Реле времени Советский патент 1980 года по МПК H01H47/18 

(54) РЕЛЕ ВРЕЛШНИ

1 , . Изобретение относится к импульсной технике к может найти применение в устройствах автоматики, телемеханики и связи. Известно реле времени, содержащее времязадающую RC-цепь, состо$пцую из резистора и двух конденсаторов, имеющих общую точку и подключенных к разноименным полюсам источника питания, пороговый каскад с исполнительным элементом l7. Конденсаторы времязадающей RC-цепи таких реле предварительно {до момента начала выдержки) заряжаются до определенных уровней напряженки и с мок(ент начала выдержки времени перезаряжаются, компенсируя токи утечки. Этим дост гается уменьшение погрешности выдержки времени от старения и изменения температуры окружающей среды. Уменьшение времени готовности к повторному действию таких реле огранич вается необходимостью предварительного до момента начала выдержки, заряда времязадающих конденсаторов до определенных уровней напряжений. Известно также реле времени, сод жащ€йе врй язадаюШую RС-цепь, подключенную через дифференцирующую цепь к генератору импульсов, пороговый аскад с исполнительным элементом, разделительные диоды 27. Конденсатор времязадающей RG-цепи таких реле заряжается от источника напряжения, на который накладываются продифференцированные импульсы от генератора. Для срабатывания порогового каскада в реле используется энергия не RC -цепи, а энергия генератора импульсов, что позволяет получить большую точность срабатывания и малую величину разброса выдержек. Применение в пороговом устройстве в качестве сравнивающего элемента кремниевого диода с большим обратным сопротивлением в совокупности с вышеприведенными признаками позволяет применять в RC -цепях при заданных выдержках времени вьюокоомные резисторы и конденсаторы небольшой емкости. Это в целом дает возможность для больших выдержек времени (порядка нескольких минут) без особого ущерба в габаритах использовать неэлектролитическне конденсаторы, имеющие по сравнению с электролитическими лучшую стабилиность и меньший коэффициент абсорбции. Применение конденсаторов небольшой емкост способствует уменьшению временяг готовности к повторному действию реле времени. Недостатком такого реле является значительное изменение тока утечки времязадающего конденсатора в процессе старения и из енения температуры окружающей среды, что приводит к нестабиль ности выдержки времени и изменению ее величины относительно первоначального значения. Другим недостатком реле является значительное время повторного действия из-за необходимости полного разряда времязадающегчэ кондейсатора перед пос ледующими выдержками (начина я со второй). Несоблюдение этого требования, т.е. неполиь Й разряд времязадающего конденсатора, является причиной значительных нестабильностей выдержки времени. Так как время полного разряда конденсатора равно более ч&л утроенному значению- постоянной времени его -. разрядной цепи, то это приводит к большим значениям времени готовности реле к повторному действж), несмотря на при менение нйзкоомных разрядных цепей. Целью изобретения является повышение стабильности выдержки времени и уменьшение времени готовности реле к повторному действию. Для достижения указанной цели в реле fipeMeira, содержащее последовательную времязадающую -цепь, подключенную через дифференцирующую цепь к выходу генератора импульсов, пороговый каскад с исполнительным элементом, подключенный к выходу времязадающей RC-цеп разделительные дй6Ш1 йвеДбнй элМтрон ный ключ с задержкой, выполненный, например, на транзисторе с дополнительной НС -цепью в базовой цепи, доцолнительный времязадающий конденсатор и делитель напряжения источника питания, например, на стабилитронах, причем коллектор транзистора подключен к объединенным обкладкам двух конденсаторов . вр язадающей RC -цепи, подключенных К разноименным шинам источника пита- НИИ, указат1ые обкладки конденсаторов подключены через соединенные последовательно разделительный диод и ре зистор нагрузки транзистора к общей шине, а через другой разделительный диод к первому выходу делителя напряжения источника питания, ко второму выходу которого подключен эмиттер транзистора, параллельно конденсатору дополнительной Я С -цепи включен исполнительный элемент порогового каскада, например нормально открытый KOHTaKt реле.. Применение времязадающей -цепи, состоящей из резистора и двух конденсаторов, позволяет компенсировать