Коаксиальное реле своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Наибольшее развитие эта концепция получила у реле производства Axicom (рис. 1). У этой компании есть реле серии HF3, все выводы которого ( включая даже те, на которые подается напряжение управления катушки) выполнены в виде квазикоаксиальных полосковых выводов. Выпускается две версии с различным волновым сопротивлением — 75 и 50 Ом (рис. 2). Стоит подробнее остановиться на этом реле, оно достаточно уникально само по себе: выпущенное по технологии поверхностного монтажа с полосковыми экранированными выводами (каждый вывод с обеих сторон окружен дополнительными выводами, которые соединены с землей таким образом, что они выполняют роль экрана по аналогии с экранирующей медной оплеткой коаксиального кабеля — поэтому подобное техническое решение часто именуется квазикоаксиальным экраном) и содержащее одну переключающую группу контактов оно может коммутировать сигнал с частотой до 3 ГГц. В серии HF3 применена поляризованная катушка с мощностью срабатывания не более 0,14 Вт. Есть версии с одной и двумя катушками для реле с фиксацией и без. Контактная группа реле выполнена из золота, что обеспечивает достаточно большой механический ресурс (107 срабатываний) и неплохие электрические характеристики: максимальное коммутируемое напряжение до 125 В переменного тока и контактное сопротивление на постоянном токе не более 100 мОм. Потери на переменном токе высокой частоты не превышают 0,3 дБ и приведены на графике (рис. 3).

