Реле времени периодических включений Советский патент 1981 года по МПК H01H47/18 

(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Изобретение относится к автомати ке и прелназначено для периодического переключения нагрузок (цепей управления тиристорами, реле клапан электромагнитных муфт и т.п.) в раз личных устройствах автоматического управления, контроля и сигнализации Известны реле времени период чес ких включений, содержащие времязадающие RC-цепи и транзисторные каск ды, позволяющие переключать нагрузки с заданными интервалами времени из и 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовател но соединенные -элементы вьщержки времени, кгикдый из которых выполнен в виде транзистора с нагрузкой и вентилем в коллекторной цепи и времязадающей КС-цепи 3}. Недостатком указанного устройств ва является недостаточная точность выдержки времени и узкий диапазон держек. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона выдержек времени реле периодических включений. Указанная цель дотигается тем, чтоВ реле времени периодических включений, содержащее источник питания постоянного тока, клеммы для подключения генератора пусковых импульсов, и по,следовательно сс единенных элементов выдержки времени, каждый из которых содержит времязадающую ЙС-цепь, диод, выходной каскад на транзисторе, в коллекторную цепь которого включена нагрузка, введены другие последовательные RC-цепи, а в каждый элемент выдержки вреь4ени введены операционный усилитель, полевой транзистор, ключевой и пусковой биполярные транзисторы, резисторы, кондейсаторы и стабилитрон, причем неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к .затвору полевого транзистора, исток которого подключен к точке соединения резистора и конденсатора времяэадакщей , инвертирующий вход операционного усилителя подключен к точке соединения двух резисторов, которые включены как делитель напряжения между полюсами источника питания, вьрсод операционного усилителя через третий резистор соедиН(ен с базой транзистора выходного каскада. стабилитрон и четвертый резистор под ключены параллельно между неинвертирующим входом операционного усилител и одним полюсом источника питания, диод подключен между коллектором ключевого транзистора и точкой соеди нения пятого и шестого резисторов, которые включены как другой делитель напряжения между полюсами источника питания, база пускового транзистора через один конденсатор подключена к клемме для подключения генератора пусковых импульсов и через седьмой ,резистор к выходной цепи выходного каскада, эмиттер ключевого транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника питания через восьмой резистор, база ключевого транзистора через девятый резистор соединена с коллектором транзистора выходного каскада, эмиттер пускового транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника питания через десятый резистор и соединен с коллекторами пусковых транзисторов каждого из п элементов выдержки времени, неинвертирующий вход операционного усилителя каждого предьщущего элемента выдержки времени через каждую указанную другую последовательную RC-це соединен с выходной цепью выходного времени, неинвертирующий вход опера ционного усилителя п-го элемента вы держки времени через соответствующую другую последовательную КС-цепь сое динен с выходной цепью первого элеме та выдержки времени; На фиг. 1 приведена схема реле времени периодических включений (дл ); на фиг. 2 - диаграммы напряже ний в отдельных точках схемы. Полюса 1 и 2 источника питания 3 подключены к резистору 4 и эмиттеру ключевого транзистора 5,база которо через резистор б соединена с выходом 1-ого элемента 7 выдержки времени 7. Времязадающий конденсатор 8 подключен к точке соединения резисторо 9 и 10 , шунтирован диодом 11 и соед нен с истоком полевого транзистора 12, к которому подключен также- врем задающий резистор 13. Стабилитрон 1 подключен к неинвертирующему входу, операционного усилителя 15, куда подключен также резистор 16 и после довательная цепь из резистора 17 и конденсатора 18. Общая точка резисторов 19 и 20 подключена к инвертирующему входу операционного усилите 15, выход которого через резистор 2 подключен к базе выходного транзистора 22, в цепь коллектора которого включена нагрузка 23. Коллектор вых ного транзистора 22 подключен