Узлы функциональной электроники (стр. 4 из 9)

К коммутационным устройствам с электрическим управлением относятся различные реле .

Основные параметры реле.

- Чувствительность – это минимальная величина входного параметра X, при котором происходит скачкообразное изменение выходного сигнала(это может быть мощность, напряжение, ток).

- Рабочее напряжение(ток) U_раб ,I_раб – они выбираются больше, чем напряжение или ток срабатывания.

- Коэффициент возврата К_в – это отношение X_отп к X_{ср .}

Максимальное значение для коэффициента возврата равно единице.

K_в= X_отп / X_ср

- Сопротивление обмотки R_об - сопротивление воспринимающей обмотки.

- Время срабатывания(отпускания) t_ср(t_отп) – это время с момента появления сигнала на входе , до момента срабатывания , соответственно время отпускания это время отсчитываемое с момента прекращения действия сигнала на входе , до момента отключения.

- Сопротивление контактов R_к(R_вн) – характеристика выходной цепи (в замкнутом состоянии).

- Коммутируемая мощность – это произведеие коммутируемого напряжения в разомкнутом состоянии и коммутируемого тока в замкнутом.

P_k = U_{к раз} * I_{к зам}

- Износостойкость – максимальное число циклов коммутации.

Условно- графические обозначения.

1.Реле обозначаются буквой – К.

реле с обмоткой. - реле макс. тока.

2.Реле переменного тока. 3.Поляризованные реле.

Разновидности реле по принципу действия.

Электромагнитное реле – принцип действия у данного реле следующий, электрический сигнал подается на катушку и вследствие чего к не притягивается якорь, он связан с контактной группой.

Различают реле переменного и постоянного тока.

Реле постоянного тока могут быть одно-стабильными( одно устойчивое состояние) и двустабильными( два устойчивых состояния при отсутствии напряжения на обмотке).

Одно-стабильные реле могут быть :

- нейтральные(срабатывают при любой полярности напряжения);

- поляризованные(срабатывают при определенной полярности);

По габаритам реле делятся:

1. Микроминиатюрные;

Масса m<6 грамм.

2. Миниатюрные;

m <16 грамм.

3. Малогабаритные;

m < 40 грамм.

4.Нормальные габариты;

m > 40 грамм.

Система обозначений.

Обозначение реле делится на несколько блоков:

· Буква Р – реле

· Принцип действия.

Э - электромагнитное;

П – поляризованное;

Г – герконовое;

· Буква

К – низкочастотное;

А – высокочастотное;

· Порядковый номер разработки.

Пример – РЭК- 20.

Преимущества электромагнитного реле:

Большой диапазон коммутируемых токов и напряжений. Малое переходное сопротивление в замкнутом состоянии. Очень высокое сопротивление между контактами в разомкнутом состоянии .Хорошие электроизоляционные свойства.

Недостатки:

Малое быстродействие.

Низкая чувствительность, наличие дребезга контактов.

Магнитоуправляемое (герконовое)реле – магнитоуправляемое реле представляет собой катушку с герконом.

Геркон – балон с вакуумом ( или может быть наполнен спец. газом) с контактами изготовленными из пермаллоя.Поверхности контактов покрывают золотом или серебром.

Различают сухие герконы и жидкостные.

Жидкостный геркон -

Недостатки жидкостного геркона:

- нельзя поворачивать геркон на угол больше 30⁰.

- При низких температурах Т<30⁰С ртуть замерзает.

Различают герконы:

- Замыкающие;

- Размыкающие;

- Переключающие;

По габаритам герконы делят:

- Длина баллона 50мм. – стандартные;

- 36мм.- промежуточные;

- 20мм. – миниатюрные;

- 10мм. – сверхминиатюрные;

Герсикон – герметичный силовой контакт. В баллон герсикона вмонтирована магнитная система, связанная с внешним электромагнитом. У герсиконов меньшее переходное сопротивление.

