Реле времени Советский патент 1993 года по МПК H03K17/28 H03K5/13 

но соединенных первого диода 4-и замыкающего пускового контакта 5 цепь 6 управления, узел 7 гальванической развязки искробезопасных и искроопасных электрических цепей в виде электромагнитного реле 8 с выходным коммутирующим элементом 9 в виде замыкающего контакта, третий усилительный транзистор 10, первый 11, второй 12 и третий 13 резисторы, первый 14 конденсатор, второй диод 15, а также дополнительную обмотку 16 и первый выпрямитель 17 входящего в состав реле времени трансформатора 18, который снабжен также вторым выпрямителем 19, дополнительный источник 20 питания, делитель напряжения из последовательно включенных четвертого резистора 21, третьего диода 22 и пятого резистора 23, узел 24 формирования выдержки времени на базе соединенных последовательно первого 25, второго 26 и третьего 27 двоично-десятичных счетчиков, узел 28 сравнения и задания уставки на базе блока программных двоично-десятичных переключателей, например из трех секций 29, 30 и 31, а также на базе резисторов 32 и четырех диодов 33 на каждую из секций, первый 34 и второй 35 логические элементы И, первый 36 и втооой 37 инверторы, логический элемент И-НЕ 38, шестой резистор 39, четвертый 40, пятый 41 и шестой 42 диоды, генератор 43 импульсов и формирователь 44 тактовых импульсов. Формирователь тактовых импульсов содержит последовательную цепочку из двоичного счетчика 45, коммутирующего устройства 46 и третьего инвертора 47.

Выход третьего инвертора 47 является выходом формирователя 44 тактовых импульсов и связан со счетным входом счетчи- ка 25 младшего разряда узла 24 формирования выдержки времени, информационные выходы которого связаны с соответствующими входами узла 28 уравнения и задания уставки. Выходы последнего связаны с входами первого логического элемента И 34, выход которого через четвертый диод 40 в прямом включении связан с первым входом логического злемента И-НЕ, катодом пятого диода 41 и первым выводом шестого резистора 39, второй вывод которого связан с уровнем напряжения логического О. Входы установки счетчиков 25. 26, 27 связаны с уровнем логического О, а их разрешающие входы и вход установки двоичного счетчика 45 формирователя 44 тактовых импульсов - с общей точкой соединения третьего диода 22 и пятого резистора 23 делителя напряжения, катодом шестого диода 42 и входом первого инвертора 36, выход которого связан с вторым входом логического элемента И-НЕ 38 и первым входом второго логического элемента И 35. Второй вход элемента И 35 связан с выходом логического элемента ИНЕ 38 и входом второго инвертора 37, выход которого связан с анодами пятого 41 и шестого 42 диодов и входом первого усилительного транзистора 1. Выход второго логического элемента И 35 связан с входом

0 второго усилительного транзистора 2, а вывод коммутирующего элемента 9 узла 7 гальванической развязки - с отрицательным выводом дополнительного источника 20 питания и общей точкой соединения четверто5 го резистора 21 и третьего диода 22.

Работает реле времени следующим образом.

В исходном состоянии, когда разомкнут замыкающий пусковой контакт 5 цепи 6 уп0 равления искробезопасного блока 3 запуска замыкающий контакт 9 электромагнитного реле 8 узла 7 гальванической развязки искробезопасных и искроопасных электрических цепей разомкнут и напряжение

5 высокого уровня (логическая 1) с делителя на элементах 21, 22 и 23 поступает на разрешающие входы счетчиков 25, 26 и 27 узла 24 формирования выдержки времени и на вход установки начального состояния дво0 ичного счетчика 45 формирователя 44тактовых импульсов, запрещая их работу. На информационных выходах счетчиков 25, 26, 27 установлено напряжение низкого уровня (логический О), так как входы предвари5 тельной установки этих счетчиков связаны с уровнем напряжения логического О.

Уставка формируемой узлом 24 выдержки времени задается обслуживающим персоналом вручную механическим поворотом

0 лимба с цифрами в десятичном коде на каждой из секций 29 , 30 и 31 блока программных двоично-десятичных переключателей узла 28 сравнения и задания уставки.