через резистор 24 к базе пускового транзистора 25 с резистором 26 в коллекторной цепи и шунтирован конденсатором 27. База транзистора 25 соединена через конденсатор 28 с клеммой 29, предназначенной для подключения генератора запускающих импульсов. Резистор 30 и конденсатор 31 связывают коллектор транзистора 25 с входом операционного усилителя 15. Второй элемент выдержки времени настроен совершенно аналогично. Его ключевой транзистор 32 соединен через резистор 33 с полюсом 1 источника питания и через резистор 34 с выходом 2-ого элемента вьадержки времёни 35, а также с диодом 36, задающим конденсатором 37, который связан с резисторами 38 и 39 и времязадающим резистором 40 и полевьм транзистором 41. Полевой транзистор 41 соединен со стабилитроном 42, резистором 43 и операционным усилителем 44, на другой вход которого подключены резисторы 45 и 46, а выход через резистор 47 подключен к транзистору 48, в цепь коллектора которого включен резистор 49. Транзистор 48 шунтирован конденсатором 50 и подключен через резистор 51 к входу транзистора 52, в коллекторную цепь которого включен резистор 53. Выход 1-ого элемента 7 выдержки времени подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 44 через резистор 54 и конденсатор 55. Реле времени периодических включен ий работает следующим образом. При включении питания времязадающий конденсатор 8 заряжается от источника питания через резистор 4, переход исток-затвор полевого транзистора 12 резистор 16 до напряжения заданного делением 9 и 10 за вычетом падения напряжения н& переходе исток-затвор полевого транзистора 12 в прямом направлении. При этом на выходе операционного усилителя 15 вырабатывается положительное напряжение, открыванадее транзистор 22.Низкое напряжение на коллекторе транзистора 22 обеспечивает закрытое состояние транзисторов 5 и 25. Одновременно ток протекает от шины питания через Времязадающий резистор 13,переход исток-затвор полевого транзистора 12 резистор 16. Стабилитрон 14 ограничивает максимальное напряжение на не инвертирующем входе операционного усилителя 1.5 до безопасной величины. Конденсатор 27 обеспечивает закрытое состояние транзисторов 5 и 25 в начальный момент времени при включении питания. Одновременно идентичным образом работает второй элемент выдержки времени. При поступлении положительного импульса,. Запуск на клемму и на базу транзистора 25 последний открывается, и отрицательный перепад напряжения .с коллектора и транэистора 25 через резистор 30 и конденсатор 31 подается на неинвертирую щий вход операционного усилителя 15. На выходе операционного усилителя 15 появляется отрицательное напряжение транзистор 22 закрывается и положительное напряжение с его коллектора поступает через резистор б на базу транзистора 5 и открывает его. Отрицательный перепад напряжени я С коллектора транзистора 5 через конденсатор 8 поступает на полевой транзистор 12 и закрывает его. Положительное напряжение с делителей 19 и 20, поступающее на инвертирующий вход операционного усилителя 15, вы зывает появление отрицательного напряжения на его выходе и транзистор 22 закрывается. Положительное напряжение с колле тора транзистора 22 поступает на клемму 7 и через резистор 6 на базу транзистора 5 и Поддерживает его открытое состояние. Конденсатор 55 заряжается от полю са источника 1 питания через резисторы 23, 54 и 43. Конденсатор 8 пере заряжается от полюса источника 1 пи тания через времязадаюший резистор 13 и открытый транзистор 5 до тех пор, пока напряжение на истоке полевого транзистора 12 не превысит суммы его порогового напряжения истокзатвор и напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 15, поступающего с делителя на резисторы 19 и 20. При этом на выходе операционного усилителя 15 появляется положительное напряжение, транзистор 22 открывается, работа первого элемента выдержки времени заканчивается и оно возвращается в исходное состоя ние. Конденсатор 55 разряжается чере резистор 54 и 43 и открытый транзистор 22. Отрицательное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 44, появляющееся от протекания тока разряда конденсатора 55, вызывает появление отрицательного на пряжения на выходе операционного усилителя 44, которое закрывает тран зистор 48. Начинает работать второй элемент выдержки времени. Конденсатор 18 заряжается от полюса источника 1 питания через резисторжд 49, 17 и 16. По окончании работы второго элемента выдержки времени конденсато 18 разряжается и происходит запуск первого элемента выдержки времени. Резисторы 9, 10 и 32 и 39 ограничивают уровень напряжения заряда время задающих конденсаторов 8 и 37. Этим достигается уменьшение времени заряда и тем самым расширяется диапазон выдержек в сторону уменьшения их длительности. Во время работы первого и BTOpoijo элементов выдержки вре.