Реле времени Советский патент 1984 года по МПК H03K17/28 

СО 4

4 vj Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Известно реле времени, содержащее интегратор, два компаратора и выходное устройство C1J. Однако для этого устройства харак терны недостаточные надежность и стабильность работы. Наиболее близким к изобретению является реле времени, содержащее вы полненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараг Форы, диод, основной резистор, первы йывод которого соединен с вxoдo 4 интегратора, вход первого компаратор подключен к выходу интегратора, а вы ход - к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интегратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам питания 2 Однако для известного устройства также характерны недостаточные надёжность и стабильность выдержки вре мени, обусловленные сложностью схемы и ее критичностью к изменениям температуры и напряжений источников питания. Цель изобретения - повышение надежности и стабильности выдержки вре мени:, Цель достигается тем, что в реле времени, содержащее выполненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараторы, диод, основной резистор, первый вывод которого соединен с входом интегратора, вход первого компа1ратора подключен к выходу интегратора, а выход - к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интег, ратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам питания, введены RC-цепь запуска и дополнительный резистор, первый вывод которого подключен к катоду диода, второй вывод через последовательно вклю ченные резистор и конденсатор КС-цепи запуска - к минусовой шине источника питания, к выходу второго компаратора и через основной резистор к входу второго компаратора, при этом выход первого компаратора соединен с входом выходного блока. Кроме того, выход операционнного усилителя второго компаратора подключен к его неинвертирующему входу через соединенные последовательно ре зисторы, средний вывод которых подключен к выходу второго компаратора. На фиг. 1 представлена функцио нальная схема реле Времени; на фиг. 2 - эпюры напряжений в точках схемы:(а - напряжение на выходе второго компаратора - б - напряжение на конденсаторе интегратора, в напряжение на выходе первого компара тора). Устройство содержит интегратор 1, выполненный на операционном усилителе 2, между его инвертирующим входом и выходом включен конденсатор 3, а неинвертирующий вход через резистор 4 подключен к общей шине, основной резистор 5, первый вывод которого соединен с инвертирующим.входом интегратора 1, первый компаратор б, выполненный На операционном усилителе 7, инвертирующий вход которого через резистор 8 соединен с выходом интегратора 1 и через резистор 9 с общей шиной, а неинвертирующий вход через резистор 10 соединен с минусовой шиной источника питания и через резистор 11 подключен к общей шине, выход .Первого компаратора 6 подключен к :- аноду диода 12, второй компаратор 13, выполненный на операционном усилителе 14, неинвертирующий вход которого через резистор 15.соединен с общей шиной и через резисторы -16 и 17 цепи обратной связи с выходом, инвертирующий вход компаратора 13 подключен к первому выводу основного резистора 5, катод диода 12 через дополнительный резистор 18 подключен к выводу КС-цепи 19 запуска, состоящей из последовательно включенных резистора 20 и конденсатора 21, другой вывод которой подключен к минусовой шине источника питания, и выходной блок 22, вход которого подключен к выходу первого компаратора 6. Уровень напряжения Uj, определяющий порог срабатывания компаратора 13, определяется соотношением сопротивлений резисторов 10 и 11 и выбирается из условия П сЛИйИ Я& вых.макс.н максимальное выходное напряжение операционного усилителя 2, Уровни порогов срабатывания ком-« аратора 13 по инвертирующему и ненвертирующему входам определяются оотношением сопротивлений резистоов 15-17 и выбираются.из условия иаыи.макс.гRittJsiiix.i«qyRi -..oTWi О) R,S +R,,4-R,, R,s+R,,+R« f сйо соответственно вык. макс. 4 аксимальное выходное напряжение напряжение смещения нуля операционого усилителя 14. Устройство работает следующим обазом. Работа реле времени начинается момента подачи напряжения питания, ри этом на выходе операционного силителя 7 устанавливается напряжеие отрицательной полярности, которое является запирающим для выходного стройства. На выходе операционного силителя 14 устанавливается напряжение отрицательной полярности/ так как запускающий импульс отрицательной полярности длительностью t С,..- Кло/ формируемый КС-цепью 19 запуска, поступает с минусовой шины источника питания черей делитель напряжения на резисторах 15 и 16 на ае инвертируюадий вход операционного уси лителя 14, и компаратор 13, охваченный цепью положительной обратной свя зи, обретает устойчивое-состояние с отрицательным выходным напряжением (фиг. 2а). На резисторах 15 и 16 выделяется часть выходного напряжения компаратора 13. Ug f которое являетс источником входного сигнала для иитегратора 1 и порогом срабатывания компаратора 13 по инвертирующему входу, определяется выражением ОбЫ. MQKc.g (RIS + Клб| , 2 у « R,5 Напряжение Ug отрицательной поляр ности поступает через резистор 5 на инвертирующий вход интегратора 1, и конденсатор 3 начинает заряжаться до максимального выходного напряжения Ugh, X. МП КС. 1 операционного усилителя 2 (фиг. 2б). Скорость V заряда конденсатора 3 определяется выражениемV -« Когда напряжение на конденсаторе 3 достигает максимального выходного напряжения Uetn woke. /срабатывает. компаратор 13 (фиг.2а), так как к ег инвертирующему входу полностью при-, кладелвается через резистор 5 напряжение Ugx, выделяемое на резисторах 15 и 16, которое по величине больше напряжения установки на неинвертируювд.ем входе, вьвделяемого только на ре зисторе 15. На выходе компаратора 13 устанавливается напряжение положител I ной полярности, и он переходит в дру гое устойчивое состояние, которое обеспечивается положительной обратно связью на резисторах 15-17. После переключения компаратора 13 напряжение Ug положительной полярности поступает через резистор .5 на инвертируквдий вход интегратора 1.. Конденсатор 3 интегратора 1 начинает разряжаться до нуля, а затем перезаряжаться до напряжения О, определяе мого выражением RB+ RO Величина напряжения Ug выбирается из условия 2 4 аых. «акс.1 .(б) Скорость V разряда и перезаряда конденсатора 3 определяется выраже;нием (4J;, При достижении величины напряжеия .U2 на конденсаторе 3 отрицательой полярности срабатывает компараор б и на выходе операционного усия ителя 7 устанавливается напряжение оложительной полярности, при этом апирающий сигнал снимается и выходое устройство срабатывает. В то же ремя выходное напряжение положительой полярности компаратора б через иод 12 поступает на резисторы 15, 16 и 18. На резисторах 15 и 16 выдеяется часть выходного напряжения компаратора 6, величина которого опрееляется сопротивлением дополнительного резистора 18 и выбирается из условия f У8ЫХ- макс.г Напряжение U положительной полярности через резистор 5 поступает на инвертируквдий вход интегратора 1, конденсатор 3 которого мгновенно заряжается до напряжения .моис i и после этого под действием напряжений и срабатывает компаратор 13 по инвертирующему входу и обретает устойчивое состояние при выполнении условия (7). Таким образом, после появления на выходе компаратора 6 напряжения положительной полярности через диод 12 и резистор 18 возникает положительная обратная связь, за счет которой компаратор 13 принимает одно из устойчивых состояний, а интегратор 1 при выполнении условия (7) блокируется, так как на его инвертирующий вход поступает сигнал положительной полярности, который не дает возможности вновь перезаряжаться конденсатору 3. После срабатывания выходного устройства процесс формирования выдержки времени заканчивается. При снятии напряжения питания конденсатор 3 разряжается через резисторы 8,9, 15, 16 и 5. При включении напряжения питания процесс выдержки времени повторяется. (, - Величина выдержки времени Т (фиг. 2в) с учетом выражений (3)-(5) определяется следующим образом t, 2t,+ t, Э Т СзН (Ri5 +Rt6+Ri7 l7)roU«H.. Ul Ui (Rg+R,) (8) IS 16 L вххмав.2 .ла«с.г) J Из выражения (8) видно, что длительность временного интервала Т не зависит от хгровней выходных напряжений операционных усилителей 2, 7 и 14, а зависит только от их отношения. .

