (сумма 4 + 2). И наконец через 5 с сработает переключатель S2, и схема вернется в исходное состояние.

КУ на рис. 4.21, в, г — однополюсные выключатели, управляемые напряжением или током. Параметры цепи управления задаются в диалоговом окне на рис. 4.25 (для компонента на рис. 4.21, в), где первый параметр — напряжение включения, второй — напряжение выключения (для компонента на рис. 4.21, г — ток включения и выключения соответственно).

Рис. 4.23. Окно установки параметров реле временя

Рис. 4.24. Схема с программируемым КУ

Рис. 4.25. Окно установки параметров КУ, управляемого напряжением

В качестве примера рассмотрим схему на рис. 4.26. В ней имеются два управляемых: напряжением ключа S1, S2. Управление ключами осуществляется от функционального генератора, выходное напряжение которого контролируется осциллографом. В силовой части схемы использованы источник напряжения U, логический пробник Р и лампочка L. Параметры цепи управления ключей выбраны следующим образом: для первого ключа Uon = 1 В, Uoff = 2 В; для второго ключа Uon=5 В, Uoff = 7 В. Режим работы функционального генератора показан на рис. 4.27, а, осциллограмма его выходного напряжения — на рис. 4.27, б. Как видно из осциллограммы, генератор позволяет получить пилообразные однополярные импульсы. Из рис. 4.27 видно, что скорость нарастания пилообразного напряжения составляет 10 В/с. Если рассмотреть работу схемы за один период, то включение логического пробника произойдет через 0,1 с после начала формирования пилообразного импульса, поскольку для ключа S1 напряжение срабатывания выбрано равным 1 В ("пройденный путь" в 1 В нужно разделить на скорость 10 В/с). Затем при напряжении 2 В, т. е. через 0,1 с, ключ S1 размыкается и логический пробник выключается. Когда пилообразное напряжение достигает 5 В (0,5 с после начала формирования импульса), срабатывает ключ S1, зажигается лампочка и остается в таком состоянии 0,8 с, пока пилообразный импульс не достигнет значения 7 В, при котором ключ S2 размыкается. Через 0,3 с процесс повторяется, поскольку пилообразный импульс достигает своего максимального значения 10 В.

Рис. 4.26. Схема включения КУ, управляемого напряжением

а	б

Рис. 4.27.Режимы работы функционального генератора (а) и осциллограмма его выходного напряжения (б)

Рис. 4.28. Окно установки параметров электромагнитного реле

Рис. 4.29. Схема включения электромагнитного реле

Устройство на рис. 4.21, д — электромагнитное реле с перекидными контакт ми. Параметры его управляющей цепи задаются в диалоговом окне на рис. 4.28, где первый параметр — индуктивность катушки реле, второй и третий — ток срабатывания и удержания.

В качестве примера на рис. 4.29 приведена схема включения реле с управлением от КУ (напряжение включения 1 В, выключения 8 В). Для индикации состояния контактов реле используется логический пробник Р. Второй канал осциллографа подключен в цепь питания обмотки после токозадающего резистора Rd.