Реле времени

 

Применение: в импульсной технике для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение надежности работы реле при одновременном расширении диапазона Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение надежности работы при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к возформируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения объекта контроля без выдержки времени. Для этого в устройство введены генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, логический элемент И-НЕ, два элемента И, два инвертора, а также два диода и делитель напряжения из двух резисторов и диода, узел формирования выполнен на базе-двоично-десятичных четырехразрядных счетчико в, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен на базе программных двоично-десятичных переключателей. При этом выходной коммутирующий элемент узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска реле времени подсоединен к одному из плеч указанного делителя напряжения , входы первого и второго усилительных трансформаторов, формирующих выдержки времени на включение и отключение исполнительных устройств-автоматики, - к выходу второго инвертора и второй схемы И соответственно. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. действию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения объекта контроля без выдержки времени. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого реле времени. Реле времени содержит первый 1 и второй 2 усилительные транзисторы с резистивным делителем в базе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, искробезопасный блок 3 запуска, включающий состоящую из последователь с | & со с со о о о 0 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 03 К 17/28, 5/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С>

О (:

iO О

t) ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905079/21 (22) 25.01.91 (46) 07.03.93. Бюл. М 9 (71) Луганский филиал Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института "Гипроуглеавтоматизация (72) А.И.Погудин, В.П.Довженко, А.Д,Пузанов, А.H.Ëèñèöèí, Ю.М,Гнучев, P.Â.Êîëoñoâ и В.А.Тараненко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 566351, кл. Н 03 К 17/28, 1977.

2. Искробезопасное реле времени

РВИ.1М. В кн. Автоматизация производства на угольных шахтах. Г.И.Бедняк, В.А,Ульшин, В.П.Довженко и др. К.: Техника, 1989, с.116-121. (54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ (57) Применение: в импульсной технике для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение надежности работы реле при одновременном расширении диапазона

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли.

Целью изобретения является повышение

-. надежности работы при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек вре..мени путем повышения его устойчивости к возформируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения обьекта контроля без выдержки времени. Для этого в устройство введены генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, логический элемент И-НЕ, два элемента И, два инвертора, а также два диода и делитель напряжения из двух резисторов и диода, узел формирования выполнен на базе-двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен на базе программных двоично-десятичных переключателей. При этом выходной коммутирующий элемент узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска реле времени подсоединен к одному из плеч указанного делителя напряжения, входы первого и второго усилительных трансформаторов, формирующих выдержки времени на включение и отключение исполнительных устройств-автоматики, — к выходу второго инвертора и второй схемы И соответственно. I з.п.ф-лы, 1 ил. действию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения объекта контроля без выдержки времени.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого реле времени.

Реле времени содержит первый 1 и второй 2 усилительные транзисторы с резистивным делителем в базе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, искробезопасный блок 3 запуска, включающий состоящую из последователь1800609

50

55 счетчиков 25, 26, 27, а следовательно и переключателей 29, 30 и 31, а также первого логического элемента И 34 сохраняется низкий уровень напряжения (логический "0"), на выходе элемента И-НЕ 38 — логическая

"1", так как резистор 39 шунтирует на общую шину питания (уровень логического "0") первый вход указанного элемента. На ходе инвертора 37 и второго логического элемента И 35 сохраняется уровень логического

"0", в связи с чем электромагнитные реле первого 1 и второго 2 усилительных транзисторов, формирующих соответственно выдержку времени на включение и отключение исполнительных устройств,. автоматики, в исходном состоянии находятся в отключенном состоянии. Причем логический "0" на выходе второго логического элемента И 35 обеспечивается отсутствием уровня логической "1" на его втором входе, связанном через первый инвертор 36 с высоким уровнем напряжения с делителя на элементах

21, 22, 23, а наличие шестого диода 42 препятствует изменению от второго инвертора

37 высокого уровня напряжения на разрешающих входах счетчиков .

При замыкании пускового контакта 5 цепи 6 управления положительной полуволной напряжения дополнительной обмотки

16 открывается транзистор 10 и включает электромагнитное реле 8, замыкающий контакт 9 которого шунтирует элементы 22, 23 делителя напряжения, в результате чего на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния двоичного счетчика 45 поступает низкий уровень напряжения. Начинается счет импульсов указанными счетчиками.

В момент включения пускбвого контакта 5 состояние на выходах счетчиков 25, 26, 27, переключателей 29, 30 и 31, первого логического элемента И 34, элемента И-НЕ 38 и второго инвертора 37 остается неизменным, т.е. электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1 по-прежнему находится в отключенном состоянии. Однако в связи с изменением на низкий уровень напряженияс выхода делителя напряжения, на выходе первого инвертора 36 появляется логическая "1", которая поступит на второй вход второго логического элемента И 35, который изменит свое выходное состояние на логическую "1".