фть о о ин я Я ОПИСАИИЕИЗОБРЕТЕИ ИЯ К АВТОРСКОМУ СВМДЕ 7 БЛЬСУВУ- миааРаи бИ)рЩ(уф Сьюз Советских Социалистических Республик(61) За виси Ъ Ъ Государственный номнтет Соавта Мнннстроа СССР ао делам нзооретеннй н открытий(53) УДК621.318.56(088 публикован 40,09. 74 Бюлл 5)Дата опубликования опи ень 3 ния 20. 1(71) Заявител КОНА 54) КОАКСИАЛЫОЕ РЕП Изобретение предназначенодля коммутаторов приемных антенни может быть использовано в качестве коммутирующего элемента,а также для переключения различныхвысокочастотных слаботочных цепей.Известно коаксиальное реле, в котором геркон помещен в немагнитный экран и замыкается магнитным полем катушки. Такое реле на частотах до 25 мгц дает развязку не более 54 дб.Недостатком коаксиальных реле с одним герконом является сравнительно малан развязка на высоких частотах между входом и выходом реле при разомкнутом герконе.Целью изобретения является увеличение развязки в коаксиальном герконовом реле и расширение диапазона частот.Для этого в коаксиальном герконовом реле установлено два дополнительных геркона - один на замыкание и один на переключение. дополнительный геркон на замыка ние соединен последовательно сосновным герконом. Дополнительныйгеркон на переключение соединенобщи водо с общей окой ос-.новного и дополнительного герконов, а вывод размыкающего контакта йеподвижного электрода соединен с корпусом реле. Управляетсяреле одной катушкой. Каждый геркопомещен в отдельный немагнитный о экран.Йа фиг. 1 дана электрическаясхема соединения герконов; нафиг. 2 - предложенное реле в разрезе; на фиг. Э - то же, вид сверху ф на фиг. 4 - то же, вид сбоку.Реле состоит из двух замыкающих герконов 1,2 одного переключающего геркона 3, катушки управления 4 и двух высокочастотныхразъемов 5, встроенных в корпус бреле.Геркон 3 состоит из ферромагнитных пружин 7 8 и неферромагнитной пружины 9.Герконы помещены в немагнитные прямоугольные экраны 10, ко торые дают полную развязку между3высокочастотными цепями и цепями управления герконами.Экраны 10 сверху закрыты не- магнитной крышкой 11, снизу - не- магнитной крышкой 12.Стороны немагнитных экранов для герконов определяются по известным формулам для коаксиальных кабелей при условии равенства волновых сопротивлениИ кабеля и реле.1"ерконы изолированы от экранов 10 диэлектрическими шайбами 13. Катушка уп авления 4 помещена в ерромагнит-, ный экран 14, На крышке 11 крепятся выводы 15 катушки управления 4. При отсутствии управляющего магнитйого поля пружина 7 в герконе 3 прижата к пружине 9, а в герконах 1 и 2 пружины разомкнуты, и следовательно, о высокочастотныИ сигнал через реле не проходит.Работает реле следующим образом.Для включения реле подается пос тоянное напряжение на управляющую катушку 4. Под действием магнитного поля катушки 4 пружины герконов 1 и 2 замыкаются, в герконе 3 притягиваются друг й другу ферромаг- зо нитные пружины 7 и Б, и контакт между ними замыкается, в то время как контакт между пружинами 7 и 9 размыкается, разрывая цепь между высокочастотным трактом и корду- з 5 сом реле. При этом высокочастотный сигнал проходит со входа реле через высокочастотныИ разъем 5, через замкнутые герконы 1 и 2, чеез второи высокочастотный разъеми на выход реле. При выключении напряжения на управляющей катушке 4 герконы 1 и 2 размыкаются, в герконе 3 размыкается контакт между ферромагнитными пружинами 7 и 8, и 45 пружина 7 прижимается к пружине 9. Реле выключается. Ори выключенном состоянии общая межконтактная емкость между входом и выходом у предложенного реле меньше чем у реле с одним герконом, а следовательно, развязка больше. Развязка у реле увеличивается еще за счет того, что точка между герконами 1 и 2 йри выключении реле закорачивается герконом 3 на корпус.У такого реле с тремя герконами развязка между входом и выходом на частотах до 25 Мгц получается больше 70 дб.Если в реле установить вместо переключающего геркона 3 замыкающий геркон, то потребуется для управления реле минимум две катушки - одну для управления герконом, заменяющим геркон 3, другую для герконов 1 и г. При этом реле будет находиться как во включенном, так и в выключенном рабочем состоянии под напряжением.ПредметизобретенияКоаксиальное реле на герконах, содержащее замыкающий геркон, по- ф мещенный в немагнитный экран, управляющую катушку и металлический корпус о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью увеличения развязки между входом и выходом реле, в нем дополнительно установлены два геркона, один из которых замыкающий, а другой переключающий, причем замыкающие герконы электрически соединены последовательно, переключающиИ геркон общим выводом подключен к общей точке замыкающих герконов, а вывод размыкающего контакта неподвижного электрода переключающего геркона соединен с корпусом реле.445086 15 15 Риг. Р Збарский ажЖ д. М,Ц одписно ака 1 редириятие Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб 24 Составители АТУМ1 ед.к ., В.,ПЕВЯтОВ ИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и Москва, 113035, Раушска овета Министров ткрытийиаб.,

Основная часть инвестиций компании направлена на исследования и разработку сигнальных реле. При этом по-прежнему продолжаются разработки по уменьшению размеров корпусов реле и снижению энергопотребления.

Например, размер посадочного места корпуса реле новой серии G6J-Y составляет всего 5х10 мм, а высота корпуса — 9 мм. Такие размеры позволяют расположить эти реле близко друг к другу в устройствах, которые монтируются в стойки.

Компания уделяет чрезвычайное внимание качеству изделий: каждое реле тестируется несколько раз на различных стадиях процесса изготовления. Перед отправкой продукции потребителю все компоненты проходят выходной контроль проверки функционирования и соответствия параметрам, заявленным в техническом описании.

Сигнальные реле с полосой пропускания менее 1 ГГц возможно создать путем модернизации обычной технологии. При разработке реле с полосой от 1 до 5 ГГц необходимо учитывать специфические высокочастотные эффекты. В моделях с полосой свыше 10 ГГц, таких, как коаксиальный переключатель G9YA, все компоненты имеют комплексное сопротивление и должны изготавливаться с микронной точностью. Это накладывает жесткие ограничения на весь цикл создания реле: разработку, производство, технологии изготовления.