Так как двоично-десятичные переключа5 тели 29, 30 и 31 обособленными выводами своих контактов через соответствующие диоды 33 подключены к информационным выходам счетчиков 25. 26, 27 узла 24 формирования выдержки времени, а общий

0 вывод всех контактов каждого из переключателей связан через соответствующий резистор 32 с напряжением высокого уровня (логическая 1), то на выходе каждого из переключателей 29, 30 и 31 высокий уровень

5 напряжения (логическая 1) появляется только тогда, когда соответствует цифре в десятичном коде, установленной на белим переключателя соответствующего разряда. Таким образом, до замыкания пускового контакта 5 цепи 6 управления на выходах

счетчиков 25, 26, 27, а следовательно и переключателей 29, 30 и 31, а также первого логического элемента И 34 сохраняется низкий уровень напряжения (логический О), на выходе элемента И-НЕ 38 - логическая 1, так как резистор 39 шунтирует на общую шину питания (уровень логического О) первый вход указанного элемента. На входе инвертора 37 и второго логического элемен та И 35 сохраняется уровень логического О, в связи с чем электромагнитные реле первого 1 и второго 2 усилительных транзисторов, формирующих соответственно выдержку времени на включение и отключение исполнительных устройств,, автоматики, в исходном состоянии находятся в отключенном состоянии. Причем логический О на выходе второго логического элемента И 35 обеспечивается отсутствием уровня логической 1 на его втором входе, cgsjsaHHqM через первый инвертор 36 с высоким уровнем напряжения с делителя на элементах 21, 22, 23, а наличие шестого диода 42 препятствует изменению от второго инвертора 37 высокого уровня напряжения на разре- шающих входах счетчиков.

При замыкании пускового контакта 5 цепи 6 управления положительной полуволной напряжения дополнительной обмотки 16 открывается транзистор 10 и включает электромагнитное реле 8, замыкающий контакт 9 которого шунтирует элементы 22, 23 делителя напряжения, в результате чего на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния дво- ичного счетчика 45 поступает низкий уровень напряжения. Начинается счет импульсов указанными счетчиками.

В момент включения пускового контакта 5 состояние на выходах счетчиков 25, 26, 27, переключателей 29, 30 и 31, первого логического элемента И 34, элемента И-НЕ 38 и второго инвертора 37 остается неизменным, т.е. электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1 по-прежнему находится в отключенном состоянии. Однако в связи с изменением на низкий уровень напряженияс выхода делителя напряжения, на выходе первого инвертора 36 появляется логическая 1, которая поступит на второй вход второго логического элемента И 35, который изменит свое выходное состояние на логическую 1.

Наличие напряжения высокого уровня на выходе второго логического элемента И 35 приводит к включению электромагнитного реле второго усилительного транзистора 2. формирующего выдержку времени на отключение.

После того, как пройдет время, установленное на переключателях 29, 30 и 31, причем на переключателе 29 устанавливаются единицы секунд на переключателе 30 - десятки секунд и на переключателе 31 - сотни секунд на всех трех входах первого логического элемента И 34, а следовательно, и на его выходе появляется сигнал логической -Г. Указанный сигнал через четвертый диод 40 поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 38, на второй вход которого логическая 1 была подана с выхода первого инвертора 36 при включении пускового контакта 5.

На выходе элемента И-НЕ 38 появляется логический О, который поступает на первый вход второго логического элемента И 35, изменяет его выходное состояние, запирая тем самым второй усилительный транзистор 2 и отключая его электрдмэгнит- ное реле. В это же время на выходе второго инвертора 37 появляется .логическая Т, которая включает электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1, формирующего выдержку времени на включение. Кроме того, логическая 1 с выхода второго инвертора 37 через пятый диод 41 поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 38, сохраняя с этих пор неизменным его выходное состояние независимо от уровня сигнала с выхода первого логического элемента И 34. Одновременно сигнал логической 1 через шестой диод 42 поступает на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния двоичного счетчика 45. На входах счетчиков 25, 26, 27 устанавливается низкий уровень и счет импульсов прекращается.

Состояние логических элементов И-НЕ 38 и инвертора 37 остается неизменным до тех пор, пока включен пусковой контакт 5, а следовательно, все это время включ ен 6 электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1. При отключении пускового контакта 5 на второй вход логического элемента И-НЕ 38 и первый вход второго элемента схемы И 35 с выхода первого инвертора 36 поступает низкий уровень напряжения, усилительные транзисторы 1 и 2 оказываются закрытыми, а их электромагнитные реле отключенными - схема возвращается в исходное состояние.