Наличие напряжения высокого уровня на выходе второго логического элемента И

35 приводит к включению электромагнитного реле второго усилительного транзистора

2, формирующего выдержку времени на отключение.

Послетого; как пройдет время, установленное на пеРеключателЯх 29 30 и 31 при чем на переключателе 29 устанавливаются единицы секунд на переключателе 30 — десятки секунд и на переключателе 31. — сотни . секунд на всех трех входах первого логического элемента И 34, а следовательно, и на его выходе появляется сигнал логической

"-1". Указанный сигнал через четвертый диод

40 поступает на первый вход логического элемента И-HE 38, на второй вход которого логическая "1" была подана с выхода первого инвертора 36 при включении пускового контакта 5, На выходе элемента И-НЕ 38 появляется логический "0", который поступает на первый вход второго логического элемента

И 35, изменяет его выходное состояние, запирая тем самым второй усилительный

20 транзистор 2 и отключая его электромагнитное реле. В это же время на выходе второго инвертора 37 появляется. логическая "1, которая включает электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1, формирующего выдержку времени на включение. Кроме того, логическая "1" с выхода второго инвертора 37 через пятый диод 41 поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 38, сохраняя с этих пор неизменным его выходное состояние независимо от уровня сигнала с выхода первого логического элемента И 34. Одновременно сигнал логической "1" через шестой диод 42 поступает на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния двоичного счетчика 45. На входах счетчиков 25, 26, 27 устанавливается низкий уровень и счет импульсов прекращается.

Состояние логических элементов И-НЕ

38 и инвертора 37 остается неизменным до тех пор, пока включен пусковой контакт 5, а следовательно, все это время включено электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1. При отключении пускового контакта 5 на второй вход логического элемента И-НЕ 38 и первый вход второго элемента схемы И 35 с выхода первого инвертора 36 поступает низкий уровень напряжения, усилительные транзисторы 1 и 2 оказываются закрытыми, а их электромагнитные реле отключенными — схема возвращается в исходное состояние.

В предложенном реле времени сигнал об окончании формирования заданной выдержки времени одновременно является и сигналом о его готовности к последующему запуску, т.е. существенно повышено быстродействие при повторных включениях, что важно при формировании выдержек времени, исчисляемых единицами секунд. S то же

1800609 время в прототипе после отработки заданной выдержки времени для готовности к повторному запуску необходимо определенное время для разряда времязадающего конденсатора через дополнительную цепь из резистора и ключеаого транзистора. Это время в серийном реле времени РВИ.1 М, выполненном на базе авт.св. М 1195442, составляет не более 1 с (см. проспект на реле времени РВИ.1M).

НЕтрудно видеть, что формируемая выдержка времени в предложенном техническом решении легко может быть увеличена добавлением до нужного числа разрядных счетчиков в узле 24 формирования выдержки-времени и числа секций программных переключателей с диодами 33 и резистором

32 в узле 28 сравнения и задания уставки, а также соответствующим увеличением числа входов в первом логическом элементе И 34.

Отсутствие в узле 24 формирования выдержки времени в предложенном реле времени времязадаю.цих RC-цепей существенно . повышаетего устойчивость к воздействиюдестабилизирующих факторов в виде, например, влажности шахтной атмосферы, а также колебаний температуры и напряжения питания.

-Так, в предложенном реле времени погрешность формируемых выдержек времени, исчисляемых десяткам минут (на порядок выше, чем в прототипе) при колебаниях в широких пределах влажности, а также температуры окружающей среды (от -40 до +40 С) и напряжения питания (+20 от номинального) в сравнении с прототипом, формирующим выдержки времени в более узком диапазоне, снижена на порядок.

Выполнение задатчика уставок с исполь, зованием программных переключателей, устанавливаемых внутри взрывозащищенного корпуса на передней части выемной панели, позволяет обслуживающему персоналу в любое время через смотровое окно в передней крышке по цифрам на лимбах переключателей определить соответствие величины заданной уставки требуемой, а также

fTpQKQHTpQIIMpoBBTb ее отработку, чем своевременно обнаруживаются опасные отказы реле времени, приводящие к включению объекта без выдержки времени и т.п.

