Реле времени Советский патент 1992 года по МПК H01H47/18 

сл

с

Применение: электронные устройства автоматики. Сущность: содержит выпрямитель с токоограничивающим резистором на его первом входе и конденсатором на выходе, время задающий блок, стабилизатор напряжения на резистор и стабилитроне,блок управления, содержащий резистор и ключ, электромагнитное реле, транзисторный ключ в цепи катушки реле и общую шину питания С целью повышения надежности катушки реле включена между выходом выпрямителя и резистором стабилизатора напряжения, выводы транзисторного ключа подсоединены параллельно резистору стабилизатора, на втором входе выпрямителя включен дополнительный токоограничива- ющий резистор Транзисторный ключ выполнен на двух биполярных транзисторах с разным типом проводимости В качестве ключа в блоке управления применен выключатель с контактом без самовозврата 3 з п ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронным устройствам автоматики, в частности к электронным реле времени, и может быть использовано для получения заданных интервалов времени включения (или выключения) электроаппаратуры

Известно реле времени, содержащее две входные клеммы, двухтюлупериодный выпрямитель с токоограничивающим конденсатором на входе и конденсатором фильтра на выходе, параметрический стабилизатор на стабилитронах, исполнительное электромагнитное реле времязадающий блок и включенный в цепь реле транзисторный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу времязадающего блока.

Недостатком известного реле времени, предназначенного для эксплуатации в производственных условиях является невозможность применения .его в бытовых условиях из зя повышенной опасности поражения пользователя электрическим током при проведении, например, таких работ, как фотопечать, так как при определенном включении в бытовую сеть ( 220 В) токоведущие части реле времени могут оказаться соединенными через выпрямитель с фазой питающей сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реле времени, содержащее первую и вторую входные клеммы, двухполупериодный выпрямитель с двумя входными и двумя выходными выводами, включенный между первой входной клеммой и первым входным выводом выпрямителя токоограничивающий резистор, конденсатор фильтра на выходе выпрямителя, времязадающий блок, параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне, резистор которого своим первым выводом соединен с первым выходным выводом выпрямителя, включенный по

Я

00

о ю о

питанию параллельно стабилитрону стабилизатора блок управления, содержащий последовательно соединенные резистор и ключ, электромагнитное реле, транзисторный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу времязадающего блока, а коммутирующие выводы включены в цепь катушки электромагнитного , и общую шину питания. Времязадающий блок состоит из регулируемого по частоте генератора счетных импульсов, и счетчика импульсов, выполненных наездной микросхеме, причем выход счетчика импульсов является выходом времязадающего блока. Известное реле времени предназначено для эксплуатации в производственных условиях и управляется подачей напряжения питания на его входные клеммы.

Недостатком известного реле времени является невозможность его применения в бытовых условиях, например при фотопечати, так как существует повышенная опасность поражения пользователя электрическим током из-за наличия практически непосредственной связи общей шины питания с одной из входных клемм, которая с вероятностью 0,5 может быть подключена к фазе напряжения сети 220 В. Одним из путей повышения электробезопасности реле времени является применение в нем современных маломощных электромагнитных реле, ток удержания в сработанном состоянии которых был бы равен суммарному току потребления стабилитрона и времязадающего блока (около 1,5... 2мА), т.е. - сокращение тока потребления примерно в два раза путем включения катушки электромагнитного реле последовательно с параметрическим стабилизатором напряжения. Устройство известного реле времени не позволяет это сделать, что является еще одним его недостатком.

Цель изобретения - расширение области применения реле времени путем повышения его электробезопасности.

Указанная цель достигается тем, что катушка электромагнитного реле включена в разрыв цепи между первым выходным выводом выпрямителя и первым выводом резистора параметрического стабилизатора напряжения, коммутирующие выводы транзисторного ключа соединены с соответствующими выводами резистора параметрического стабилизатора напряжения, между второй входной клеммой и вторым входным выводом выпрямителя включен дополнительный токоогрэничивающий резя- стор.

Транзисторный ключ состоит из двух биполярных транзисторов с разным типом

проводимости и двух резисторов, при этом база первого транзистора соединена с управляющим входом транзисторного ключа, его эмиттер соединен через первый резистор с общей шиной питания, а коллектор - с базой и через второй резистор - с эмиттером второго транзистора. Причем эмиттер последнего соединен с первым коммутирующим выводом транзисторного ключа, а

коллектор - с его вторым коммутирующим выводом. В блоке управления в качестве ключа применен выключатель с замыкающим контактом без самовозврата.

