книги из ГПНТБ / Смирнов Б.В. Основы электроники и техники связи учебник

Рис. 121. Принципиальные схемы (а—в) и характеристика (г) электронных реле.

В мостовых схемах электронных реле на лампах появляется возможность срабатывания поляризованного реле Р (рис. 121,6). При отсутствии сигналов UBX.i и UB X .2 ток в обмотках реле Р отсут­ ствует. Достигается такое положение балансировкой нуля схемы при помощи потенциометра Рв. При подаче на сетку лампы Л i сиг­ нала и вхл положительной полярности сопротивление лампы умень­ шается. Через обмотку реле Р проходит ток ц+) одного направления (по цепи «плюс Ев — правое сопротивление RB— обмотка реле Р —■ лампа Л\ — минус Е а). При подаче входного сигнала UBX.2 на сетку лампы Л2 через обмотку реле Р проходит ток i(_) противоположно­ го направления. Те или иные контактные группы поляризованного реле Р срабатывают в зависимости от полярности тока, протекаю­ щего через его обмотку.

Электронные реле на транзисторах также представляют собой усилительный каскад, работающий в режиме ключа (рис.- 1 2 1 , б). Ток нагрузки iHблизок к нулю, когда входной сигнал UBX мини­ мальный. Когда сигнал UBX становится положительным и равным или превышающим значение UBX,р, транзистор переходит в режим насыщения и ток tHстановится максимальным.

Для построения схем электронных реле используются не только вакуумные лампы и транзисторы, но и их комбинации с другими электронными элементами. В результате удается создавать реле различных назначений: фотоэлектронные, оптроны, реле времени,

176

дальнейшему усилению транзисторными каскадами Т2— 7’4. На вы­ ходе усилителя включена катушка магнитного пускателя МП, ко­ торый включает — отключает группу осветительных ламп Л\—Л г.

На рисунке 123,6 показана схема фотоэлектронного реле, в которой фотосопротпвление Ф является плечом равновесного моста. Когда фотосопротпвление освещено, мост разбалансиро­ ван. На сетку лампы Л подаются полуволны сетевого напряжения положительной полярности. Анодный ток достигает максимально­ го значения, и реле Р включает сигнальную лампу ЛС. Если фото­ сопротпвление не освещено, то мост оказывается сбалансирован­ ным, на сетку лампы Л положительного потенциала не поступает. Реле Р, а следовательно, сигнальная лампа ЛС отключаются.

3. Оптроны

Весьма полезные свойства обнаруживает сочетание фотосопро­ тивления с элементами, обладающими оптическим излучением (тиратронами, люминесцентными приборами). Такое сочетание на­ зывают оптроном.

Оптрон с ионной лампой (тиратроном, газотроном) устроен сле­ дующим образом (рис. 124,о). В герметизированной светонепро­ ницаемый баллон 5 помещают центрирующее кольцо 1 с тиратро­ ном 2, а на некотором расстоянии от него — фотосопротпвление 3. С торцов баллон заливают компаундной массой 4. Для включения элементов оптрона в схему предусматривают выводы 6. Между фотосопротивлением и тиратроном при описанной конструкции до­ стигается бесконтактная оптическая связь.

К. числу основных свойств оптрона относят его способность работать в ключевом режиме и в режиме усиления.

Возникновение и прекращение нормального тлеющего разряда при работе ионной (газоразрядной) лампы используют для работы оптрона в ключевом режиме (рис. 124,6). Когда тиратрон Т не

1 — центрирующее кольцо; 2 —тиратрон; 3 — фотосопротпвление; 4~-ком« паундная масса; 5 — баллон; 6 — вывод.

178

с обратной связью (для L/с =400 ВЦ

светится, значение фотосопротивления Ф велико (мегомы). При поджигании тиратрона он начинает светиться и величина фотосо­ противления уменьшается (сотни Ом).

Врежиме усиления малый входной сигнал обеспечивает появ­ ление большого выходного сигнала. Входной I 1 и выходной / 2 сигналы могут быть оба электрическими (рис. 124,б). Можно иметь входной сигнал 1\ электрическим, а выходной / 2 оптическим (зажигается лампа Л, рис. 124,г). Коэффициент усиления при со­ четании тиратрона МХТ-90 и фотосопротивления ФСК-П1 не пре­ вышает двукратного значения.

Вкачестве другого примера построения оптрона является соче­ тание люминесцентных конденсаторов ЭК\ и ЭК2 с фотосопротив­ лением (рис. 125,а). При увеличении UBX яркость свечения элект­ рода Ж \ увеличивается, сопротивление фоторезистора Ф изменя­

ла

Рис. 126. Использование оптрона на люминесцентных конден­ саторах в схеме регулирования влажности почвы.