Мени положительное напряжение в их выходных цепях (на клеммах 7 и 35) открывает транзисторы запуска 25 и 52 и положительные импульсы запуска, поступающие через конденсатор 22 на базу транзистора 25, не усиливаются и не инвертируются последним, и запуска элемента выдержки времени, находящегося в состоянии паузы, не происходит. Таким образом, запускающие импульсы не мешают нормальной работе реле времени периодических включений, а обеспечивают автоматический запуск при включении напряжения питания и после аварийных отключений. Такое построение схемы реле времени периодических в«лючений благодаря разделению времязадающих RC-цепей от активных элементов схемы (нуль-индикаторов) и ограничениях уровней напряжения заряда времязадающих конденсаторов обеспечивает увеличение точности работы и расширение диапазона выдержек. Использование изобретения повыщает точность работы устройств автоматического управления и регулирования и способствует расширению области применения автоматизированных управляющих систем. Формула изобретения Реле времени периодических включений, содержащее источник питания постоянного тока, клеммы для подключения генератора пусковых импульсов, п последовательно соединенных элементов выдержки времени, каждый из содержит времязадающую последовательно RC-цепь, диод, выходной каскад на транзисторе, в коллекторную цепь которого включена нагрузка, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона,выдержки времени, в него введены другие последовательные КС-цепи, а в каждый элемент выдержки времени введены операционный усилитель, полевой транзистор,ключевой и пусковой биполярные транзисторы, резисторы, конденсаторы и стабилитрон, причем неинвертирукяций вход операционного усилителя подключен к затвору полевого транзистора, исток которого подключен к точке соединения резистора и конденсатора времязадающей КС-цепи,инвертирукяций вход операционного усилителя подключен к точке соединения двух резисторов, которые включены как делитель напряжения между полюсами источника писания, выход операционного усилителя через третий резистор соединен с базой транзистора выходного каскада, стабилитрон и четвертый резистор подключены параллельно между неинвертирующим входом операционного усилителя и одним полюсом источника питания, диод подключен между коллектором ключевого транзистора и точкой соединения пятого и шестого резисторов, которые включены как другой делитель напряжения между полюсами источника питания, база пускового транзистора через один конденсатор подключена к клемме для подключения генератора пусковых импульсов и через седьмой резистор к выходной цепи выходного каскада, эмиттер ключевого транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника питания через восьмой резис тор, база ключевого транзистора чере девятый резистор соединена с коллектр ром транзистора выходного каскада, эмиттер пускового транзистора подключен к одному полюсу источника питания непосредственно, а коллектор подключен к другому полюсу источника пита.ния через десятый резистор и .соединен с коллекторами пусковых транзисторов каждого из п элементов выдержки времен, неинвертирующий вход операционного усилителя каждого предьщущего элемента выдержки времени через каждую указанную другую последовательную КС-цепь соединен с выходной цепью выходного каскада последующего элемента выдержки времени, неинвертирующий вход операционного усилителя п-го элемента выдержки времени через соответствующую другую последовательную RC-цепь соединен с выходной цепью первого элемента выдержки времени. I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 541214, кл. Н 01 Н 47/18, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 641533, кл. Н 01 Н 47/18, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 225327, кл. Н 01 Н 47/18, 1966 (прототип).

-4

«-Jl