Реле времени Советский патент 1981 года по МПК H01H47/18 

1

Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам выдержки времени.

Известны реле времени на дву.хкаскадных усилителях с транзисторами разных типов проводимости с RC-цепочкой на входе, нейтральным электромагнитным реле на выходе и с пусковым ключом 1.

Такие реле расходуют много энергии и быстро вырабатывают свой ресурс, поскольку исполнительный орган после срабатывания находится постоянно под напряжением.

Известно также реле времени, содержащее усилитель на двух транзисторах с RCцепочкой, подключенной к базе одного из них, и обмоткой электромагнитного реле, включенной в коллекторную цепь другого, и пусковой ключ, соединенный с отрицательным полюсом источника питания. Для уменьшения потребляемой мощности между пусковым ключом и положительным полюсом источника питания включены дополнительная обмотка упомянутого реле, выполненного двухпозиционным с самоудержанием, и конденсатор 2.

Экономичность достигнута в нем благодаря тому, что транзисторы усилителя и исполнительный орган в течение выдержки интервала времени обесточены, а энергия источника питания расходуется кратковременно на включение и выключение исполнительного органа в начале и в конце выдерживаемого интервала времени.

Однако выдерживаемый интервал времени нестабилен вследствие того, что на длительность выдержки времени влияет продолжительность нажатия на пусковой ключ, которая является субъективным фактором и не может быть строго лимитирована. Действительно, от времени нажатия на пусковой ключ зависит величина заряда переключающего конденсатора, которая в данном случае является источником запитки времязадающей RC-цепочки и непосредственным образом определяет время выдержки.

При кратковременных нажатиях на пусковой ключ переключающий конденсатор не успевает заряжаться до напряжения .источника питания. В этом случае пропорционально степени недозарядки переключающего конденсатора при каждом повторном пуске будет изменяться время выдержки.

При продолжительных нажатиях на пусковой ключ, в зависимости от времени нажатия, переключающий конденсатор может зарядиться до напряжения источника питания раньше момента отпускания пускового ключа. В этом случае интервал времени между моментом наступления полного заряда переключающего конденсатора и моМентом отпускания пускового ключа будет непосредственно приплюсовываться к выдержке времени, увеличивая ее пропорционально колебаниям указанного интервала при каждом повторном пуске. Кроме того, нажатие, длительность которого превышает постоянную времени RC-цепочки, вообще не позволяет получить малые выдержки времени.

Следовательно, выдержка времени для данного тина реле нестабильна как при кратковременных нажатиях на пусковой ключ, когда переключающий конденсатор недозаряжается до напряжения источника питания, так и при продолжительных нажатиях, когда переключающий конденсатор заряжается до напряжения источника питания раньще, чем отпущен пусковой ключ. Установить объективно момент настунле.ния полного заряда переключающего конденсатора при нажатиях на пусковой ключ в данном случае невозможно.

Кроме того, для повторного пуска реле требуется большое время на предварительную подготовку переключающего конденсатора. Действительно, переключающий конденсатор, зарядивщись при нажатии на пусковой ключ до напряжения источника питания, после отпускания ключа разряжается через времязадающую RC-цепочку, заряжая конденсатор последней. К моменту окончания выдержки времени переключающий конденсатор успевает разрядиться только до уровня, который превышает порог срабатывания усилителя. При такой величине остаточного заряда на переключающем конденсаторе повторный пуск устройства путем нажатия на пусковой ключ будет невозможным, так как тока дозаряда конденсатора, проходящего через включающую обмотку электромагнитного реле, будет недостаточно для его надежного срабатывания. В этом случае повторный пуск будет возможен только после того, как переключающий конденсатор полностью разрядится, а время его разряда достаточно велико, поскольку он разряжается через времязадающую RC-цепочку, обладающую большой постоянной времени.

Целью изобретения является увеличение стабильности выдержки времени и уменьшение времени подготовки реле к работе.

Поставленная цель достигается тем, что в известное реле времени, содержащее усилитель на двух транзисторах, времязадающую RC-цепочку, конденсатор которой через резистор включен между общей шиной и базой первого транзистора усилителя, содержащего в эмиттерной цепи пороговый элемент, электромагнитное двухнозиционное реле с самоудержанием, снабженное нормально замкнутым контактом, через который база первого транзистора соединена с общей щиной, и двумя обмотками, из которых отключающая включена в коллекторную цепь второго транзистора усилителя, переключающий конденсатор и пусковой ключ, резистор времязадающей RC-цепочки включен между шиной питания и базой первого транзистора, а пусковой ключ снабжен дополнительным нормально замкнутым контактом, последовательно с которым через резистор к полюсам источника питания подключен переключающий конденсатор, параллельно которому через основной нормально разомкнутый контакт пускового ключа подключена включающая обмотка упомянутого реле.

Па чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого реле времени.

Реле содержит усилитель на транзисторах 1 и 2 разных типов проводимости, времязадающую RC-цепочку, состоящую из резисторов 3 и 4 и конденсатора 5, пороговый элемент 6, включенный в эмиттерную цепь транзистора 1, нормально замкнутый контакт 7 электромагнитного двухпозиционного реле с самоудержанием, делитель напряжения на резисторах 8, 9 в коллекторной цепи транзистора 1, определяющий рабочую точку транзистора 2, нагрузкой которого служит отключающая обмотка 10 упомянутого реле. Включающая обмотка И реле через основной нормально разомкнутый контакт 12 пускового ключа 13 подключена параллельно переключающему конденсатору 14, который при этом через дополнительный нормально замкнутый контакт

15 пускового ключа 13 и через резистор 16, ограничивающий ток заряда, подключен к полюсам источника питания. Через нормально разомкнутый контакт 17 электромагнитного реле к полюсам источника питания на время выдержки подключается нагрузка 18.