Система обозначения герконов.

1. МК – магнитный контакт.

2. А – замыкающий;

В – размыкающий;

С – переключающий;

3. Р – ртутный (если в обозначении геркона эта буква не указана , то геркон сухой)

4. Длина l геркона в мм.

5. Две цифры (в обозначении могут быть указаны любые две):

1- малой и средней мощности;

2- повышенной мощности;

3- мощный геркон;

4- высоковольтный геркон;

5- высокочастотный;

6- геркон с памятью;

Достоинства магнитоуправляемых реле:

Повышенное быстродействие;

Повышенный срок службы;

Очень малое(стабильное) R_перех – у жидкостных герконов;

Недостатки:

Большее и менее стабильное R_перех - у сухих герконов;

Меньшие возможности по диапазону коммутируемых токов и напряжений;

Чувствительность к внешним магнитным полям;

Магнитодинамические реле.

Принцип действия:

Для переключения реле необходимо воздействовать магнитным полем на каплю ртути, и из-за тока проходящему по среднему управляющему выводу. Направление перемещения капли зависит от направления тока или магнитного поля. Объем ртути должен быть небольшим.

Достоинства:

- очень стабильное и малое R _пер.;

- нет ограничений по числу коммутаций.

Недостатки:

- не работает при температуре ниже -35° С;

- гальваническая связь между входной и выходной цепью;

- ограничение по коммутируемой мощности ( зависит от объёма капли ртути ).

Электростатические реле.

Принцип действия:

Принцип действия основан на использовании кулоновских сил, которые обеспечивают притяжение подвижного электрода с мембраной к неподвижному.

Достоинства:

- малые габариты;

- высокое быстродействие;

- гальваническая развязка.

Недостатки:

- высокое R _пер. ( из плохого контактного нажатия );

- ограничение по коммутируемым мощностям.

Электромагнитострикционные реле

Принцип действия:

Принцип действия основан на явлениях магнито- или электрострикций, то есть способности материалов изменять свой размеры под воздействием магнитных или электрических полей.

Достоинства схожи с электромагнитными реле, и так же наличие контактной группы.

Недостатки:

- низкая чувствительность;

- повышенная инерционность;

- необходимость наличия сильных магнитных или электрических полей.

Электротепловые реле.

Принцип действия:

Основан принцип действия на различных ТКЛР металлов в системе биметаллической пластины.

Используются в качестве:

1. датчика температуры;

2. реле времени ( из-за высокой инерционности );

3. обычное реле;

4. устройство зашиты от перегрузок.

Достоинства:

- многофункциональность;

- малая стоимость.

Недостатки:

- малое быстродействие;

- малый диапазон выдержки времени ( около 30с. );

- малая точность времени.

Электронные реле.

Это обычный электронный ключ, например на транзисторах ( различают: биполярные, полевые, КМОП и МОП структуры ).

На КМОП-структуре: На биполярном транзисторе:

Достоинства:

- полная ( функциональная, конструктивная ) совместимость с интегральными схемами;

- высокое быстродействие;

- отсутствие дребезга контактов;

- высокая чувствительность.

Недостатки:

- отсутствие гальванической развязки между входом и выходом;

- ограничения по коммутируемым мощностям;

- не достаточно низкое сопротивление в замкнутом состоянии;

- не достаточно высокое сопротивление в разомкнутом состоянии;

- восприимчивость к спец. факторам ( a-, b-излучениям и пр. ).

Оптоэлектронные реле.

Оптоэлектронным реле называют оптроном или оптоэлектронной парой. Представляют собой 3-и системы:

1. преобразует электрический ток в световое излучение - светоизлучатель;

2. передающая система – для передачи света;

3. обратное преобразование светового потока в электрический сигнал – фотоприемник.

В качестве светоизлучателей используют:

- электролюминисцентные конденсаторы;

- светодиоды;