Реле времени
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
I б..олиоуж .% "Й Ь А ) Союз Советских
Социалистических
Республик
<111 664235
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 () Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено051175 (21) 2188645/24-21 (51) М. КЛ.2
Н 01 Н 47/18 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государствеииый комитет
СССР по делам изобретеиий и открытий
Опубликовано 250579. Бюллетень Мо19 (53) УДК621. 318. .562(088.8) Дата опубликования описания 250579 (72) Авторы изобретения
И.Н.Глазов и Э.С.Никулин (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
Изобретение относится к автоматике и предназначено для формирователя выдержки времени в системах автоматического управления и контроля.
Известны реле времени, содержащие времязадающую РС-цепь и два операционных усилителя, один из которых в сочетании с РС-цепью выполняет функции интегратора, а другой - noporosoro элемента.
Применение двух операционных усилителей усложняет устройство и снижает его надежность.
Известны реле времени, содержащие операционный усилитель с резистором 15 и конденсаторы в цепи отрицательной обратной связи, два ключевых элемента, источники опорного напряжения и смещения, выходной каскад, резисторы
Недостатком указанных реле является зависимость выдержки времени от порогового напряжения, при котором включается нелинейный элемент, шунтирующий цепь емкостной отрицательной обратной связи операционного усилите ля.
Во многих случаях, когда порого.вое напряжение имеет значительный разброс (например, при использовании в качестве нелинейного элемента стабилитрона), возникает необхбдимость введения регулировочных элементов в схему реле времени, что приводит к усложнению, повышению стоимости и снижению надежности реле времени.
Нестабильность порогового Напряжения вызывает погрешность выдержки времени, причем эта погрешность не может быть устранена регулировочными элементами. (Делью изобретения является повышение точности выдержек времени.
Для этого в устройство, содержащее операционный усилитель с последовательно включенными резистором и конденсатором в цепи отрицатель ной обратной связи, к точке соединения которых между собой через первый ключевой элемент подключен источник опорного напряжения, выход операционного усилителя через второй ключевой элемент, подключенный к источнику смещения, соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и входом выходного каскада, резисторы на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя, введены два дополнительных ключевых элемента, выполненных, например, бб42 на полевых транзисторах, и резисторы причем вход и выход первого ключевого элемента через соответствующие резистбры подключен к первому допол.нительному ключевому элементу, включенному на инвертирующем входе операционного усилителя, неинвертирующий 5 вход которого соединен с общей шиной устройства через две параллельные цепи, состоящие из соединенных последовательно резистора и второго дополнительного ключевого элемента и двух lO резйсторов соответственно, к точке соединения указанных резисторов через другой резистор подключен источник опорного напряжения, управляющие входы дополнительных ключевых элементов соединены с входной клеммой устройства.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства.
Устройство содержит операционный усилитель 1, резистор 2 и конденсатор
3 в цепи отрицательной обратной связи, первый ключевой элемент 4, выполненный на диоде, источник опорного напряжения 5, второй ключевой элемент
6, выполненный на резисторах 7 и 8 и диодах 9 и 10, источнйк смещенйя
11, выходной каскад 12, Резисторы 13 и 14, два дополнительных ключевйх элемента 15 и 16,. выполненных, например, на полевйх транзисторах, резисторы 17-21, защитный диод 22.
Устройство работает следуйй им образом.
В исходном положении, когда дополнительные ключевые,элементц на поле- 3 вых транзисторах 15 и 16 под действием входного сигнала находятся в замкнутом cîñòîÿíéè, на аноде диода
4 за счет отрицательной обратной свя- . зи, через резистор 17 охватывающей 4 операционный усилитель 1, устанавли- вается начальное напряжение
U = — — 0 17
H Я О
Под действием этого напряжения и опорного источника 5 диод 4 смещен в непроводящем направлении. Напряжение IJ на выходе усилителя 1 также
Отрицательно и при Я << Й 7 (Я сопротивление резистора 2) . U = UH.
Источник сме цения Е и отрицательное напряжение Ц удерживают диоды
9 и 10 в закрытом состоянии, в результате чего цепь положительной обратной связи усилителя 1 разомкнута и транзистор выходного каскада 12 закрыт.
В режиме формирования выдержки времени, когда входной сигнал ОВх за крывает дополнительные ключевые элементы.15 и 16, напряжение О на выходе усилителя изменяется под действием, сигнала, поступающего на его неинвертирующий вход с резистора 20 через резистор 19. В этом режиме резисторы
17.и 18 отключены от инвертирующего входа усилителя 1. Напряжение U на конденсаторе 3 возрастает от началь5 ного уровня 0с по линейному закону
"С= СО+ ЦО
t а напряжение на аноде диода 10 определяется соотношением
UQ=UH+K9Uo+K9 J где .(— постоянная интегрирования (М =К1ЭСЗ,К13 — СОПРОтивление РезистоРа
13, Су» емкость конденсатора3); текущее время.
Через время:kq, напряжение О достигает уровня, равного напряжейию 0 опорного источника 5. Это приводит
50 к открыванию диода 4, после чего изменение напряжения на конденсаторе
3 практически прекращается (предполагается, что динамическое выходное сопротивление источника 5 много меньше сопротйвления резистора 2). В результате происходит выключение цепи отрицательной обратной связи, что приводит к быстрому возрастанию выходного напряжения усилителя Ц„. В момент времени 4g, когда напряжение 0> достигает riopora 0 второго ключево7 го элемента б (U =, E где R7,R— ф %8 У сопротивления резисторов 7, 8), диоды
9 и 10 переходят в проводящее состояние. При этом диод 9 замыкает цепь
П 1 /.. л
Я Я
Н В В о R +R Й 18 О 45
Здесь предполагается, что сопро У тивления резисторов 19 и 20 удовлетворяют неравенству % >О (< Й ч, а сопротивление замкнутого ключевого элемента 16 пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением резистора
14 ° Оба эти условия легко выполнить в реальной схеме. 65
Где .цю 1 к Р <)t % 4 сОпрОтивления резисторов 17, 18, 19, 14; 2о — коэЕФидиент
21 2О передачи делителя напряжения íà резисторах 21, 20; Π— напряжение опорного источника 5.
35 4
Для увеличения диапазона формируемых выдержек времени целесообразно
Обеспечивать неравенство
При этом на аноде диода 4 устанавливается начальное отрицательное напряжение
664235 положительной обратной связи операционного усилителя 1, под действием которой усилитель переходит в релейный режим и его выходное напряжение U скачком достигает уровня полоЧ жительного насыщения. Скачок напряжения LI> через диод 10 передается на 5 базу транзистора выходного каскада
12, на коллекторе которого возникает отрицательный перепад напряжения, свидетельствующий об окончании выдерх<ки времени ° о
Таким образом, .эа время выдержки времени напряжениеОна аноде диода а
4 изменяется от начального уровня Us до напрях<ения 0 открывания второго ключевого элемента 6. 15
Пренебрегая интервалом времени И от начала открывания диода 4 (4q) до момента включения положительной обратной связи через диод 9 (4g) можем найти выдержку времени Т =4q 20 из следующего соотношения
R< Т о+ y o+) (о +, )о
Формула изобретения
Реле времени, содержащее операционный усилитель с последовательно включенными резистором и конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, к точке соединения которых, между собой через первый ключевой элемент подключен источник опорного напряжения, выход операционного усилителя через второй ключевой элемент, подключенный к источнику смещения, соединен с неийвертирующим входом операционного усилителя и входом выходного каскада, резистора на инвертирующем и неинвертирующем входах операциоийого усилителя, о т л и— ч а .ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения точности вйдержки времени, в sего введены два дополнительных клЮчевых элемента, .вйполненные, например, на полевых транзисторах, и резисторы„ причем вход и выход hepвого ключевого элемента через соответствующие резисторы подключен к первому дополнительному ключевому элементу, включенному на инвертирую-. щем входе операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной устройства через две параллельные цепи, состоящие из соединенных последовательно резистора и второго дополнительного ключевого элемента и двух резисторов соответственно, к точке соединений указанных резйсторов через другой резистор подключен источник опорного напряжения, управляющие входы дополнительных ключевых элементов соединены с входной клеммой устройства. т.е. выдержка времени не зависит от напряжения опорного источника 0 .
Перевод реле времени в исходное ЭО положение осуществляется переключением входного сигнала, в результате чего дополнительные ключевые элементы 15 и 16 переходят в замкнутое состояние. При этом к инвертирующему Я5 входу усилителя 1 подключаются резисторы 17 и 18, обеспечивающие работы усилителя в режиме апериодического звена с постоянной времени Тв"-Я,п Сз, поэтому время восстановления ТВ реле 40 времени определяется, постоянной t> и допустимой погрешностью устаиовлейия начального уровня UH второго дополнительного ключевого элемента. отметим, что применение транзисторного ключа 16 позволяет уравнять эквивалентные сопротивления на входах
f < Я11 3
Отсюда Т= С<(< +(< > -1
9 % a» операционного усилителя как в режиме формирования выдерх<ки времени (R <
= В.«) ), так и в режиме восстановления
R11 R18 1 аяагсианя чему сни14 R,ë И18 жается погрешность реле от входных токов операциойного усилителя.
6642 35
1б
Редактор Е.Гончар
Заказ 3010/50
Составитель O.Богомолов
Техреду Фанта КоРРектоР А.Гриценко
Тираж 92ф Подписи ое
ЦЯИИПИ Государствежного комитета СССР
iia"Йелам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Раушская наб. дд4$5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