Работает реле времени следующим образом.

В исходном состоянии переключающий

конденсатор 14 заряжен до напряжения источника питания, так как он подключен через нормально замкнутый контакт 15 и резистор 16 к его полюсам. Времязадающий конденсатор 5 полностью разряжен через

низкоомный резистор 4 и нормально замкнутый контакт 7. Транзистор 1 усилителя закрыт за счет опорного потенциала на пороговом элементе 6. Транзистор 2 при этом также закрыт, электромагнитное реле с обмотками 10 и И обесточено, и нагрузка 18 выключена.

При нажатии на пусковой ключ 13 замыкается его нормально разомкнутый контакт 12, размыкается нормально замкнутый

контакт 15, включающая обмотка 11 электромагнитного реле оказывается подключенной параллельно заряженному переключающему конденсатору 14, который при этом ввиду размыкания контакта 15 отключается от источника питания. Переключающий конденсатор 14 начинает разряжаться через включающую обмотку 11, что приводит к срабатыванию электромагнитного реле, размыканию контакта 7, замыканию контакта 17 и включению нагрузки 18. С этого момента и начинается отсчет выдержки времени.

После отпускания пускового ключа 13 электромагнитное реле до момента его принудительного отключения самоудерживает контакт 7 в разомкнутом состоянии, а контакт 17 - в замкнутом. При этом отключающая обмотка 11 обесточивается, а переключающий конденсатор 14 снова подключается к источнику питания и быстро заряжается до его напряжения.

Размыкание контакта 7 приводит к тому, что конденсатор 5 начинает заряжаться через резисторы 3 и 4. Резистор 3 имеет большое сопротивление, поэтому напряжение на конденсаторе 5 нарастает медленно. Когда оно превысит опорный потенциал на пороговом элементе 6, во входной цепи транзистора 1 возникает ток. Транзистор 1 открывается, и коллекторным током, протекающим по цепи резисторов 8 и 9, открывается транзистор 2. Происходит срабатывание отключающей обмотки 10, и контакт 17, размыкаясь, снимает напряжение с нагрузкн. Этим моментом и заканчивается выдержка времени, которая в данном случае определяется только параметрами времязадающей цепи.

В момент срабатывания отключающей обмотки 10 контакт 7 замыкается и самоудерживается в замкнутом положении до следующего пуска реле времени. При замыкании контакта 7 закрываются транзисторы 1 и 2 усилителя, а конденсатор 5 начинает разряжаться через резистор 4. Поскольку резистор 4 служит только для ограничения разрядного тока конденсатора 5 через контакт 7, его сопротивление выбрано небольщим (в пределах 100-200 Ом), поэтому постоянная времени разряда, определяющая время подготовки реле к повторному пуску, настолько мала, что практически реле оказывается готовым к очередному пуску сразу же после окончания предыдущей выдержки. При этом переключающий конденсатор 14 оказывается полностью заряженным и готовым к очередному пуску еще до окончания предыдущей выдержки, т. е. практически сразу же после отпускания пускового ключа 13, поскольку ограничительный резистор 16, через который заряжается конденсатор 14, также невелик.

По экономичности предлагаемое реле времени не уступает прототипу. Наряду с этим оно обладает существенным достоинством, заключающимся в том, что полностью исключается влияние на длительность интервалов выдержек продолжительности нажатия на пусковой ключ, благодаря чему

увеличена стабильность выдержки интервалов времени. Это стало возможным благодаря тому, что переключающий конденсатор в предлагаемом устройстве не участв ет в процессе формирования интервала выдержки, а служит исключительно только для включения реле на начало отсчета выдержки. При этом время нажатая на пусковой ключ не оказывает никакого влияния на время выдерл ки.

Кроме того, достоинством предлагаемого реле времени является и то, что существенно уменьшено время, необходимое на подготовку к очередному пуску. Практически данное реле бывает готовым к очередному пуску сразу после окончания выдержки интервала времени от предыдущего пуска.

Предлагаемое реле времени может быть использовано в различных устройствах автоматики, работающих от автономных источников питания с ограниченным ресурсом и требующих стабильных выдерлсек интервалов времени при многократных повторных включениях.

Формула изобретения

Реле времени, содержащее усилитель на двух транзисторах, времязадающую RC-цепочку, конденсатор которой включен через резистор между общей шиной и базой первого транзистора усилителя, содержащего в эмиттерной цепи пороговый элемент, электромагнитное двухпозиционное реле с самоудержанием, снабженное нормально замкнутым контактом, через который база первого транзистора соединена с общей шиной, и двумя обмотками, из которых отключающая включена в коллекторную цепь второго транзистора усилителя, переключающий конденсатор и пусковой ключ, отличающееся тем, что, с целью увеличения стабильности выдержки времени и уменьшения времени подготовки реле к работе, резистор времязадающей RC-цепочки включен между шиной питания и базой первого транзистора, а пусковой ключ снабжен дополнительным нормально замкнутым контактом, последовательно с которым через резистор к полюсам источника питания подключен переключающий конденсатор, параллельно которому через основной нормально разомкнутый контакт пускового ключа подключена включающая обмотка упомянутого реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3423600, кл. 307-132, опублик. 21.01.69.

2.Авторское свидетельство СССР № 508818, кл. Н ОШ 47/18, 10.01.73 (прототип).