В предложенном реле времени сигнал об окончании формирования заданной выдержки времени одновременно является и сигналом о его готовности к последующему запуску, т.е. существенно повышено быстродействие при повторных включениях, что важно при формировании выдержек времени, исчисляемых единицами секунд. В то же

время в прототипе после отработки заданной выдержки времени для готовности к повторному запуску необходимо определенное время для разряда времязэдающего конденсатора через дополнительную цепь из резистора и ключевого транзистора. Это время в серийном реле времени РВИ.1 М, выполненном на базе авт.св. N° 1195442, составляет не более 1 с (см. проспект на реле времени РВИ.1 М).

Нетрудно видеть, что формируемая выдержка времени в предложенном техническом решении легко может быть увеличена

добавлением до нужного числа разрядных счетчиков в узле 24 формирования выдержки времени и числа секций программных переключателей с диодами 33 и резистором 32 в узле 28 сравнения и задания уставки, а также соответствующим увеличением числа входов в первом логическом элементе И 34. Отсутствие в узле 24 формирования выдержки времени в предложенном реле времени времязадающих RC-цепей существенно повыщаетего устойчивость к воздействию дестабилизирующих факторов в виде, например, влажности шахтной атмосферы, а также колебаний температуры и напряжения питания.

-Так, в предложенном реле времени погрешность формируемых выдержек времени, исчисляемых десяткам минут (на порядок выше, чем в прототипе) при колебаниях в широких пределах влажности, а также температуры окружающей среды (от -40 до +40°С) и напряжения питания (+20% от номинального) в сравнении с прототипом, формирующим выдержки времени в более узком диапазоне, снижена на порядок.

Выполнение задатчика уставок с исполь- ... зованием программных переключателей, ус-- танавливаемых внутри взрывоззщищенного корпуса на передней части выемнрй панели, позволяет обслуживающему персоналу в любое время через смотровое окно в передней крышке по цифрам на лимбах переключателей определить соответствие величины заданной уставки требуемой, а также проконтролировать ее отработку, чем своев- ременно обнаруживаются опасные отказы реле времени, приводящие к включению объекта без выдержки времени и т.п.

Выполнение формирователя 44 тактовых импульсов в виде последовательно соединенных через коммутирующее устройство 46 третьего инвертора 47 и двоичного счетчика 45, вход установки начального состояния которого связан с разрешающими входами счетчиков 25, 26, 27 узла 24 формирования выдержки времени и выходным коммутирующим элементом 9 блока 3 запуска реле времени, позволяет исключить появление

ошибки в счетчике 25 (в младшем разряде) из-за возможного несоответствия временного положения (в пределах длительности тактового импульса) запускающих тактовых

импульсов с моментом замыкания выходного коммутирующего элемента 9 блока 3 запуска. Сказанное повышает точность отработки заданной уставки, что особенно важно для повышения надежности отработ0 ки малых выдержек времени (долей и единиц секунд).

Таким образом, выполнение узла формирования выдержки времени формирователя тактовых импульсов, совмещение узла

5 сравнения с узлом задания уставки и их выполнение на базе программных переключателей в совокупности с введенными элементами и их связями как между собой, так и с известными признаками реле времени

0 позволяют существенно повысить надежность работы реле времени в шахтных условиях .эксплуатации.-при одновременном и. существенном расширении диапазона формируемых выдержек, сохранении функцио5 нальныхвозможностей и искробезопасности цепей управления. Формула изобретения 1.Реле времени, содержащее узел формирования выдержки времени и соединен0 ные с ним узлы сравнения и задания уставки, первый и второй усилительные транзисторы с резистивным делителем в фазе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, трансформатор с

