Реле времени Советский патент 1981 года по МПК H01H47/18 

(54). РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к приборостроеиию, а именно к электронным ре ле времени с хронирующими резистивно-емкостньми цепями. известны реле времени, предназначенные для решения логической задачи сравнения длительности команды запуска с временем задержки,.и формирования исполнительной команды при условии, если длительность команды запуска превысит время задерж ки. Известное реле содержит хронирующую RC-цепь, подключенную выходом ко входу нуль-органа, источник опорного напряжения, усилитель мощности fl . Недостатками известного реле вре мени являются их ограниченная функ циональная возможность и неопредел ное время готовности. Известно реле времени, в котором время вьщержки формируется во время пактов заряда и разряда хронирующего конденсатора что позволяет увеличить выдержку времени и повысить ее стабильность. Известное устройство содержит хронирующий ко leHcaTOp, зарядный и разрядный токоограничивакядие элементы, резистор ный делитель напряжения .питания, зарядный нуль-орган, исполнительный нуль-орган, балластный резистор, накопительный конденсатор, разрядный резистор, электромагнитное реле Сз. Время г;отовности известного устройства является неопределенным, так как скорость стекаиия заряда, оставшегося на конденсаторах после окончания команды запуска, зависит от величины токов утечки и от состояния элементов схемы, два из которых, (зарядный нуль-орган и тиристор) обладают свойством памяти. В ряде случаев требуется сравнить с временем задержки, длительность интервала времени между задним фронтом предыдущей команды запуска и передним фронтом последующей команды запуска, и сформировать исполнительную команду, если длительность указанного интервала времени превысит время выдержки. Такую задачу известное устройство решить не может. Цель изобретения - расширение фупк циональных возможностей реле времени в части решения логической задачи сравнения длительности интервала времени между задним фронтом предыдущей команды запуска и передним фронтом

последующей команды запуска, и формирбпания исполнительной команды при условии, если длительность указанного интервала времени превысит время вьщержки, и нормирование времени готовности реле времени, при сохранени Й)ункции сравнения длительности команды запуска с временем выдержки и формирования исполнительной команды, если длительность команды запуска превысит время выдержки, и при сохранении времени выдержки и ее стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что в реле времени, содержаицее хронирующий конденсатор, зарядный и разрядный токоограничивающие элементы, резистивный делитель напряжения питания, зарядный нуль-орган на двух разной проводимости транзисторах, исполнительный нульорган на двух разной проводимости транзисторах, балластный резистор, накопительный конденсатор, разрядный резистори электромагнитное реле где зарядный токоограничивающий элемент, хронирующий конденсатор и переход база-эмиттер транзистора типа п-р-п исполнительного нуль-органа с одной стороны,резистивный делитель напряжения питания с другой стороны, образует мост, в диагональ которого включен вход зарядного нульоргана, разрядный токоограничивающий элемент включен между базой транзистйра п-р-п типа исполнительного нульоргана и плюсовым полюсом источника питания, балластный резистор включен между эмиттером транзистора типа р-п-р исполнительного нуль-органа и плюсовым полюсом источника питания, накопительный конденсатор подсоединен минусовой обкладкой к минусовому полису источника питания, плюсовой обклс1дкой к разрядному резистору, введены второй вход команд запуска и дополнительные элементы/ два транзистора, два диода, три резистора, два двухэлементных ключа и элемент задержки. Дополнительный транзистор п-р-п типа эмиттером подсоединен к эмиттеру транзистора р-п-р типа исполнительного нульоргана, базой подсоединен к разрядному резистору, коллектором подсоединен через первый дополнительный резистор к базе допо;г1нительного транзистора р-п-р типа, эмиттер которого подсоединен к плюсовому полюсу источника питания коллектор через обмотку реле подсоединен к минусовому полюсу источника пиаания. Между эмиттером и базой дополнительного транзистора р-п-р типа включен второй дополнительный резистор. Один дополнительный диод подсоединен в обратном направлении параллельно обмотке реле. Ко эмиттеру дополнительного транзистора п-р-п типа подсоединен анод другого дополнительного диода, катод которого через третий дополнительный резистор соединен с плюсовой обкладкой накопительного конденсатора.Паралельно накопительному конденсатору подсоединен один элемент первого ключа, второй элемент которого подсоединен ко входу элемента задержки. Один элемент второго ключа подсоединен параллельно хронирующему конденсатору, а второй элемент второго ключа - между плюсовой обкладкой хронирующего конденсатора и минусовым полюсом источника питаниЛ.Вход второго двухэлементного ключа соединен с выходом элемента задержки.вход первого двухэлементного ключа является вторым входом схемы.