скачком согласно характеристике 2 (рис. 125,6). Оптрон переходит в ключевой режим, так как появляются два устойчивых состояния

Двых.пИп И Нцых.щах-

На рисунке 126 показан пример использования оптронов в схе­ ме регулирования влажности почвы. Датчик влажности Д включен в одно плечо неравновесного моста Д — — полуобмотки транс­ форматора Tpi (сопротивление R i позволяет иметь два поддиапа­ зона измеряемой влажности 10—30% и 33—45% )- При разбалан­ сировке моста сигнал поступает в первый оптрон Ж \—Ф\. Второй оптрон ЭК2 —Ф2 включает выходное реле Р.

4. Электронные реле времени

Для построения электронных реле времени используются RC- цепочки, электровакуумные и неоновые лампы, тиратроны, тран­ зисторы и другие элементы.

Реле времени на электронных вакуумных лампах. Принцип работы таких реле сводится к использованию времени заряда или разряда конденсатора с открыванием (запиранием) электронной лампы по истечении указанного времени. Зарядно-разрядная ЯС-цепочка включается между сеткой и катодом электронной лампы (рис. 127, а). При замыкании ключа К на сетку лампы Л подается отрицательный потенциал смещения Е с. Лампа оказыва­ ется запертой, и ее анодный ток близок к нулю, а потому реле Р не обтекается током. Конденсатор С мгновенно заряжается до по­ тенциала Е с. При размыкании ключа К конденсатор С начинает разряжаться на сопротивление R. Продолжительность разряда определяется постоянной времени этой цепи т = РС. По истечении времени т напряжение на сетке лампы уменьшается настолько, что анодный ток возрастает и срабатывает реле Р. Длительность пе­ риода времени от разрыва ключа К до срабатывания реле Р можно

Рис. 127. Схемы реле времени на электронных лампах:

а — принципиальная; б —обеспечивающая выдержку времени от 0,1 до 100 с,

180

Реле времени на тиратронах. Тиратрон, имеющий два устойчи­ вых состояния (зажжен—погашен), является удобным ключевым элементом для создания электронных реле, в том числе реле вре­ мени.

На рисунке 129,а приведена схема электронного реле на тира­ троне Т, позволяющая получать выдержки времени от 0,5 до 60 с. При нажатии ключа К зажигается лампа ЛС (подключается к се­ ти переменного тока через контакты ключа К и контакты 1Р реле Р). Но одновременно начинает заряжаться конденсатор С2 через вентиль В и сопротивления Ri и к 2- Потенциал иа конденсаторе С2 постепенно увеличивается. Когда он станет равным напряже­ нию зажигания тиратрона Т, последний зажжется, его сопротивле­ ние уменьшится и обмотка реле Р подключится к тому же источ­ нику питания. Реле Р сработает. Контактами 2Р оно самоблокируется и будет получать питание уже помимо тиратрона. Контакты 1Р разорвутся, и лампа ЛС погаснет. При отпускании ключа К конденсатор С2 разряжается через сопротивление R5, реле Р от­ ключается, и, таким образом, схема становится готовой к следую­ щему циклу работы.

Схема, изображенная на рисунке 129,6, обеспечивает включе­ ние выходного реле Р с выдержкой времени, от 30 с до 10 мин. Для включения реле достаточно коснуться металлического штыря

Рис. 129. Схемы электронных реле времени на тира­ тронах:

а — с выдержкой времени до 60 с; б —с выдержкой времени до

10 мин.

182

Рис. 130. Схема реле времени на тиратронах, обеспечиваю­ щих выдержку до 10 ч и более.

А. Им может быть, например, металлическая ручка двери, ведущей в помещение, где требуется на некоторое время включить электри­ ческое освещение. Штырь А соединен с сеткой тиратрона Л i (МХТ-90). Последний зажигается, и срабатывает реле Р, которое своими контактами ЗР включает осветительную лампу Л 3, а кон­ тактами 1Р блокирует тиратрон Л\. Одновременно через контакт 1П и сопротивление R i начинает заряжаться конденсатор С. За­ ряд происходит до тех пор, пока его потенциал не станет равным напряжению зажигания неоновой лампы Л2. В этот момент она зажигается и конденсатор С. начинает разряжаться. От тока era разряда срабатывает реле П, и его контакт 2П отключает реле Р от источника питания. Замыкается контакт 2Р и конденсатор С окончательно разряжается через сопротивление R2. Схема прихо­ дит в исходное состояние (вентиль В и конденсатор Сф представ­ ляют собой выпрямитель, то есть источник постоянного тока).