Особенности конструкции высокочастотных реле OMRON

В высокочастотных реле OMRON применена инновационная микрополосковая трехпроводная (трехполосковая) линия передачи (рис. 1), разработанная для достижения оптимальных высокочастотных характеристик при минимально возможных размерах корпуса.

Рис. 1. Варианты реализации трехполосковой линии передачи:

а) структура обычной микрополосковой линии,
в) структура трехполосковой закрытой линии,
в) структура полуоткрытой микрополосковой линии

Применение микрополосковой линии (рис. 1а) в конструкции реле серии G6Y уменьшает рассогласование импедансов и снижает стоимость изготовления по сравнению с традиционной коаксиальной конструкцией.

Трехпроводная микрополосковая линия (рис. 1б), которая применяется в реле серии G6W, обеспечивает более высокую степень изоляции между линией передачи и внешними элементами конструкции по сравнению с микрополосковой линией. Линия передачи расположена ближе к печатной плате, поэтому становится возможным создать плоскую структуру, что полезно для реализации монтажа на поверхность и уменьшения потерь.

Полуоткрытая линия (рис. 1в), используемая в реле G6Z, отличается от трехпроводной линии отсутствием нижней заземленной полоски, в качестве нее выступает проводник заземления печатной платы. Эта линия имеет более простую конструкцию, но при этом обеспечивает достаточно высокую изоляцию, низкие вносимые потери, и более дешева по сравнению с трехпроводной линией.

Обзор высокочастотных реле OMRON

Японская компания OMRON выпускает 5 серий высокочастотных сигнальных реле с полосой пропускания 1; 2,6 или 26,5 ГГц в зависимости от модели. Переключаемая мощность составляет от 1 до 120 Вт в зависимости от модели и рабочей частоты. Обзор высокочастотных реле приведен на рис. 2.

Рис. 2. Обзор высокочастотных реле Omron

Основные параметры, а также особенности серии и области применения этих реле приведены в табл. 1.

Таблица 1. Высокочастотные реле Omron: параметры, особенности и области применения

Серия, описание	Полоса пропус- кания, ГГц	Сопро- тивление линии, Ом	Тип выводов	Конфигу- рация контактов	Особенности	Области применения
G6K-RF, высокочастотное реле	1	50	E	DPDT	Самое маленькое высокочастотное реле в мире*	Измерительное оборудование Маршрутизаторы локальной сети
G6Y, высокочастотное реле	1,5	50	E	SPDT	Бюджетная модель	Кабельное телевидение Базовые станции Системы связи
G6Z, высокочастотное реле для поверхностного монтажа	2,6	50 или 75 в зависимости от модели	E или Y в зависимости от модели	SPDT	Большое разнообразие моделей	Цифровое теле- и радиовеща- тельное оборудование
G6W, высокочастотное реле для поверхностного монтажа	4	50	E или Y в зависимости от модели	SPDT	Прекрасные высокочастотные параметры	Базовые станции мобильной связи
G9YA, коаксиальный переключатель-реле	26,5	50	Коаксиальные	SPDT	Широкая полоса пропускания Высокая мощность Низкое энергопотребление управляющей катушки	Базовые станции мобильной связи Измерительное оборудование
* По данным исследований компании Omron

В реле серий G6Z, G6W и G6Y мощностью 10 Вт используется микрополосковая конструкция. Это обеспечило малый размер корпуса, низкое собственное энергопотребление в сочетании с отличными высокочастотными характеристиками. Реле этих трех серий имеют низкое энергопотребление 200 мВт и прекрасные параметры изоляции. На частоте 1 ГГц изоляция реле серии G6Y составляет 60 дБ, на частоте 2,5 ГГц достигнута изоляция 45 дБ у реле серии G6Z и 60 дБ у реле серии G6W.