токи утечки времязадающих конденсаторов в процессе старения и изменения температуры окружающей среды. Применение электронного ключа с задержкой, подключенного. определенным способом к двум времязадающим конденсаторам, позволяет, с одной стороны, осуществлять заряд времязадающих конденсаторов до определенных (фиксированных) уровней напряжений, что в совокупности с применением времязадаюшей цепи, состошцей из резистора и двух конденсаторов, позволяет повысить стабильность выдержки времени. С другой стороны, наличие в электронном ключе дополнительной RC-цепи позволяет получить временную задержку, необходимую для заряда времязадающих конденсаторов до определенньтх уровней напряжений и последующего (после окончания временной задержки) их перезаряда через резистор времязадающей цепи в процессе отработки заданной выдержки времени. Время заряда времязадающих конденсаторов до определенных уровней напряжений и время их перезаряда через резистор времязадающей цепи до срабатывания исполнительного элемента составляют заданную выдержку; времени. , В известных устройствах время необходимого предварительного заряда (разряда) не входит во время выдержки реле времени и определяет довольно большое время готовности реле к повторному действию. Последнее .уже определяется не временем, необходимым для возвращения в исходное состо$шие времязадающих конденсаторов, а временем разряда конденсатора дополнительной RC -цепи, создающей задержку. Испольэование усилительных свойств электронного ключа (предварительный aapsis двух времязадаюших конденсаторов осуществляется через низкоомную коллекторную нагрузку транзистора, а зар;яд конденса тора дополнительной Я С -цепи - через высокормный базовый резистор) позволяет на порядок и более уменьшить величину емкости конденсатора дополнительной RC -цепи посравнению с емкостью конденсаторов времязадающей RC -цепи, что способствует существенному снижению времени готовности рел к повторному действию по сравнению с сушествующйми реле. Для ускорения разряда конденсатора дополнительной RC -цепи, а следователь но, и уменьшения времени готовности реле к повторному действию после око чания выдержки времени он шунтируется исполнительным элементом порогового каскада, например нормально открьгтьшг контактом реле. В известных реле времени для уменьшения времени готовности реле к повторному действию после окончания выдержки времени исполнительным элементом порогового каска; да шунтируется. конденс атор времязадаю щей RC -цепи. Учитывая, что емкост конденсатора дополнительной R С-цепи выбирается на порядок меньше, чем емкость времязадающей КС -цепи, а такж отсутствие необходимости обязательного .полного разряда конденсатора дополнительной RC -цепи вследствие того, ч нестабильность времени задержки не оказывает значительного влияния на ст бильность выдержки времени реле, так как время задержки составляет 0,01О,ОО1 часть выдержки времени реле, время готовности предлагаег огб реле времени к повторному действию значительно меньше, чем у известных. С целью уменьшения времени заряда двух .конденсаторов времязадающей RC -цепи до определенных уровней напряжений, а следовательно, ук1еньшения влияния нестабильности времени задерж ки, в течение которого осуществляется заряд этих конденсаторов, на стабильность выдержки времени реле, их объединенные обкладки подключены через один разделительный диод и резистор нагрузки электронного ключа к общей шине, а через второй разделительный диод к делителю напряжения, выполненному, например, на стабилитронах. Причем заряд конденсаторов прекращается на крутых участках зарядных экспонент, что резко уменьшает врейя их заряда. На фиг, 1 представлена принципиальна схема реле вр«у{ени. Реле времени содержит времязадающую RC -цепь, состоящую из резистора 1 и двух конденсаторов 2 и 3, дифференцирующую цепь на резисторе 4 и конденсаторе 5, генератор 6 импульсов, пороговый каскад, состоящий из диода 7, резистора 8, триггера 9, исполнительный элемент 10, например реле, разделительные диоды 11 и 12, электрошп 1й ключ с задержкой, вьгаолкенный на транзисторе 13 с дополнительной RC .