Продолжительность времени работы лампы Л2 обеспечивается подбором значений сопротивления Ri и конденсатора С (постоян­ ная цепи •x=RiC).

На рисунке 130 приведена схема реле времени на тиратронах МХТ-90, обеспечивающая выдержки от 10 с до 10 ч и более. При включении источника питания конденсатор С3 начинает заряжать­ ся (через сопротивление Ri и защитный диод Д ). Когда напряже­ ние на его обкладках достигает напряжения зажигания, тиратрон Т\ зажигается и в его анодном контуре L —С4 (настроенном на вторую гармонику) протекает ток. При помощи трансформатора Тр2 напряжение повышается и выпрямляется выпрямителем В2. Полученные импульсы через тиратрон Т2 заряжают конденсатор С5. Когда напряжение на его обкладках достигает напряжения за­ жигания, по промежутку анод—катод тиратрон Т3 зажигается. Конденсатор С5 разряжается на обмотку реле Р. Последнее сра­ батывает и самоблокируется контактом ЗР, а контакты 1Р и 2Р, замыкаясь, обеспечивают полный разряд конденсаторов С3 и С5,

183

рисунке 131 усилитель постоянно­ го тока образуют транзисторы 1Т и 2Т. В исходном состоянии ключ К замкнут и конденсатор С

заряжен до потенциала источника питания Е. Транзистор 1Т за­ крыт, сопротивление его перехода коллектор — эмиттер велико, по­ этому оказывается закрытым и транзистор 2Т. Реле Р обесточено. При разрыве цепи выключателем К конденсатор С начинает разря­ жаться через цепь база—эмиттер транзистора 1Т на сопротивле­ ние Дэ. Потенциал на базе уменьшается и транзистор IT открыва­ ется. Следовательно, уменьшается потенциал и на базе транзисто­ ра 2Т, и он открывается. Срабатывает реле Р. Выдержка времени в подобных схемах составляет несколько секунд.

5. Применение электронных реледля получения импульсов

В импульсных схемах электронные реле времени применяют для получения импульсов, их счета, переключения цепей и т. п.

Получение импульсов при помощи электронных реле. Ключе­ вой режим работы электронных реле делает их весьма удобными для построения схем мультивибраторов, триггеров, одновибраторов, ждущих вибраторов и других подобных импульсных генера­ торов. Примеры схем построения таких импульсных генераторов на вакуумных лампах, тиратронах и транзисторах приведены

. в главе VII.

Для получения импульсов могут быть использованы электрон­ ные реле на оптронах, работающих в ключевом режиме. На ри­ сунке 132, а показана схема триггера на оптроне. Одно устойчивое состояние триггера характеризуется наличием внешнего оптиче­ ского потока Квхь Сопротивление фотосопротивления 1Ф умень­ шается. Под влиянием потенциала сетки тиратрона 7] возникает нормальный тлеющий разряд в его промежутке анод—катод. На выходе триггера появляется сигнал КвыхВторое устойчивое со­ стояние триггера появляется при подаче другого внешнего опти­ ческого потока Квх2- Сопротивление фотосопротивления 2Ф умень­ шается, разрядный промежуток анод—катод тиратрона Т шунти­ руется фотосопротивлением 2Ф и нормальный тлеющий разряд

184

прекращается. Сигнал на выходе FBUX исчезает (рис. 132,6). При использовании тиратрона МХТ-90 и фотосопротивления ФСК-П1 переход оптрона из одного состояния в другое происходит в тече­ ние 0 ,0 0 1 —0,0 1 с.

В схеме одновибратора в отличие от оптронного триггера вто­ рой входной сигнал FBx2 заменен оптическим излучением самого тиратрона Т (рис. 132,б). Образуется отрицательная обратная связь между входом и выходом оптрона Т-2Ф. При поступлении входного сигнала F BX в схеме появляется один импульс, длитель­ ность которого близка к длительности устойчивого состояния схе­ мы (рис. 132,г). Пст истечении этого времени в схеме восстанав­ ливается начальное устойчивое состояние. Максимальная частота колебаний одновибратора с тиратроном МХТ-90 и фотосопротивле­ нием ФСК-1А составляет приблизительно 500 Гц.

В обычном мультивибраторе процесс релаксации (возникнове­ ние—исчезновение колебаний) достигается за счет заряда—разря­ да конденсатора. В оптронном мультивибраторе для этой цели используется явление неустойчивого динамического равновесия,

и отключения сигнала. Они могут выполняться на диодах и тран­ зисторах. В первом случае применяют рабочий диод Д\ и диод Д 2 для подачи сигналов управления Uynp (рис. 133,а). Когда потен-

185