Реле серии G6K-RF является самым малогабаритным из всех высокочастотных реле OMRON: его корпус имеет высоту всего 5,4 мм. При таком компактном корпусе достигнуты прекрасные значения высокочастотных параметров: изоляция между контактами одной полярности 20 дБ, вносимые потери 0,2 дБ и собственное энергопотребление всего 100 мВт.

Коаксиальные переключатели-реле серии G9YA предназначены для любой СВЧ-аппаратуры в диапазоне до 26,5 ГГц. На частоте 1 ГГц оно вносит потери не более 0,2 дБ и имеет изоляцию 85 дБ. Реле серии G9YA способно коммутировать высокочастотный сигнал 3 ГГц мощностью до 120 Вт. Эти реле широко используются в базовых станциях и антенном оборудовании систем мобильной связи. Особенностями G9YA являются низкое энергопотребление и компактные размеры. Модель с защитой от неправильного срабатывания потребляет всего 700 мВт, а модели с фиксацией обеспечивают еще большую экономию энергии, поскольку для изменения их состояния требуются только импульсы установки или сброса. Серия G9YB отличается модификациями, выполненными с учетом пожеланий клиента.

Рис. 3. Варианты конфигурации выводов высокочастотных реле Omron:

а) выводы E-типа; б) выводы Y-типа

В высокочастотной технике, между тем, востребована другая конфигурация выводов — типа Y (рис. 3б), когда выводы входа и выхода расположены с разных сторон корпуса реле. Такую конфигурацию выводов, имеет, например, реле G6W.

Рис. 4. Реализация высокочастотного устройства с использованием реле с прямым и обратным расположением выводов типа Y

Заключение

Рассмотренные сигнальные реле OMRON имеют прекрасные высокочастотные параметры и разнообразные конструктивные исполнения, что позволяет строить конкурентоспособную электронную аппаратуру. Особенности этих реле OMRON:

запатентованные микрополосковая и коаксиальная конструкции, уменьшающие перекрестные искажения и обеспечивающие высокую изоляцию;
модели с различными конфигурациями выводов E- и Y-типов с прямым и обратным расположением, позволяющие реализовать высокочастотное устройство оптимальным образом;
модели с различными типами контактов, с фиксацией и без нее;
модели с выводами для поверхностного монтажа или для монтажа в отверстия.

Ответственный за направление в КОМПЭЛе — Александр Райхман

Новые кнопки с улучшенной оптикой для яркой и однородной подсветки

Новая серия кнопочных переключателей предназначена для использования в медицинском, измерительном оборудовании и в индустриальных применениях, где критичны небольшие размеры и яркая подсветка.

Серия кнопочных переключателей B3W-9 имеет компактные размеры (10х10х11 мм) и два встроенных светодиода — красный и зеленый. При одновременном свечении они могут излучать и третий свет — оранжевый. В сочетании с прозрачной или молочно-белой крышкой кнопки можно получить и четыре различных режима свечения.

B3W-9 имеют рекомендованное значение рабочего тока для красного светодиода — 12 мА и для зеленого — 20 мА при трехцветной подсветке.

Технические параметры включают коммутируемый ток 50 мА при рабочем напряжении 24 В и два режима усилия нажатия — стандартный при усилии 1,57 Н и повышенный — 2,26 Н. Кнопки могут работать в диапазоне температур от -25°С до 70°С.

При несанкционированном проникновении злоумышленника в салон автомобиля срабатывает емкостное реле и разрывает контактную цепь, идущую к замку зажигания (Рис.1). Емкостное реле самоблокируется и включает реле времени, находящееся до этого в ждущем режиме. Реле времени начинает отсчет времени, находящийся в пределах 10. 60 с, после чего контакты реле времени включают мощную многотональную звуковую сигнализацию. При желании владельца автомобиля контакты реле времени могут включать электрошоковое устройство, тогда угонщик будет подвержен слабому воздействию электрического тока силой 1. 6 мА и напряжением 300. 3000 В. Дверные замки автомобиля автоматически закрываются и самоблокируются. Может также включаться радиомаяк, расположенный внутри автомобиля. Эти дополнительные устройства могут быть установлены по желанию автовладельца.