5 дополнительной обмоткой и гальванически развязанными между собой первым и вторым выпрямителями, искробезопасный блок запуска, включающий состоящую из последовательно включенных первого дио0 да и замыкающего пускового контакта цепь управления, третий усилительный транзистор, узел гальванической развязки искро- безопасных и искроопасных цепей, дополнительную обмотку и первый выпря5 митель трансформатора, при этом положительный вывод первого выпрямителя через узел гальванической развязки соединен с коллектором третьего усилительного транзистора, эмиттер которого через второй ди0 од соединен с первым выводом первого резистора, первой обкладкой первого конденсатора, с отрицательными выводами первого выпрямителя и с первым выводом цепи управления, второй вывод которой че5 рез дополнительную обмотку трансформатора соединен с вторым выводом первого резистора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и через третий резистор - с базой третьего

.усилительного транзистора, а выводы второго выпрямителя соединеныСискроопас- ными цепями питания первого и второго усилительных транзисторов и дополнительного источника питания, причем один из 5 выводов второго выпрямителя кроме того связан с первым выводом выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска, а также третий, четвертый диоды и четвер- 10 тый, пятый и шестой резисторы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек времени, дополнительно введены 15 последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй инверторы логический элемент И-НЕ, соединенный с 20 Выводами дополнительного источника питания делителя напряжения из последовательно включенных четвертого резистора, третьего диода и пятого резистора, а также пятый и шестой диоды, при этом узел фор- 25 мирования выдержки времени выполнен в виде блока, например, из трех соединенных последовательно двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, каждый из ко- , торых является соответствующим десяти- 30 чным разрядом формируемой выдержки времени, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен в виде блока программных двоично-десятичных переключателей с числом секций - по числу счетчиков, 35 общие выводы одной группы из четырех контактов каждой из секций которого через соответствующие резисторы связаны с -положительным выводом дополнительного источника питания и являются выходами узла 40 сравнения, а обособленные выводы задействованной группы из четырех контактов каждой секции связаны с первыми выводами соответствующих диодов, вторые выводы которых являются информационными входами узла 45 сравнения, причем информационные входы

узла сравнения связаны с соответствующими информационными выходами узла формирования выдержки времени, а информационные выходы - с входами первого логического элемента И, выход которого через четвертый диод в прямом включении связан с первым входом логического элемента И-НЕ, катодом пятого диода и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого соединен с уровнем на- пряжения логического О, выход формирователя тактовых импульсов связан со счетным входом счетчика младшего разряда узла формирования выдержки времени, входы предварительной установки счетчиков связаны с уровнем логического О, а их разрешающие входы - с общей точкой соединения третьего диода и пятого резистора делителя напряжения, вторым входом формирователя такховых импульсов, катодом шестого диода и входом первого инвертора, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого связан с анодами пятого и шестого диодов и входом первого усилительного транзистора; выход- второго логического элемента И связан с входом второго усилительного транзистора, а второй вывод выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки - с общей точкой соединения третьего диода и четвертого резистора делителя напряжения.

2. Реле времени поп.1,отличающе- е с я тем, что формирователь тактовых импульсов выполнен в виде последовательной цепочки из двоичного счетчика, коммутирующего устройства и третьего инвертора, выход которого является выходом формирователя тактовых импульсов, первый вход которого соединен с тактовым вхо- дом, а второй - с входом установки начального состояния двоичного счетчика.

Применение: в импульсной технике для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение надежности работы реле при одновременном расширении диапазона Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для применения во взрывоопасной среде, например в системах автоматизации технологических процессов угольных шахт, опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение надежности работы при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к возформируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения объекта контроля без выдержки времени. Для этого в устройство введены генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, логический элемент И-НЕ, два элемента И, два инвертора, а также два диода и делитель напряжения из двух резисторов и диода, узел формирования выполнен на базе-двоично-десятичных четырехразрядных счетчико в, узел сравнения совмещен с узлом задания устав- ки и выполнен на базе программных двоично-десятичных переключателей. При этом выходной коммутирующий элемент узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска реле времени подсоединен к одному из плеч указанного делителя напряжения, входы первого и второго усилительных трансформаторов, формирующих выдержки времени на включение и отключение исполнительных устройств-автоматики, - к выходу второго инвертора и второй схемы И соответственно. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. действию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения объекта контроля без выдержки времени. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого реле времени. Реле времени содержит первый 1 и второй 2 усилительные транзисторы с рези- стивным делителем в базе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, искробезопасный блок 3 запуска, включающий состоящую из последователь с | & со с со о о о 0 ю