IT8435532U1 - "Relay" allo stato solido per impieghi spaziali ed avionici - Google Patents

Description

[0001] 35532:84 DESCRIZIONE Descrizione del.Modello di.Utilita avente per titolo: "RELAY" A STATO SOLIDO PER IMPIEGHI SPAZIALI ED AVIONICI.

[0002] Inventore: Alessandro Pedone Selenia Spazio - Via Pile - L'AQUILA k SOMMARIO "Relay" a stato solido che, mediante componenti a semicondut tore, e in grado di attivare o disattivare, a distanza, senza l'ausilio di mezzi meccanici, carichi in corrente alternata 10 proveniente da una sorgente primaria.

[0003] *$* topttos oteas e .letoa..

[0004] un rpaengoa auotzeaouu aouasaae ea Essa si colloca nel campo dell'alimentazione, in corrente al- ternata, di circuiti elettrici, mediante componenti a stato 15 solido, piu precisamente nel campo dei "relay statici".

[0005] Detto relay pu essere impiegato nelle tecniche spaziali tsneit ezuas aaeuotzung tp opeaa ut a otaenb u aadauotae pa lio di mezzi meccanici in movimento ed e realizzato, sia per la sua configurazione che per i componenti di cui costitui 20 to, in modo da resistere ad avverse condizioni ambientali che possono presentarsi durante: .

[0006] le fasi di lancio, come forti vibrazioni ed accelerazioni; le fasi di orbitazione, come forte bombardamento di parti- celle elementari.

[0007] 25 Secondo la tecnica corrente, l'interruzione di carichi in alternata, viene effettuata mediante relay elettroneccanici e statici attualmente in commercio.

[0008] Questi ultimi vengono realizzati con compo nentistica ad alto degrado in ambiente contaminato da particel le elementari veloci.

[0009] ts t4tlto4es tp opuoq e t7tnouto tp eunsntyo et e eunquede.7 0€ ottengono, secondo la tecnica corrente,tramite relay denomina ti "LATCHING" (allacciante) che sono costituiti da due bobine: una per la posizione di "acceso" e una per la posizione di "spento".

[0010] 5 Il relay "LATCHING" assume la posizione di "ON"(acceso) o di "OFF" (spento) a seconda della bobina che viene eccitata e mantiene stabile una delle due configurazioni fintanto che non arriva nell'al tra bobina il comando di mutare configurazione.

[0011] Questi relay correntemente usati presentano svantaggi elet- 10 trici,meccanici .

[0012] 1) Inconvenienti meccanici: .

[0013] delicatezza del meccanismo contenuto nei relay latching che ne limita il valore di massima accelera- zione sopportabile; 15 .

[0014] logoramento dei contatti i quali, avendo un certo nu- mero determinato di operazioni, hanno una vita opera- tiva limitata; fragilita della struttura interna che pu restare irreparabil mente danneggiata da shock meccanico.

[0015] 2) Inconvenienti elettrici: : poiche il contatto elettrico affidato alla pressio- ne meccanica della molla che spinge i due contatti l'uno contro l'altro, si verifica una notevole diffe- renza di resistenza elettrica di contatto,da un esempla 25 re all'altro, oltre ad una notevole variazione di detta resistenza durante l'uso; .

[0016] per il verificarsi di fenomeni di arco specialmente al l'apertura, la superficie dei contatti si deteriora e si presenta una emissione di disturbi a radio- 30 frequenza; 2 1 3 Il tempo necessario per effettuare un'apertura o una chiusura dell'ordine delle decine di millisecondi.

[0017] Ci significa che la durata dell'impulso di comando deve es- sere superiore a tale tempo di chiusura o apertura per 5 assicurarsi che il comando stesso venga attuato.

[0018] 4 Sottoposti al comando per alcuni millisecondi presentano aperture e chiusure spurie e ripetute provocando il co- siddetto "fenomeno bounce" (rimbalzo).

[0019] Per concludere, gli inconvenienti dei relay in uso, che pre- 10 cedono la presente innovazione, sono i seguenti: - FRAGILITA' DEL MECCANISMO.

[0020] - USURA DEI CONTATTI.

[0021] - VALORE DI RESISTENZA DI CONTATTO FUNZIONE DELLA PRESSIO- NE DELLA MOLLA E DELLO STATO DI USURA.

[0022] 15 - POSSIBILITA' DI FENOMENI DI ARCO.

[0023] - TEMPI LUNGHI DI ATTUAZIONE DEL COMANDO.

[0024] - POSSIBILITA' DI RIMBALZI DEL CONTATTO.

[0025] La tecnica corrente, al fine di ovviare agli inconvenienti suddetti, utilizza dispositivi detti "relays statici".

[0026] 20 Il relay statico per correnti alternate costituito da un "triac" (rettificatore controllato) che funge da elemento statico di apertura e chiusura del circuito.

[0027] Il "triac", a sua volta, e pilotato da un fotoaccoppiatore che ricevendo il comando esterno fornisce l'opportuna tensio 25 ne di innesco, realizzando anche un isolamento galvanico tra circuito di comando e carico di corrente alternata.

[0028] Nemmeno tale relay a stato solido soddisfa le esigenze tecni che in campo spaziale.