Датчиком емкостного реле служит кусок металлической фольги размером 100x50 мм или же фольгированный текстолит аналогичных размеров. Датчик может быть расположен в салоне автомобиля под сидением водителя, или же выполнен в виде какой-либо декоративной панели, привлекающей угонщика, или, наоборот, спрятанной, и тем самым не заметной для глаз злоумышленника, но к которой угонщик обязательно должен прикоснуться.
Датчиков в салоне автомобиля может быть 1. 10 штук.
Приводится противоугонное устройство в действие микровыключателем, расположенным в салоне автомобиля, известным о месте его нахождения только владельцу транспортного средства.На принципиальной схеме устройства микровыключатель не указан.
Сопротивление катушки K1 от 1 кОм до 175 Ом; число витков катушки - 3400; ток срабатывания составляет 36 мA ток отпускания - 8 мА; напряжение питания - 12 В. Катушка колебательного контура L1 намотана на бумажном каркасе диаметром 8. 10 мм и содержит 26 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3. 0,4 мм, намотанных виток к витку в один слой. Отвод сделан от 7-го витка.

А.Гайдук, г. Борисов

Простое емкостное устройство

Устройство, схема которого показана на рис.2, работает на звуковых частотах. Для увеличения чувствительности здесь в контур генератора НЧ введен полевой транзистор, к затвору которого подключается датчик.

Генератор прямоугольных импульсов со звуковой частотой около 1000 Гц собран на элементах DD 1.1 и DD 1.2. В качестве выходного каскада используется элемент DD 1.3 той же микросхемы К155ЛА3, нагрузкой которого служит телефонный капсюль.

С целью дальнейшего увеличения чувствительности емкостного реле возможно увеличение количества элементов, введенных в RC – цепочку. Однако следует учитывать, что при пяти и больше логических элементах в схеме наладка не усложняется.

Обычное емкостное реле начинает работать сразу после включения. Требуется только подстроить резистор R 1 на пороговую чувствительность.

При отладке данного реле возможны два варианта его работы: срыв или, наоборот, возникновение генерации при введении емкости. Установка требуемого варианта осуществляется подбором переменного резистора R 1. При приближении руки к датчику Е1 подстройкой резистора R 1 добиваются, чтобы расстояние, с которого срабатывало бы емкостное реле, было около 10 – 20 см.

Для подключения исполнительных механизмов к емкостному реле сигнал с элемента DD 1.3 следует подать на электронное реле.

Емкостное реле для управления освещением

В часто посещаемых помещениях для экономии электроэнергии удобно применить емкостное реле для управления освещением. При входе в помещение, если необходимо включить свет, проходят вблизи емкостного датчика, который подает сигнал в емкостное реле, и лампа включается. Выходя из помещения, если нужно выключить свет, проходят вблизи емкостного датчика на выключение, и реле выключает лампу. В ждущем режиме устройство потребляет ток около 2 мА.

Принципиальная схема емкостного реле изображена на рис. 3

Устройство по схеме подобно реле времени, у которого времязадающий узел заменен триггером на логических элементах DD1.1, DD1.2. При включении тумблера S1 через лампу HL1 будет протекать ток, если на базу транзистора VT1 с выхода элемента DD1.1 поступает напряжение высокого уровня. Транзистор VT1 при этом открыт, и тиристор VD6 открывается в начале каждого полупериода напряжения. Триггер переключается от емкостного тока утечки, при приближении человека на некоторое расстояние к одному из емкостных датчиков, если до этого он переключился от приближения к другому. При смене напряжения высокого уровня на базе транзистора VT1 на напряжение низкого уровня тиристор VD6 закроется, и лампа погаснет.