Выполнение формирователя 44 тактовых импульсов в виде последовательно соединенных через коммутирующее устройство 46 третьего инвертора 47 и двоичного счетчика

45. вход установки начального состояния которого связан с разрешающими входами счетчиков 25, 26, 27 узла 24 формирования выдержки времени и выходным коммутирующим элементом 9 блока 3 запуска реле времени, позволяет исключить появление

45 ошибки в счетчике 25 (в младшем разряде) из-за возможного несоответствия временного положения (в пределах длительности тактового импульса) запускающих тактовых импульсов с моментом замыкания выходного коммутирующего элемента 9 блока 3 запуска. Сказанное повышает точность отработки заданной уставки, что особенно важно для повышения надежности отработки малых выдержек времени (долей и единиц секунд).

Таким образом, выполнение узла формирования выдержки времени формирователя тактовых импульсов, совмещение узла сравнения с узлом задания уставки и их выполнение на базе программных переключателей в совокупности с введенными элементами и их связями как между собой, так и с известными признаками реле времени позволяют существенно повысить надежность работы реле времени в шахтных условиях эксплуатации при одновременном и существенном расширении диапазона формируемых выдержек, сохранении функциональных возможностей и искробезопасности цепей управления.

Формула изобретения

1.Реле времени, содержащее узел формирования выдержки времени и соединенные с ним узлы сравнения и задания уставки, первый и второй усилительные транзисторы с резистивным делителем в фазе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, трансформатор с дополнительной обмоткой и гальванически развязанными между собой первым и вторым выпрямителями, искробезопасный блок запуска. включающий состоящую из последовательно включенных первого диода и замыкающего пускового контакта цепь управления, третий усилительный транзистор, узел гальванияеской развязки искробезопасных и искроопасных цепей, дополнительную обмотку и первый выпрямитель трансформатора, при этом положительный вывод первого выпрямителя через узел гальванической развязки соединен с коллектором третьего усилительного транзистора, эмиттер которого через второй диод соединен с первым выводом первого резистора, первой обкладкой первого конденсатора, с отрицательными выводами первого выпрямителя и с первым выводом цепи управления, второй вывод которой че55 рез дополнительную обмотку трансформатора соединен с вторым выводом первого резистора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и через третий резистор — с базой третьего

1800609

50

55.усилительного транзистора, а выводы вто-рого выпрямителя соединеныс искроопасными цепями питания первого и второго усилительных транзисторов и дополнительного источника питания, причем один из 5 выводов второго выпрямителя кроме того связан с первым выводом выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска, а также третий, четвертый диоды и четвер- 10 тый, пятый и шестой резисторы, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек времени, дополнительно введены 15 последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй инверторы логический элемент И-НЕ, соединенный с 20 э "" выводами дополнительного источника питания делителя напряжения из последовательно включенных четвертого резистора, третьего диода и" пятого резистора, а также пятый и шестой диоды, при этом узел фор- 25 мирования выдержки времени выполнен в виде блока, например, из трех соединенных последовательно двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, каждый из которых является соответствующим десяти- 30 чным разрядом формируемой выдержки" времени, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен в виде блока программных двоично-десятичных переключателей с числом секций — по числу счетчиков, 35 общие выводы одной группы из четырех контактов каждой из секций которого через соответствующие резисторы связаны с

=положительным выводомдополнительногоисточника питания и являются выходами узла 40 сравнения, а обособленные выводы задействованной группы из четырех контактов каждой екции связаны с первыми выводами соответствующих диодов, вторые выводы которых являются информационными входами узла 45 сравнения, причем информационные входы узла сравнения связаны с соответствующими информационными выходами узла формирования выдержки времени, а информационные выходы — с входами первого логического элемента И, выход которого через четвертый диод в прямом включении связан с первым входом логического элемента И-НЕ, катодом пятого диода и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого соединен с уровнем напряжения логического "0", выход формирователя тактовых импульсов связан: со счетным входом счетчика младшего разряда узла формирования выдержки времени, входы предварительной установки счетчиков связаны с уровнем логического

"0", а их разрешающие входы — с общей точкой соединения третьего диода и пятого резистора делителя напряжения, вторым входом формирователя тактовых импульсов, катодом шестого диода и входом первого инвестора, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого связан с анодами пятого и шестого диодов и входом первого усилительного транзистора-, выход- второго логического элемента И связан с входом второго усилительного транзистора, а второй вывод выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки — с общей точкой соединения третьего диода и четвертого резистора делителя напряжения.

2. Реле времени по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что формирователь тактовых импульсов выполнен в виде последовательной цепочки из двоичного счетчика, коммутирующего устройства и третьего инвертора, выход которого является выходом формирователя тактовых импульсов, первый вход которого соединен с тактовым входом, а второй — с входом установки начального состояния двоичного счетчика, 1800609

Составитель А.Погудин

Техред М.Моргентал Корректор A.Мотыль

Редактор

Заказ 1173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101