[0029] Esso si avvale infatti di componenti a stato solido, come fotoaccoppiatori, che subiscono un in- 30 vecchiamento nel tempo, peggiorato anche dalla forte dose di 3.

[0030] radiazioni presenti nello spazio.

[0031] Inoltre i "triac" sono componenti non presenti nelle liste di semiconduttori per applicazioni spaziali, in quanto scar samente affidabili.

[0032] : La presente innovazione risolve i problemi su descritti.

[0033] A scopo illustrativo e non limitativo, verra ora illustrata l'innovazione facendo riferimento alle figure allegate: La Fig.

[0034] 1 rappresenta lo schema elettrico nella sua configu- razione generale.

[0035] 10 La Fig.

[0036] 2 illustra in particolare lo schema equivalente del relay a stato solido che viene indicato nella fig.l.

[0037] to tra linea da interrompere o attivare e il circuito di co- mando, tramite un trasformatore di corrente.

[0038] 15 Osservando la Fig.

[0039] 1 si nota che l'avvolgimento primario N1 di tale trasformatore attraversato dalla corrente AC diret ta al carico, mentre il secondario e costituito da un avvol- transi- chiuso.

[0040] Se si rimuove il corto circuito nel secondario, tramite co- mando esterno, il primario N assume un alto valore di impe- 25 denza (5 KOhm percio ostacola il passaggio di corrente.

[0041] Il funzionamento di questo relay, oggetto della presente in- novazione, nella sua configurazione preferita puo essere co- stituito da un carico di utenza di 15 w, mentre il generato- re fornisce 25 Veff.

[0042] sinusoidali o ad onda quadra.

[0043] 30 Essendo il rapporto di trasformazione N 1:2, la corrente se- 4.

[0044] condaria sara di 300 mA.

[0045] Affinche il relay statico sia efficace, cio presenti una no tevole impedenza serie Zs, necessario che quest'ultima sia almeno cento volte maggiore della impedenza del carico (Figu Nel caso preferenziale in cui il carico sia 15 w, z=41,5 spondente a un valore di induttanza primaria di 33 mH.

[0046] Per questa soluzione preferito l'uso di un trasformatore 10 T, che abbia un nucleo toroidale di Ultraperm lOVACUUMSCHMELZE GMBH con le seguenti dimensioni: diametro esterno : 16 mm diametro interno : 12.5 mm altezza : 8 mm.

[0047] 15 Dalle caratteristiche fornite del costruttore risulta un A (cioe la costante di avvolgimento) di 37,5 /uH/spira.

[0048] Per ottenere il valore di induttanza desiderato 33 mH occor- rono allora N spire primarie: 20 33 K :Nr 33 N1 = 30 spire.

[0049] 0,0375 K 1 0,0375 Il numero di spire dell'avvolgimento secondario N, deve es- sere di 60, tenuto conto che il rapporto di trasformazione di 1:2.

[0050] 25 Per concludere, il funzionamento del relay presentato il seguente: quando alla base del transistore Q3 e applicata una corrente pari ad l/l0 della sua corrente di collettore, detto transistore entra in fase di conduzione, portando il potenzia le del collettore verso lo zero.

[0051] 30 5.

[0052] a quella di carico attraverso la giunzione emettitore base di Q2, cio provoca il passaggio di una corrente proporziona le nel circuito emettitore-collettore di Q2.

[0053] E' proprio quest'ultima corrente di collettore di Q2 che as 5 sicura il pilotaggio a Q3 anche quando il comando esterno terminato.

[0054] In conclusione basta inviare un'opportuna corrente nella ba se di Q3 per assicurare che il sistema costituito dai transi del carico, 10 quindi l'interruttore elettronico si chiude.

[0055] pari a 1/10 della corrente di carico Ia, tale transistore as sorbe la corrente di base di Q3.

[0056] Q2, non potendo piü fornire corrente alla base di Q3, manda 15 -ottnaaeattit tpunb a atoztpaaau tp euoz t oatotnitrenb re elettronico si apre.

[0057] Il potenziale del collettore di Q3 allora sale ed impedisce il passaggio di corrente nella base di Q2.

[0058] In tale modo Q2 e Q3 rimangono interdetti anche quando Ql non 20 piu pilotato dal comando esterno, in quanto i transistori Q2 e Q3 in condizioni di riposo sono normalmente spenti.

[0059] .

Claims (3)

1. 1.

Relay statico a stato solido per corrente alternata carat- terizzato dal fatto di essere costituito da un trasformatore 25 di corrente con avvolgimento secondario collegato ad un cir- cuito a transistori che effettua l'apertura e la chiusura del circuito dell'avvolgimento primario.

2.

Relay statico.

a stato solido, come da Riv.l,carat terizzato dal fatto di comprendere due transistori utiliz- 6.

lizzati per memorizzare il comando esterno di apertura e chiusura.

3.

Relay statico a stato solido secondo le Rivv.

1 e 2 carat terizzato dal fatto che l'isolamento galvanico tra il circui 5 to di comando e il circuito del carico in CA provoca l'au- tonomia del circuito di comando elettronico dal circuito del carico stesso.

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