Реле времени Советский патент 1989 года по МПК H03K5/13 

4 СО

U2.i

Изобретение относится к импульсной технике и может быть исиользова- но для создания реле времени, коммутирующих переменный ток в нагрузке о Целью изобретения является повышение надежности и точности путем обеспечения синхронизации начала формирования временного интервала с моментами прохождения коммутируемого напряжения через нуль.

На фиг.1 изображена структурная схема реле времени; на фиг.2 - принципиальная схема реле времени с аналоговым времязадающим устройством на фиг.З - то же, с цифровым время- задающим устройством; на - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Реле времени содержит симметрич- ньй тиристор .1, который последовательно с нагрузкой 2 соединен с шинами 3, А источника 5 переменного тока, -. управляющий электрод через, резистор 6 соединен с его катодом и - через блок 7 запуска и блок 8 гальванической развязки - с выходом времязадай- щего блока 9, вход которого соединен с выходом триггера 10, вход сброса которого соединен с выходом времяза- дающего блока 9, а вход установки - с выходом элемента И 11, первый вход которого подключен к управляющему входу 12 реле времени, а BTCpoii сае- динен с выходом детектора 13 нуля, подключенного к шинам 3 4 источника 5 переменного тока; при этом блок 7 запуска может быть выполнен з виде выпрямительного моста на диодах 14-17 одна ч:- диагонал:ей которого через резистор 18 включена между анодом и yn равллющим электродом симметричного тиристора 1, а в другую диагональ включен опт ООН 8, выполняющий функцию блока 8 гальванической развязки дз- тектор 13 нуля содержит вьтрямитель- ный мое г на диодах 19-22, одна из диагоналей которого через резистор 23 соединена с шинами 3, 4 источника 5 переменного тока, а в другую диаго- наль включена.цепь из последовательно соединенных порогового элемента 24 и оптрона 25, на выходе которого между шинами 26, 27 источника 28 постоянного тока включены резисторы 29, 30; времязадающий блок 9 содержит транзисторный каскад на транзисторах 31, 32, нагрузкой которого является оптрон 8, вход транзисторного

каскада через резистор 33 подключен к общей шине и - через пороговый элемент 34 - к первым вьшодам времяза- дающих конденсатора 35 и резистора 36. а параллельно конденсатору 35 подключен коллекторно-эмиттерный переход транзистора 37; резистор 38 является нагрузкой транзистора 32, вы- ход транзисторного н;аскада подключен через дифференцирующую цепь, выполненную на резисторе 39 и конденсаторе 40 к дополнительному выходу время- задающего блока 9, содержащего во втором варианте цифровой компаратор 41, первые входы которого соединены с выходами клавиатуры 42, вторые входы - с выходами счетчика 43, тактовый генератор 44, вход которого через первый элемент И 45 подключен к входу счетчика 43, первый и второй, выходы цифрового компаратора 41 подключены соответственно к первым входам второго 46 и третьего 47 э.пемен- тов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 48, а вторые входы соединены с выходами переключателя режима работы, выполненного на переключателе 49 и резисторах 50, 51; выход элемента ИЛИ 48 соедш1ен с входом четвертого элемента И 52, второй вход которого соединен с входом времязадаю щего блока 9, выход которого соединен с выходом четвертого элемента И 52.

Реле времени работает следующим образом.

В исходном состоянии симметричный тиристор 1 включен и нагрузка 2 обесточена, триггер 10 находится в нулевом состоянии, детектор 13 нуля вырабатывает импульсы в моменты прохождения коммутируемого напряжения через О (фиг..4). При подаче на управляющий вход 12 сигнала запуска триггер 10 переходит в состояние 1. в момент следования очередного импульса с выхода детектора 13 нуля.

В реле времени с аналоговым время- задающим устройством (фиг.2) при по- явлении низкого уровня на выходе триггера 10 происходит выключение транзистора 37, а через светодиод оптрона 8 начинает протекать ток, поскольку транзистор 38 открыт положительным напряжением на его базе. Прохождение тока через светодиод оптрона 8 вызывает переключение в проводящее состояние фототиристора оптрона 8, ,и че- - рез диоды 14-17 начинает протекать

51

ток, вк;1И1чающи11 тиристор 1 в начале каждого полупериода иротеканмцего через него переменного тока. После выключения транзистора 37 напряжение н конденсаторе 35 начинает нарастать с некоторой постоянной времени , определяемой величиной сопротивления резистора 36 и емкости конденсатора 35. При достижении напряжением на конденсаторе 35 величины включения порогового элемента 34 пороговьш элемент 34 переводится в состояние с вы coKof; проводимостью и в базу транзистора 32 начинает поступать ток, переводящий его во включенное состояние Включение транзистора 32 вызывает включение транзистора 31, через световод оптрона 8 прекращается прохождение тока, в результате чего фоторезистор оптрсна 8 и симметричный тиристор 1 выключаются при очередном прохождении коммутируемого напряжени через 0. Выключение транзистора 31 приводит к формированию на его коллекторе положительного перепада напржения, который, дифференцируясь на конденсаторе 40 и резисторе 39, обеспечивает формирование положительного и myльca, переводящего триггер в нулевое состояние, реле времени возвращается в исходное состояние.