При применении однотипных операционных усилителей

быхмо1«.с: вмкмак.г. Тогда с учетом условия (6) имеем ,.,W., ,„

1 : - Т.е. длительность временного интервала Т зависит только от параметра пассивных элементов устройства..

Таким образом, в реле времени повышена стабильность выдержки времени за счет введения RC-цепи запуска, дополнительного резистора и включения второго компаратора по схеме с положительной обратной связью, что позволяет исключить влияние измёнерия напряжения источника питания и температуры на стабильность работы реле времени. Кроме того, за счет упрощения схемы достигается повышение надежности всего устройства.

Чйт.нвм.г

1. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ, содержащее вьтолненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараторы, диод, основной резистор, первый вывод которого соединен с входом интегратора, вход первого компаратора подключен к выходу интегратора, а выход - к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интегратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам .питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности выдержки времени, в него введены RC-цепь запуска и дополнительный резистор, первый вывод которого подключен к катоду диода, второй вывод через последовательно включенные резистор и конденсатор КС-цепи запуска - к минусовой шине источника питания/ к выходу второго компаратора и через основной резистор к входу второго компаратора, при этом выход первого компаратора соединен с входом выходного, блока. 2. Реле по п. 1,отличающ е е с я тем, что выход операционного усилителя второго компаратора § подключен к его неинвертирующему BXO-I ду через соединенные последовательно |ГЛ резисторы, средний вывод которых подключен к выходу второго компаратора.

8ьf паке.I

Фмг.2