епью состоящей из резистора 14 и конденсатора 15, в базовой цепи, делитель напряхсения источника питания на стабилитронах 16-18, резистор 19, нагрузки транзистора,нйзкоомный резистор 20, через который объединены обкладки времязадаюших конденсаторов 2 и 3, нормально открытый контакт 21 реле. На фиг. 2 приведены графики, поясняющие принцип перезаряда врёмязадающих конденсаторов в процессе выдержки времени реле. Здесь И - напряжение на стабилитронах 16-18; Hg - напряжение на стабилитронах 17 и 18; Ь пор. - напря- жение, при котором срабатывает пороговый каскад (открывается диод 7}, а кривая заряда конденсатора 2; в - кривая заряда конденсатора 3; с - кржая оДНбвремённого заряда конденсатора 2 и разряда конденсатора 3 через резистор 1 после окончания времени задержки t, врёмяокончания задержки; t время окончания выдержки реле времени, кривые заряда конденсаторов 2 и 3 в случае, еслибы они заряжались до необходимых уровней напряжения по экспоненте. Постоянная времени заряда дополнительной -цепи выбирается значительно меньше постоянной времени времязадающей RC -цепи. Постоянная времени времязадающей RC -цепи при ускоренном заряде выбирается меньше постоянной времени заряда дополнительной И С -цепи. Вместо триггера Может быть использован электронный ключ с памятью. Процесс выдержки времени начинается с момента подачи напряжения питания на реле времени. При этом конденсатор 15 электронного ключа разряжен, и ключ закрыт (на базе транзистора относительно эмиттера находится положительный потенциал). Начинается заряд 74 времязадающих конденсаторов. Крнден; сатор 3 заряжается по цепи + t/, конденсатор 3, диод 11,. резистор 19 по цепи - V Конденсатор 2 заряжается по цепи + Ufj, конденсатор 3, резистор 2О, конденсатор 2 и резистор 4 по цепи - и. При этом шюд 12 закрыт, так как к его катоду приложен nonokirrenbHbifl потенциал. Когда напряжение на конденсаторе 3 достигнет напряжения на стабилитронах 17 и 18, открывается диод 12, И процесс заряда конденсаторов прекращается. При этЬм на й1рШён:йе на юйндёнсаторе 2 приблизительно равно напряже нию на стабилитроне 16. Когда напряжение на конденсаторе 15 дополнительной RC -цепи достигнет порога срабатывания электронного ключа 13 последний о1йфь1ваё с;я иМп фает1 а зделительный диод 11, включенный в цепь ускоренного заряда конденсаторов 3 и 2. С этого момента конденсатор 2 разряжается, а конденсатор 2 заряжается через резистор 1 времязадающей RC -цепи. Когда напряжение на общей точке конденсаторов 2 и 3 до стигнет величины напряжения отпирания диода 7, снгалаемого с резистора 8 пёрЪгЪвоГб KaScSffai даод отпирается, и продифференцированные импульсы с генератора импульсов 6 поступают на вход триггера 9, tpftrrep опрокидывается, включает реле 1О, которое контактом 21 шунтирует конденсатор 15 дополнительной R С -цепи. После разряда конденсатора 15 устройство готово к повторному действию. Таким образом, пре алагаембё nodTpoe нйе реле времени повыщает стабильность выдержки времени и уменьщает погрешкость выдержки от старения времязадающихконденсаторов и изменения TOvinературы окружающей среды, уменьшает время готовности реле к повторному действию, что значительно увеличивает сферу применения .реле и устраняет необходи4мость в периодической настройке его перед применением в процессе длительной эксплуатации. Формула изобретения Реле времени, содержащее последовательн ю времязадаюшую -цепь подключенную через дифференцирующую цепь к выходу генератора импульсов, пороговый каскад с исполнительным элементом, подключенный к выходу времязадающей RC -цепи, разделительные диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и умень- , шения времени готовности реле к повторному действию, в него введены электронный ключ с задержкой, выполненный, например, на транзисторе с дополнительной RC -цепью в базовой цепи, дополнительный времязадающий конденсатор и делитель напряжения источнтса питания, например, на стабилитронах, причем коллектор транз ястора подключен, к объединенным обкладкам двух конденсаторов времязадающей RC -цепи, подключенных к разноименным шинам источника питания, указанные обкладки конденсаторов подклйчены через соединенные последовательно разделительнь1й диод и резистор нагрузки транзистора к общей Шине, а через другой разделительный диод к первому выходу делителя напряжения источника питания, ко второму выходу которого подключен эмиттер транзистора, параллельно конденсатору дополнительной RC -цепи включен исполнительный элемент порогового каскада, например нормально открытый контакт реле Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе 1.Авторское .свидетельство СССР № 189488, кл. Н О1 Н 47/18, 14.10.64. 2.Реле времени ВЛ-27 ТУ 16.523.453-74 (прототип).