Емкостные датчики Е1 и Е2 представляют собой отрезки коаксиального кабеля (например, РК-100, ИКМ-2), со свободного конца которых на длину около 0.5 м снят экран. Изоляцию с центрального провода снимать не нужно. Край экрана необходимо изолировать. Датчики можно прикрепить к дверной раме. Длину неэкранированной части датчиков и сопротивление резисторов R5. R6 подбирают при налаживании устройства так, чтобы триггер надежно переключался при прохождении человека на расстоянии 5. 10 см от датчика.

При налаживании устройства необходимо соблюдать меры предосторожности, так как элементы устройства находятся под напряжением сети.

С. Лобкович, г. Минск

Схема емкостного реле на микросхеме

Что такое емкостное реле? Это электронное реле, срабатывающее при изменении емкости между его датчиком и общим проводом. Чувствительным узлом большинства емкостных реле является генератор электрических колебаний довольно высокой частоты (сотни килогерц и выше). Когда параллельно контуру такого генератора подключается дополнительная емкость, то либо изменяется в определенных пределах частота генератора, либо его колебания срываются вовсе. В любом случае срабатывает пороговое устройство, соединенное с генератором, - оно включает звуковой или световой сигнализатор.

Емкостное реле нередко используют для охраны различных объектов. При приближении к объекту человека реле извещает об этом охрану. Кроме того, оно находит применение в устройствах автоматики.

Схема емкостного реле приведена на рис.4

Устройство собрано на одной интегральной цифровой микросхеме и не содержит намоточных деталей, без которых не обойтись при изготовлении устройств с высокочастотным генератором.

Работает емкостное реле так. Пока емкость между датчиком, подключаемым к гнезду XS 1, относительно общего провода (минус источника питания) мала, на резисторе R 2, а значит, на соединенном с ним входе элемента DD 1.3 формируются короткие импульсы положительной полярности, а на выходе элемента (вывод 4) – такие же импульсы отрицательной полярности. Иначе говоря, напряжение на выходе элемента большую часть времени имеет уровень логической 1, а в течении очень короткого промежутка – уровень логического 0. Конденсатор С5 медленно заряжается через резистор R 3, когда на выходе элемента уровень логической 1, и быстро разряжается через диод VD 1 при появлении уровня логического 0. Поскольку разрядный ток значительно превышает зарядный, напряжение на конденсаторе С5 имеет уровень логического 0, и элемент DD 1.4 закрыт для сигнала звуковой частоты.

При приближении к датчику руки его емкость относительно общего провода увеличится, амплитуда импульсов на резисторе R 2 уменьшится и станет меньше порога включения элемента DD 1.3. На выходе элемента DD 1.3 будет постоянно уровень логической 1, до этого уровня зарядится конденсатор С5. Элемент DD 1.4 начнет пропускать сигнал звуковой частоты, и в капсюле BF 1 раздастся звук.

Чувствительность емкостного реле можно изменять подстроечным конденсатором С3.

Датчик представляет собой металлическую сетку (или пластину) размерами примерно 200 х 200 мм, чтобы обеспечить сравнительно высокую чувствительность реле.

Если емкостное реле захотите использовать для включения мощной нагрузки, соберите схему на рис.5.

Емкостное реле на транзисторах

На рис.6 показана схема простого транзисторного емкостного реле.

Транзисторы VT 1 – VT 3 формируют усилитель электрического сигнала, возникшего в результате наводки от человеческого тела. Конденсатор С1, диоды D 2 и D 3 защищают реле от ложного срабатывания.

Сенсор представляет собой пластину из алюминия или меди размером примерно 10 см х 10 см. Транзисторы VT1, VT3 возможно заменить на КТ3102, КТ815.

При наладке данной схемы, следует соблюдать меры электробезопасности, так как все элементы конструкции находятся под напряжением электросети.

Читайте также: