Реле времени периодических включений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i) 868871

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2864005/24-07 1» „К„з с присоединением заявки М (23) Приоритет всударственимй комитет

СССР во делам изобретений и откр» й

Н 01 Н 47/18

Опубликовано 300981 Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 30. 09. 81 (53» УДК 621. 318. 57:

:681.118.5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Т. Арандаренко и В.Н. Глушенков (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Изобретение относится к автоматике и предназначено для периодического переключения нагрузок (цепей управления тиристорами, реле клапанов 5 электромагнитных муфт и т.п.) в различных устройствах автоматического управления, контроля и сигнализации.

Известны реле времени периодических включений, содержащие времязадающие RC-цепи и транзисторные каскады, позволяющие переключать нагрузки с заданными интервалами времени

).1) и (2).

Наиболее близким по технической 15 сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последователь но соединенные .элементы выдержки времени, каждый из которых выполнен в виде транзистора с нагрузкой и 26 вентилем в коллекторной цепи и времязадающей RC-цепи f3).

Недостатком указанного устройства является недостаточная точность выдержки времени и узкий диапазон вы-ж5 держек.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона выдержек времени реле периодических включений. 30 указанная цель дотигается тем, что в реле времени периодических включений, содержащее источник питания постоянного тока, клеммы для подключения генератора пусковых импульсов, и последовательно соединенных элементов выдержки времени, каждый из которЫх содержит времяэадающую RC-цепь, диод, выходной каскад на транзисторе, в коллекторную цепь которого включена нагрузка, введены другие последовательные

RC-цепи, а в каждый элемент выдержки времени введены операционный усилитель, полевой транзистор, ключевой и пусковой биполярные транзисторы, резисторы, кондейсаторы и стабилитрон, причем неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к .затвору полевого транзистора, исток которого подключен к точке соединения резистора и конденсатора времяэадающей КСцепи, инвертирующнй вход операционного усилителя подключен к точке соединения двух резисторов, которые включены как делитель напряжения между полюсами источника питания, выход операционного усилителя через третий резистор соединен с базой транзистора выходного каскада, 868871 стабилитрон и четвертый резистор подключены параллельно между неинвертирующим входом операционного усилителя и одним полюсом источника питания, диод подключен между коллектором ключевого транзистора и точкой соединения пятого и шестого резисторов, 5 которые включены как другой делитель напряжения между полюсами источника питания, база пускового транзистора через один конденсатор подключена к клемме для подключения генератора пусковых импульсов и через седьмой резистор к выходной цепи выходного каскада, эмиттер ключевого транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а 5 коллектор подключен к другому полюсу источника питания через восьмой резистор, база ключевого транзистора через девятый резистор соединена с коллектором транзистора выходного 2Î каскада, эмиттер пускового транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника питания через десятый 25 резистор и соединен с коллекторами пусковых транзисторов каждого из и элементов выдержки времени, неинвертирующий вход операционного усилителя каждого предыдущего элемента выдержки времени через каждую указанную другую последовательную RC-цепь соединен с выходной цепью выходного времени, неинвертирующий вход операционного усилителя и-го элемента выдержки времени через соответствующую другую последовательную RC-цепь соединен с выходной цепью первого элемента выдержки времени:

На фиг. 1 приведена схема реле времени периодических включений (для ф»

n2); на фиг. 2 — диаграммы напряжений в отдельных точках схемы.

Полюса 1 и 2 источника питания 3 подключены к резистору 4 и эмиттеру ключевого транзистора 5,база которого через резистор 6 соединена с выходом

1-ого элемента 7 выдержки времени

7. Времязадающий конденсатор 8 подключен к точке соединения резисторов

9 и 10, шунтирован диодом 11 и соединен с истоком полевого транзистора

12, к которому подключен также времязадающий резистор 13. Стабилитрон 14 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 15, куда подключен также резистор 16 и последовательная цепь из резистора 17 и конденсатора 18. Общая точка резисторов 19 и 20 подключена к инвертируьщему входу операционного усилителя

15, выход которого через резистор 21 (» подключен к базе выходного транзистора 22, в цепь коллектора которого включена нагрузка 23. Коллектор выходного транзистора 22 подключен чорез резистор 24 к базе пускового транзистора 25 с резистором 26 в коллекторной цепи и шунтирован конденсатором 27. База транзистора 25 соединена через конденсатор 28 с клеммой

29, предназначенной для подключения генератора запускающих импульсов.

Резистор 30 и конденсатор 31 связывают коллектор транзистора 25 с входом операционного усилителя 15.

Второй элемент выдержки времени настроен совершенно аналогично. Его ключевой транзистор 32 соединен через резистор 33 с полюсом 1 источника питания и через резистор 34 с выходом

2-ого элемента выдержки времени 35, а также с диодом 36, задающим конденсатором 37, который связан с резисторами 38 и 39 и времязадающим резистором 40 и полевым транзистором

41. Полевой транзистор 41 соединен со стабилитроном 42, резистором 43 и операционным усилителем 44, на другой вход которого подключены резисторы 45 и 46, а выход через резистор 47 подключен к транзистору

48, в цепь коллектора которого включен резистор 49. Транзистор 48 шунтирован конденсатором 50 и подключен через резистор 51 к входу транзистора 52, в коллекторную цепь которого включен резистор 53. Выход 1-ого элемента 7 выдержки времени подключен к неинвертирующему входу операционнога усилителя 44 через резистор 54 и конденсатор 55.

Реле времени периодических включений работает следующим образом.

При включении питания времязадающий конденсатор 8 заряжается от источника питания через резистор 4, переход исток-затвор полевого транзистора 12 резистор 16 до напряжения заданного делением 9 и 10 эа вычетом падения напряжения не переходе исток-затвор полевого транзистора 12 в прямом направлении. При этом на выходе операционного усилителя 15 вырабатывается положительное напряжение, открывающее транзистор 22.Низкое напряжение на коллекторе транзистора 22 обеспечивает закрытое состояние транзисторов 5 и 25. Одновременно ток протекает от шины питания через времязадающий резистор 13,переход исток-затвор полевого транзистора 12 резистор 16. Стабилитрон 14 ограничивает максимальное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 15 до безопасной величины.

Конденсатор 27 обеспечивает закрытое состояние транзисторов 5 и 25 в начальный момент времени при включении питания. Одновременно идентичным образом работает второй элемент выцержки времени. При поступлении положительного импульса,. "Запуск" на клемму и на базу транзистора 25 последний открывается, и отрицательный перепад напряжения .с коллектора и тран868871

20

45 эистора 25 через резистор 30 и конденсатор 31 подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 15.

На выходе операционного усилителя 15 появляется отрицательное напряжение, транзистор 22 закрывается и положительное напряжение с его коллектора поступает через резистор 6 на базу транзистора 5 и открывает его.

Отрицательный перепад напряжения ,с коллектора транзистора 5 через конденсатор 8 поступает на полевой транзистор 12 и закрывает его. Положительное напряжение с делителей 19 и 20, поступающее на инвертирующий вход операционного усилителя 15, вызывает появление отрицательного напряжения на его выходе и транзистор 22 закрывается.

Положительное напряжение с коллектора транзистора 22 поступает на клемму 7 и через резистор 6 на базу транзистора 5 и поддерживает его открытое состояние.

Конденсатор 55 заряжается от полюса источника 1 питания через резисторы 23, 54 и 43. Конденсатор 8 пере-.25 заряжается от полюса источника 1 питания через времязадающий резистор

13 и.открытый транзистор 5 до тех пор, пока напряжение на истоке полевого транзистора 12 не превысит суммы его порогового напряжения истокзатвор и напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 15, поступающего с делителя на резисторы

19 и 20. При этом на выходе операционного усилителя 15 появляется положительное напряжение, транзистор

22 открывается, работа первого элемента выдержки времени заканчивается и оно возвращается в исходное состояние. Конденсатор 55 разряжается через 40 резистор 54 и 43 и открытый транзистор 22, Отрицательное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 44 появляющееся от протекания тока разряда конденсатора 55, вызывает появление отрицательного напряжения на выходе операционного усилителя 44, которое закрывает транэистор 48. Начинает работать второй элемент выдержки времени. Конденсатор 18 заряжается от полюса источника 1 питания через резисторы 49, 17 и 16. По окончании работы второго элемента выдержки времени конденсатор

18 разряжается и происходит запуск первого элемента выдержки времени.

Резисторы 9, 10 и 32 и 39 ограничивают уровень напряжения заряда времязадающих конденсаторов 8 и 37. Этим достигается уменьшение времени заряда и тем самым расширяется диапазон выдержек в сторону уменьшения их длительности. Во время работы первого и второго элементов выдержки вре.мени положительное напряжение в их выходных цепях (на клеммах 7 и 35) открывает транзисторы запуска 25 и

5? и положительные импульсы запуска, поступающие через конденсатор 22 на базу транзистора 25, не усиливаются и не инвертируются последним, и запуска элемента выдержки времени, находящегося в состоянии паузы, не происходит.

Таким образом, запускающие импульсы не мешают нормальной работе реле времени периодических включений, а обеспечивают автоматический запуск при включении напряжения питания и после аварийных отключений. Такое построение схемы реле времени периодических включений благодаря разделению времязадающих RC-цепей от активных элементов схемы (нуль-индикаторов) и ограничениях уровней напряжения заряда времязадающих конденсаторов обеспечивает увеличение точности работы и расширение диапазона выдержек.

Использование изобретения повыщает точность работы устройств автоматического управления и регулирования и способствует расширению области применения автоматизированных управляющих систем.

Формула изобретения

Реле времени периодических включений, содержащее источник питания постоянного тока, клеммы для подключения генератора пусковых импульсов, и последовательно соединенных элементов выдержки времени, каждый иэ которых содержит времяэадающую последовательно RC-цепь, диод, выходной каскад на транзисторе, в коллекторную цепь которого включена нагрузка, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона выдержки времени, в него введены другие последовательные RC-цепи, а в каждый элемент выдержки времени введены операционный усилитель, полевой транзистор, ключевой и пусковой биполярные транзисторы, резисторы, конденсаторы и стабилитрон, причем неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к затвору полевого транзистора, исток которого подключен к точке соединения резистора и конденсатора времяэадающей RC-цепи,инвертирующий вход операционного усилителя подключен к точке соединения двух резисторов, которые включены как делитель напряжения между полюсами источника пи гания, выход операционного усилителя через третий резистор соединен с базой транзистора выходного каскада, стабилитрон и четвертый резистор подключены параллельно между неинвертирующим входом операционного усилителя и одним полюсом источника

868871

31 питания, диод подключен между коллектором ключевого транзистора и точкой соединения пятого и шестого резисторов, которые включены как другой делитель напряжения между полюсами источника питания, база пускового транзистора через один конденсатор 5 подключена к клемме для подключения генератора пусковых импульсов и через седьмой резистор к выходной цепи выходного каскада, эмиттер ключевого транзистора подключен к одному полюсу о источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника питания через восьмой резистор, база ключевого транзистора через девятый резистор соединена с коллекто-15 ром транзистора выходного каскада, эмиттер пускового транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источни- Щ ка питания через десятый резистор и .соединен с коллекторами пусковых транзисторов каждого из и элементов выдержки времен, неинвертирующий вход операционного усилителя каждого предыдущего элемента выдержки времени через каждую укаэанную другую последовательную RC — цепь соединен с выходной цепью выходного каскада последующего элемента выдержки времени, неинвертирующий вход операционного усилителя и-го элемента выдержки времени через соответствующую другую последовательную RC-цепь соединен с выходной цепью первого элемента выдержки времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 541214, кл. Н 01 Н 47/18, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 641533, кл. Н 01 Н 47/18, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 225327, кл. Н 01 Н 47/18, 1966 (прототип).

868871

Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 8344/77

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель K. Андреев

Редактор Е. Лушникова Техред М, Рейвер 1 ррректор Г- Решетник