На чертеже представлена электричеекая принципиальная схема реле времени. Реле времени содержит первую 1 и вторую 2 входные клеммы, двухполупериодный выпрямитель 3, подключенный своими входными выводами через токоограничивающие резисторы 4, 5 к клеммам 1, 2, конденсатор б фильтра, общую шину питания 7, исполнительное электромагнитное реле 8. параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из резистора 9 и стабилитрона 10, конденсатор 11, времязадающий блок 12, блок управления 13, состоящий из резистора 14 и выключателя 15 с замыкающим контактом без самовозврата и соединенный своим входом 16 с выводом 17

резистора 9, а выходом 18 - с входом 19 времязадающего блока 12, транзисторный ключ 20, управляющий вход которого подключен к выходу 21 времязадающего блока, а его коммутирующие выводы 22 и 23 соединены с соответствующими выводами резистора 9. Конденсатор 11 предназначен для фильтрации высокочастотных помех и имеет сравнительно небольшую емкость. Разомкнутый контакт выключателя 15

соответствует команде Исходное, замыкание контакта- команде Пуск. Транзисторный ключ состоит из транзисторов 24 и 25 и резисторов 26 и 27, причем транзистор 25 и резистор 27 составляют эмиттерный повторитель, преобразующий выходное напряжение времязадающего блока в ток, управляющий транзистором 24. Для нормальной работы реле времени необходимо, чтобы соблюдались следующие соотношения:

5

IP Jpy Ipo;

Ipc 2: 3.5 Ipy,1

Uc« K UpH + UcT

РУ

R

RP -f Rc

Ј- IPO;

(1) (2) (3)

(4)

Re 3RP,

где ри - ток Ip в катушке реле 8 в исходном состоянии;

ipc, Ipy, Ipo - соответственно ток срабатывания, ток удерживания в сработанном состоянии и ток отпускания реле;

Кси - напряжение на конденсаторе 6 в исходном состоянии;

Урн - номинальное напряжение реле;

UCT - напряжение стабилизации стабилитрона;

К 1,3 - коэффициент запаса;

Rp, Re - соответственно сопротивление катушки реле 8 и резистора 9.

При этом подразумевается, что суммарное сопротивление токоограничивающих резисторов 4, 5 во много раз больше сопротивления Rc резистора 9.

Предлагаемое реле времени работает следующим образом. После подачи на клеммы 1, 2 напряжения питания ( 220В для бытовой сети) на конденсаторе 6 устанавливается напряжение Uc UCH, на управляющем входе 19 времязадающего блока - напряжение UCT (логическая 1), а на его выходе-напряжение UB, примерно равное нулю (логический О). При этом коммутирующие выводы транзисторного ключа разомкнуты, и в катушке реле 8 протекает ток IP Ipn, который в первом приближении равен:

IP

Un-U 2Rr

си

где Un - напряжение на клеммах 1, 2 (220В);

RTO-сопротивление одноготокоограни- чивающего резистора, при условии, что со- противление обоих резисторов равны (экспликация рн, UCM приведена выше).

Для пуска реле времени в работу выключатель 15 устанавливается в положение ПУСК, его контакт замыкается и на входе 19 времязадающего блока устанавливается логический О. Под действием формируемого времязадающим блоком импульса напряжения UB длительностью te срабатывает транзисторный ключ, шунтирующий резистор 9, резко увеличивается ток lp, который в начальный момент равен (UCn - - UCT)/ Rp. В результате срабатывает реле 8, которое своими контактами коммутирует нагрузку реле времени на время, равное te. Емкость конденсатора 6 выбирается достаточной величины, чтобы средний за время срабатывания реле ток р был больше тока Ipc. После срабатывания реле в его катушке установится ток. примерно равный 1рц, а на

5

конденсаторе 6 установится напряжение, равное напряжению UCc:

Ucc Ipy Rp + UCT.

По истечении интервала времени т.в и после размыкания коммутирующих выводов ключа 20, ток lp уменьшается до величины, определяемой соотношением (4), в резуль10 тате чего реле 8 отпускает. Благодаря наличию конденсатора 6 среднее значение тока р в течение времени отпускания реле всегда меньше lpo.