Для решения логической задачи сравнения длительности интервала времени между задним фронтом предыдущей команды запуска и передним фронтом последующей с временем выдержки и формирования исполнительной команды при условии, если указанный интервал превысит время выдержки, нужно к первому входу устройства подключить постоянное напряжение питания.

Команды запуска подаются на второй вход устройства в любой момент времени после подключения к первому входу постоянного напряжения питания, независимо от того, в каком состоянии находится в данной момент, устройство. По переднему фронту команды запуска начинается обнуление накопительного конденсатора, а через время элемента задержки обнуление хронирукядего конденсатора и разрушение памяти зарядного нульоргана, транзисторы которого находятся в насыщенном состоянии, если команда запуска пришла после окончания такта заряда хронирующего конденсатора.

Время готовности устройства нормируется соответствующим подбором параметров элементов ключей и должно быть меньше длительности-команды запуска. Время элемента задержки должно быть не меньше времени обнуления накопительного конденсатора, чем устраняется возможность выдачи ложной исполнительной команды.

Замена тиристбрного ключа в исполнительном каскаде реле времени на транзисторный каскад из двух транзисторов с рёзистивными связями позволяет избавиться от элемента памяти в исполнительном каскаде и устранить возможную перегрузку транзисторов исполнительного нуль-органа в момент развития регенеративного процесса при формировании исполнительной команды. Введение диода и резистора в зарядную цепь накопительного кон енсатора позволяет нормировать

время заряда накопительного конденсатора. Подключение диода в обратном направлении параллельно обмотке исполнительного реле, повышает надежность реле времени.

Для решения логической задачи сравнения длительности команды запуска с временем вьщержки и формирования исполнительной команды при условии, если длительность команды запуска превысит время выдержки, коман ца запуска подается на первый вход устройств,а.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема ycTpioftCTва.

Реле времени включает разрядный токоограничивающий элемент 1, зарядный токоограничивающий элемент 2, хронирующий конденсатор 3, зарядный нуль-орган на транзисторах 4 и 5,делитель напряжения на резисторах б и 7, исполнительный нуль-орган на транзисторах 8 и 9, балластный резистор 10, резисторы каскадной транзисторной связи 11 и 12, транзистор исполнительного каскада 13, диод 14 и резистор 15, составляющие зарядную цепь накопительного конденсатора 16, разрядный резистор 17, транзисто исполнительного каскада 18, исполнительное реле 19 и шунтирующий его обмотку диод 20, второй двухэлементн ключ 21, элемент задержки 22 и первый двухэлементный ключ 23,первый вход 24 устройства, минусовая шина 25.устройства, второй вход 26 устройства.

При решении задачи сравнения длительности команды запуска с временем выдержки и формирования исполнительной команды при условии, если длительность команды запуска превыси время выдержки, команда запуска подается в виде импульса положительного напряжения на первый вход 24 устройства относительно минусовой шины 25,

Для повышения стабильности рекомендуется до поступления команды запуска на первый вход обнулить элементы памяти устройства воздействуя кратковременно (но на время, не мень шее нормированного времени готовности) , на второй вход 26 устройства.

