Реле времени Советский патент 1979 года по МПК H01H47/18 

(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для форми рования выдержек времени в системах автоматического управления и контроля различного назначения. Известны реле времени, содержащие операционный усилитель с включенными последовательно резистором и конденсатором в цепи отрицательной обратно связи, первый ключевой элемент, реэистор и второй ключевой элемент в цепи положительной обратной связи, резисторы 1. Известные реле времени имеют недостаточную выдержку времени, так ка в них используется лишь половина динамического диапазона выходного напряжения интегратора. Цель изобретения - увеличение выдержки времени. Это достигается благодаря обеспечению изменения выходного напряжения интегратора между.отрицательным и положительным уровнями насыщения. Для этого в устройство, с6лержаще операционный усилитель с включенными последовательно резистором и конденсатором в цепи отрицательной обрат. ной связи, первый ключевой -алемент резистор и второй ключевой элемент в цепи йоложительной обратной связи, резисторы, введены два диода и источник запирающего напряжения, при этом между инвертирующим.входом операционного усилителя и входом устройства включена цепь из соединенных последовательно первого диода и резистора, параллельно указанной цепи включен другой резистор, первый ключевой элемент включен между точкой соединения резистора и конденсатора в цепи отрицательной обратной связи и общей шиной источника питания, второй ключевой элемент выполнен на транзисторе, причем в цепь положительной обратной связи включен б.азоэмиттерный переход транзистора, эмиттер черв,з симметрирующий резистор, параллельно которому включен второй диод, соединен с общей шиной источника питания, база через резистор соединена с источником запирающего напряжения. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит операционный усилитель 1 с резистором 2 и конденсатором 3 в цепи отрицательной обратной связи, первый к.точевой элемент 4, выполненный, например, на последовательно и встречно соединенных диоде 5, стабилитроне б, точке соединения которых между собой через резистор 7 соединена с клеммой 8 источника сме щения,. второй ключевой элемент на транзисторе,9, резисторы 10-13, симметрирующий резистор 14, диоды 15 и 16, клемму 17 источника эапираюмего напряжения и исполнительное реле 18, Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при входном сигналеUg -U О .диод 15 открыт нап ,ряжения на инвертирующем и яеиавенти рующем входам усилителя 1 соответственно равны и,-и и Кцц - О, в результате чего усилитель 1 находится в состоянии отрицательного насыщения и его выходное напряжение U,. U, при этом конденсатор заряжен до напряжения U. Up U + 1) , напря- жение на входе нервного ключевого эле мента 4 и , а диод 5 и переход база - омиттер транзистора 9 смещены в непроводящем направлении. В результате цепь положительной обратной.связи, усилителя 1 разомкнута, выходной транзистор 9 закрыт и реле 18 обесточено ( 3,1 0). При изменении знака входного сигнала (UBX -Ug-CO) происходит закрывание диода 15, напряжения Uu и у становится близким к нулю, и операционный усилитель 1 переходит в режим интегрирования входного напряжения (момент времени t ). Скорость нарастания напряжения и,, на выходе усилителя 1 определяется величиной напряжения Uj и постоянной интегриро вания Tj,R,C3, - сопротивление резис ора 13; С j - емкость ко денсатора 3 (резистор 2 выбирается так, что его сопротивление .В момент времени t , когда напряже ние на входе первого ключевого элемента 4 достигает уровня иц дУ где UCT опорное напряжение стабили трона AU - пороговое напряжение открытого Диода 5, происходит выключение отрицательной обратной связи уси лителя 1, так как его выходной ток, проте саю1т1Ий через резистор 2, замыкается через открытые диод 5 и стабилитрон.6 первого ключевого элемента 4, поэтому напряжение U на выход усилителя 1 начинает резко возрастат достигая через относительно небольшо интервал времени лЬ tg - t уровня срабатывания УС 1О R -сопротивления резисторов 10 и 11 В момент времени t переход базазкшттер транзистора 9 открывается, увеличивается напряжение 1),, а следовательно/ включается положительная обратная связь, пид действием которо усилитель 1 релейно переходит в состояние положительного насыщения и ut при этом отрицательная обрат64ая связь остается выключзнной, посольку при малых динамических сопроивлениях открытогодиода 5 и стабилитрона t 6 (по сравнению с сопротивением резистора 2) приращение напряения Uy на инвертирующем входе усили еля 1, передаваемое со входа первого лючевого элемента 4 через конденсаор 3, пренебрежимо мало по сравнеию с приращением напряжения U , Во время включения положительной . обратной связи происходит также скачкообразное открывание транзистора 9, в результате чего через диод 16, фиксирующий потенциал на эмиттере транзистора 9, и через обмотку исполнительного реле 18 начинает протекать ток ЗБЫХ Выдержка. ( от момента to изменения знака входного сигнала и„ ДО появления тока в обмотке V- BSf 1 выходного реле (-t ) при практически выполняющемся условии it t , определяется выражением и может регулироваться как за счет параметров схемы (величин и Cj), так и путем изменения входного сигнала. Возврат реле времени в исходное состояние осуществляется путем изменения знака входного напряжения с отрицательного на положительный , причем; (момент времени t) открывается диод 15, конденсатор 3 начинает перезаряжаться,и напряжение UK возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени (R-t2 А г где сопротивление резистора 12, - сопротивление открытого диода 15.Когда в момент времени t выполняется условие Uj, О ц.„ AIS - напряжение на открытом диоде 16,усилитель 1 выходит из состояния положительного насыщения, ток через переход база-эмиттер транзистора 9 уменьшается, в результате усилитель переходит в состояние отрицательного насыщения, при котором Uy U, U., - 0. Возврат реле в состояние Звых 0 после подачи сигнала Ug,; U происходит за время, . После выключения полояйительной обратной связи происходит перезаряд конденсатора 3 через диод 15 и резисторы 12 и 2, в результате чего на конденсаторе устанавливается напряжение Uc о реле времени приходит в.исходное состояние. Продолжительность этого процесса определяет полного восстановалёния.