Работоспособность заявляемого реле

15 времени подтверждена экспериментально. В эксперименте было использовано электромагнитное реле, имеющее следующие технические характеристики; UpH 24В, RP 1,8 кОм, Ipy 2,5 мА, lpo 1 мА,

20 1рс 10 мА.

Значения сопротивлений, токов и напряжений в эксперименте: сопротивление одного токоограничивающего резистора - 30 кОм, Rc 7,5 кОм, Ucn 32 В,ри 3,3 мА,

25 UCT 5,6В.

Для приведенного конкретного примера, в случае возникновения тока утечки по цепи фаза напряжения сети 220 В - токоог- раничивающий резистор - выпрямитель 30 схема коммутации и управления - электро- лит - человек - земля при проведении, например, фотопечатных работ, величина этого тока утечки не превысит 6.5 мА, Последние достижения в создании и производ35 стве миниатюрных электромагнитных реле с мощностью потребления 35 мВт, коммутируемой мощностью 150 ВА и размерами 0,7 см позволят увеличить сопротивление токоограничивающих резисторов до 60 и бо40 лее килоом и снизить ток утечки до абсолютно безопасной для человека величины.

Включение катушки электромагнитного реле в разрыв между выходным выводом выпрямителя и свободным выводом рези45 стора параметрического стабилизатора напряжения и соединение коммутирующих выводов транзисторного ключа с выводами указанного резистора, включение дополнительного токоограничивающего резистора

50 между второй входной клеммой и вторым входным выводом выпрямителя, выполнение транзисторного ключа на двух биполярных транзисторах с разным типом проводимости, а блокуправления - на выключателе без

55 самовозврата, все это позволит значительно повысить электробезопасность заявляемого реле времени и, как следствие. расширить область его применения на сферу бытовой электронной аппаратуры

Кроме того, благодаря схемным особенностям, предлагаемое реле времени может быть конструктивно выполнено в виде двух блоков, один из которых содержит времяза- дающий блок, блок управления, параметри- ческий стабилизатор напряжения и транзисторный ключ, а другой - входные клеммы, токоограничивающие резисторы, выпрямитель, конденсатор фильтра и электромагнитное реле, при этом блоки могут быть соединены между собой относительно дешевым и доступным двужильным кабелем. Такое конструктивное выполнение еще больше повысит электробезопасность реле времени, так как пользователь манипулиру- ет с безопасным первым блоком не соприкасаясь во время работы со вторым (силовым) блоком.

Формула изобретения 1, Реле времени, содержащее первую и вторую входные клеммы, двухполупериод- ный выпрямитель с двумя входными и двумя выходными выводами, включенный между первой входной клеммой и первым выводом выпрямителя токоограничивающий рези- стор, конденсатор фильтра на выходе выпрямителя, параметрический стабилизатор напряжения на сиабилитроне, резистор которого бвоим первым выводом соединен с первым выходным выводом выпрямителя, времязадающий блок, включенный по питанию параллельно стабилитрону стабилиза- т.ора, блок управления, содержащий последовательно соединенные резистор и ключ, электромагнитное реле, транзистор- ный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу времязадающего блока, а

j г

коммутирующие выводы включены в цепь катушки электромагнитного реле, и общую шину питания, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем повышения электробезопасности, катушка электромагнитного реле включена в разрыв цепи между первым выходным выводом выпрямителя и первым выводом резистора параметрического стабилизатора напряжения, первый коммутирующий вывод транзисторного ключа соединен с первым выводом резистора параметрического стабилизатора, второй коммутирующий вывод транзисторного ключа - с вторым выводом указанного резистора, а между второй входной клеммой и вторым входным выводом выпрямителя включен дополнительный токоограничивающий резистор.

2,Реле по п. 1,отличающееся тем, что транзисторный ключ состоит из двух би- поляру-шх транзисторов с разным типом проводимости и двух резисторов, при этом база первого транзистора соединена с управляющим входом ключа, его эмиттер соединен через первый резистор с общей шиной питания, а коллектор - с базой и через второй резистор - с эмиттером второго транзистора, причем эмиттер последнего соединен с первым коммутирующим выводом ключа, а коллектор - с его вторым коммутирующим выводом

3.Реле по пп. 1и2, отличающее- с я тем, что блок управления содержит соединенные последовательно резистор и ключ, причем в качестве ключа использован выключатель с замыкающим контактом без самовозврата.