При поступлении на вход 24 команды запуска, длительность которой больше времени выдержки, хронирующий конденсатор 3, переход база-эмиттер транзистора 9, зарядный токоограничивающий элемент 2 и резисторы 6 и 7 образуют несбалансированный мост, в диагонали которого включены источник питания и входная цепь транзистора 4. Транзисторы 4 и 5 находятся в режиме отсечки из-за обратного смещения перехода база-эмиттер транзистора 4. Транзисторы 8 и 9 открыты и шунтируют зарядную цепь

кокденсатора 16, представленную в виде диода 14 и резистора 15. Транзисторы 13 и 18 закрыты. Происходит заряд хронирующего конденсатора 3.

В момент, когда напряжение на конденсаторе 3 достигнет уровня порога срабатывания компаратора, транзисторы 4 и 5 открываются и регенеративно переходят в состояние насыщения, подключая конденсатор 3 обратной полярностью к переходу базаэмиттер транзистора 9.

Транзисторы в и 9 закрываются, протекает процесс разряда конденсатора 3 и одновременно заряд конденсатора 16 через резистор 10, диод 14 и резистор 15. В конце процесса разряда конденсатора 3, когда смещение на переходе база-эмиттер транзистора 9 станет прямым, транзисторы 8 и 9 открываются и регенеративно переходят в. состояние насыщения, при этом конденсатор 16.начинает разряжаться через резистор 17, переход база-эмиттер транзистора 13 и транзисторы 8 и 9. Ток разряда конденсатора 16 вводит транзистор 13 в состояние насыщения, коллекторный ток транзистора 13 через резистор 12 попадает в базу транзистора 18, которы переходит из закрытого состояния в состояние насыщения и подключает напряжение источника питания к обмотке реле 19.

При решении задачи сравнения с временем выдержки длительности интервала времени между задним фронтом .предыдущей команды- запуска и перед-ним pt OHTOM последующей и формирования исполнительной команды, если указайный иитервал времени больше времени выдержки, на вход 24 подается постоянное положительное относительно минусовой шины 25 напряжение, а затем на вход ,26 подается последовательность команд запуска. При поступлении команды запуска на вход 26 срабатывает первый двухэлементный ключ 23, один элемент которого начнет обнуление накопительного конденсатора 16, а другой элемент передает команду запуска на элемент задержки 22о Задержанная на время элемент згщержки команда запуска поступит на второй двухэлементный ключ 21, один /элемент которого начнет обнуление хронирующего конденсатора, а другой элемент соединит эмиттер транзистора 4 и минусовым полюсом источника питания, подключенного к минусовой шине 25. Такое состояние схемы сохраняется дс окончания команды запуска. По окончании команды запуска действие двухэлементных ключей прекратится, ив схеме реле времени хронирующий конденсатор 3, переход база-эмиттер транзистора 9, зарядный гокоограничивающий элемент. 2 и реэисторы б я 7 образуют несбалансированный мост, в диагонали которого включен источник питания и входная цепь транзистора 4. Транзисторы 4 и находятся в режиме отсечки из-за обратного смещения перехода база-эмиттер транзистора 4. Транзисторы 8 и 9 открыты и шунтируют зарядную цепь конденсатора 16, представленную в виде диода 14 и резистора 15.Транзисторы 13 и 18 закрыты. Происходит заряд хронирующего конденсатора 3.

В момент, когда напряжение на конденсаторе 3 достигнет уровня порога срабатывания компаратора, транзисторы 4 и 5 открываются и регенеративно переходят в состояние насыщения,подключая конденсатор 3 обратной полярностью к переходу база-эмиттер транзистора 9. Транзисторы 8 и 9 закрываются. Протекает процесс разряда конденсатора 3 и одновременно заряд конденсатора 16 через резистор 10, диод 14 и резистор 15.. В конце процесса разряда конденсатора 3, когда смещение на переходе база-эмиттер транзистора 9 станет прямым, транзисторы 8 и 9 открываются и регенеративно переходят в состояние насьщения, при этом конденсатор 16 начнет разряжаться через резистор 17, переход базаэмиттер транзистора 13 и транзисторы 8 и 9. Ток разряда конденсатора 16 вводит транзистор 13 в состояние насыщения, коллекторный ток транзистора 13 через резистор 12 попадает в базу транзистора 18, который переходит из закрытого состояния в состояние насыщения и подключает напряжение источника питания к обмот-ке. реле 19.