При реализации вромязадающего устройства 9 в виде цифровой схемы появление высокого уровня на выходе триггера 10 разрешает прохождение импульсов, вырабатываемых генератором 44, на вход счетчика 43 и одновременно разрещает прохождение сигнала, вырабатьшаемого цифровым компаратором 41, на вход блока 8 гальванической развязки и блока 7 запуска. При изображенном на фиг.З положении переключателя 49, который управляется напряжением на шине 27, на выходе времязадающего блока 9 появляется сигнал (где А - число, записанное в счетчике; В - число, записанно в клавиатуре 42), включающий симметричный тиристор I в проводящее состояние „ После достижения счетчиком 43 состояния, соответствующего набранному с помощью клавиатуры 42 коду числа А, установка сигнала на выходе элемента ИЛИ 52 принимает значение логического О и симметричный тиристор 1 переходит в выключенное состояние при прохождении коммутируемого напряжения через 0. Реле времени ус

0

5

0

5

таналливается и ncxo:inne cncroninie после достижения счетчиком чЗ конечного состояния посредством сигнала, снимаемого с но-леднегг- счетчика 43. Если пергключг.трль 49 занимает положение, иpo иPoпoJloжI oe показанному на фи1 .3, включение симметричного т фисторл 1 происходит погле достижения счетчиком 43 состояния, соответствующего набранному с помощью переключате. трй кода числа, а выключение - по с-кончании цикла в MOMtMiT достижения счетчиком конечно- I o состояния.

Детектор 13 нуля, блок 7 запуска и блок В гальванической развязки в данном варианте реле нремени могут быть выполнены аналогично показанным на фиг.2о

Из приведенного вьше описания можно сделать ряд выводов о положительном эффекте предлагаемого устройства а именно: повышается точность измерения за счет включения в реле времени детектора нуля н синхронизации включения времязадающего устройства с моментами прохождения коммутирующего напряжения через О, что исключает

0 разброс времени включенного состояния при задании времени выдержки с дискретностью, пропорциональной 0,01 с; повьш ается надежность устройства в работе за счет улучшения синхронизации,

g которая обеспечивается включением симметричного тиристора в области напряжений, близких к О, что ликвидирует резкие перепады напряжений в нагрузке и связанную с этим возможность

0 сбоев в схеме устройства

Формула изобретения

1. Реле времени, содержащее время- 45 задающий блок, триггер, блок запуска, выход которого соединен с управляющим электродом симметричного тиристора, который последовательно с нагрузкой, соединен с шинами перемен- 50 ного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности, введены блок гальванической развязки, детектор нуля, элемент И, при этом выход триггера 55 соединен с входом времязадающего блока, дополнительный выход которого соединен с входом сброса триггера и через блок гальванической развязки подключен к входу блока запуска, а

вход устанонки триггера соединен с пыходом элемента И, первый вход которого соединен с управляющим входом реле, а второй вход соединен с выходом детектора нуля, входами соединенного с шинами источника переменного тока,

2. Реле поп, I, отличающее с я тем, что,времязадающий блок содержит транзисторный каскад, нагрузкой которого является оптрон, выход которого подключен к дополнительному выходу времязадающего блока через конденсатор, вход через пороговый элемент - к первьм выводам времязадающего резистора и конденсатора, вторые выводы подключены к соответствующим выводом источника питания, при этом Параллельно конденсатору подключен коллекторно-базовый переход транзистора, база которого соединена с входом времязадающего блока.

3, Реле по п, 1, отличающееся тем, что времязадающий блок содержит цифровой компаратор,

первые входы которого соединены с выходами клавиатуры, вторые входы - с выходами счетчика, тактовьй генератор, вход которого через первый элемент И подключен к входу счетчика, причем первьй и второй выходы цифрового компаратора подключены соответственно к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с в 1ходами переключателя режима работы, а выходы

элементов И и третий выход цифрового компаратора соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к четвертому входу

злемента И, выход которого соединен с выходом времязадающего блока, соединенного входом с вторыми входами первого и четвертого элементов И, причем последнего разряда счетчика соединен с дополнительным выходом времязадающего блока.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении реле времени коммутирующих переменный ток в нагрузке. Цель изобретения - повышение точности и надежности. Введение в реле времени, содержащего времязадающий блок 9, блок 7 запуска, симметричный тиристор 1, подключенный последовательно с нагрузкой 2 к источнику 5 переменного тока и триггера 10, детектора 13 нуля, элемента И11 блока 8 гальванической развязки позволяет повысить точность за счет синхронизации включения времязадающего блока 9 с моментами прохождения коммутирующего напряжения через 0 и повышает надежность за счет включения тиристора 1 в области низких напряжений, близких к 0, что ликвидирует резкие перепады напряжений в нагрузке. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

чкЧ

39

Пи

J

MO-JpH

аЗ

з«

-H-ri

П 254

Фие г

тттгтшп

«J

IIJ

J

З

з«

-H-ri;

27

Фиг. 3

П П П П.

Ill

«

.У