Если до момента окончания такта разряда хронирующего конденсатора на вход 20 поступит новая команда запуска, то вновь произойдет сначала обнуление накопительного конденсатора затем, обнуление хронирующего конденсатора и разрушение памяти зарядного нуль-органа. По окончании команды запуска вновь начнется такт заряда хронирующего конденсатора.

Введение дополнительных элементов значительно расширяет функциональные возможности реле времени при сохранении времени выдержки и ее стабильности . Нормирование времени готовности позволяет получить время готовности пренебрежимо малым в сравнении с временем выдержки (на два-тр порядка), и таким образом, с высокой точностью решать логическую задачу сравнения с временем выдержки: длительность команды запуска; длительности интервала времени между задним фронтом предыдущей команды запуска и передним фронтом послё гующей периода следования команд запуска.

Формула изобретения

Реле времени, содержащее хронирующий конденсатор, зарядный и разрядный токоограничивающие элементы резистивный делитель напряжения питания, зарядный нуль-орган на двух разной проводимости транзисторах, исполнительный нуль-орган, на двух разных проводимости транзисторах, балластный резистор, накопительный конденсатор, разрядный резистор и электромагнитное реле, где зарядшлй токоограничиванвдий элемент,хронирующий конденсатор и перехЪд базаэмиттер транзистора л-р-п типа исполнительного нуль-органа с одной стороны, а резистивный делитель напряжения питания с другой стороны образуют мост, в диагональ которого включен вход зарядного нуль-органа разрядный токоограничивающий элемен включен между базой транзистора п-р-п типа исполнительного нуль-органа и плюсовым полюсом источника питания, балластный резистор включе между эмиттером транзистора р-п-р типа исполнительного нуль-органа и плюсовым полюсом источника питания, накопительный конденсатор подсоединен минусовой обкладкой к минусовому полюсу источника питания, а плюсовой обкладкой к разрядному резистору, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при сохранении времени выдержки и его стабильности, введены два дополнительных транзистора, три резистора, два дирда, два двухэлементных ключа и элемент задержки, при этом дополнительный транзистор п-р-п типа эмиттером подсоединен к эмиттеру транзистора р-п-р типа исполнительного нуль-органа, базой подсоединен к Е азряян 2 У резистору, коллектором подсоединен через первый дополнительный резистор к базе дополнительного транзистора р-п-р типа, эйиттер которого Подсоединен к плюсоз зму полюсу источника питания, коллект.©р через обмотку реле подсоедйней к мн«усовому полюсу источйика вйта-нмя, меяеду эмиттером и базой дополнительного транзистора п-р-п типа включен второй дополнительний резистор, один дополнительный диод подключен в обратном направлении параллельно обмотке реле, 1C эмиттеру дополнительного транзистора п-р-п типа подсоединен анод другого дополнительного диода, катод которого через третий дополнительный резистор соединен с плюсовой обкладкой накопительного конденсатора, параллельно которому подсоединен один элемент первого ключа, второй элемент которого подсоединен ко входу задержки, один

элемент второго ключа подсоединен параллельно хронирующему конденсатору, второй элемент второго ключа подсоединен между плюсовой обкладкой хронирующего конденсатора и минусовьв- полюсом источника питания, ,3 вход второго ключа соединен с выходом элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 624312, кл. Н,,01 Н 47/18, 02.02.77

506917, кл. Н 01 Н 47/18,25.05.74. П С) f3 ПП А