Реле времени Советский патент 1982 года по МПК H03K17/28 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах, электронной коммутации, в устройствах автоматики, для получения заданной выдержки времени.

Известно реле времени, содержащее времязадающую RC-цепь, выход которой соединен со входом сравнившощего устройства на полевом и биполярном транзисторах, выход сравнивающего устройства соединен со входом выходного устройства , дополнительный полевой транзистор, канал которого включен последовательно с времязадающим резистором, а затвор через дополнительный резистор соединён с другим выводом времязадающего резистора СЦ.

Недостатком реле времени является невозможность получения больших выдержек времени. В реле времени для заряда йремязадающего конденсатора используется только половина напряжения источника питания. Ток заряда времязадающего конденсатора не может быть меньше определенной величины, которая зависит от обратных токов транзисторов, от температуры окружающей среды, в которой придется работать реле времени, ОД токов утечки конденсатора.

Известно реле времени, которое содержит времязадающую RC-цепь, два транзистора и пять резисторов, причем времязадающий конденсатор одним выводом подключен к коллектору первого транзистора, а вторым выводом подключён к базе второго ,

10 транзистора, к которой подключен один вывод времязадающего резистора, а другой его выход подключен к шине источника питания С2.

Недостаток реле времени состоит

15 в том, что оно не обеспечивает больших выдержек времени.

Цедь изобретения - увеличение выдержки времени.

Указанная цель достигается т.ем,

20 что в ,реле времени, содержащем ждущий мультивибратор с коллекторнобазовыми связями на транзисторах, один из которых является составным, введены резистивный оптрон и генера25тор импульсов, причем одна из коллекторных цепей составного транзистора соединена с катодом светодиода резистивного оптрона , анод которого соединен с шиной питания, а резистор

30 оптрона включен имной питания

и базой составного транзистора, к кторой подключен выход генератора импульсов.

На фиг.1 приведена принципиальна электрическая схема реле времени; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу реле времени.

Реле времени содержит ждущий мультивибратор с коллекторно-базовыми связями на транзисторах 1 и 2, причем транзистор, является составным, резистивный оптрон 3, одна, из коллекторных цепей составного транзистора 2 соединена с катодом светодиода оптрона, анод которого соединен с шиной питания резистор оптрона 3 включен между шиной питания базой составного транзистора 2, к которой через разделительнЕлй конденсатор 4 подключен генератор .5 импульсов, а также времязадающий конденсатор б. Резистор 7 подключен к транзистору 1, Входная клемма реле 8 времени. Резистор 9 включен между выходом реле времени и базой транзистора 1.

Реле времени работает следующим образом.

При подаче напряжения питания врмязадающий конденсатор б начинает заряжаться по цепи - источник питания ЕПУТ- резистор 7 - времязадающий конденсатор-б базы составного транзистора 2 и на второй плюс источника питания.

Протекающий ток открывает составной транзистор 2, напряжение на выходе реле времени равно нулю, транзистор 1 закрыт. Так как в коллекторной цепи одного из транзисторов составного транзистора 2 включен последовательно с гасящим резистором светодиод оптрона 3, то под воздействием протекающего через него коллекторного тока составного транзистора 2 светодиод оптрона 3 начинает светиться и благодаря этому резистор оптрона 3 засвечивается, а его сопротивление (световое) небольшое, порядка несколько единиц кОм (зависит от типа используемого оптрона). Через резистор оптрона 3 а цепь баз составного транзистора 2 протекает ток,достаточный для полного насыщения составного транзистора 2. Состаной транзистор 2 насыщен, поэтому напряжение на выходе реле времени равно 0.

Кроме того, при подаче напряжения питания сразу же начинает работать генератор 5 импульсов. Че.рез разделительный конденсатор 4 небольшой емкости импульсы с выхода генератора 5 положительной полярности, амплитудой порядка 0,7-0,5 В подаются на базу составного транзистора 2.

Частота работы генератора 5 несколько кГц. Чем выше частота, тем меньше емкость, а стало быть и габариты как разделительного конденсатора 4, так конденсатора в генераторе. Генератор 5 может быть выполнен по любой схеме (фиг.1 показан генератор,собранный на двухбазовом диоде).

Импульсы генератора 5 положитель-o ной полярности, поступая на базу

составного транзистора 2, его состояние не изменяют, так как он уже находится в открытом состоянии. Изменяется несколько степень насыщения

C составного транзистора 2, но это совершенно не влияет на величину напряжения на выходе-реле времени. Оно по-прежнему равно нулю.

В таком состояь ии реле времени может находиться сколько угодно дол- G приходом запускающего импуль-са (фиг.2) транзистор 1-открывается, а составной транзистор 2 закрывается напряжением конденсатора б. Так

как, составной транзистор 2 закрыт, ток в коллекторных цепях .прекращается и напряжение на выходе реле времейи становится равным почти напряжению источника питания , под

воздействием этого напряжения через резистор 9 в цепь базы транзистора

1течет ток, под воздействием которого транзистор 1 остается открытым после окончания входного импульса.

Так как ток через составной транзистор . 2 прекращается, светодиод оптрона 3 гаснет и резистор оптрона 3 имеет большую величину сопротивления (темневое сопротивление, оно

зависит от конкретного типа оптрона, но обычно бывает пор.ядка 10 -10Ом) . Конденсатор б начинает разряжаться через большое темневое сопротивление резистора оптрона 3.

Время выдержки реле времени определяется временем разряда конденсатора б через резистор оптрона 3 и определяется формулой

. Т 0,7 Р,р,.С,

Так как тепловое сопротивление резистора оптрона 3 стало большим, то и время выдержки реле времени станет большим, при относительно небольшой емкости конденсатора б. Когда конденсатор б разряжается, напряжение на его обкладках становится равным нулю, но составной транзистор

2при этом не открывается. Дело в том, что входная характеристика транзистора, зависимость тока базы от напряжения на базе начинается не с нуля. Для того, чтобы открыть составной транзистор 2, на его базу нужно подать небольшое напряжение соответствующей полярности, тогда составной транзистор 2 открывается, С этой | целью с выхода генератора 5 на базу составного транзистора 2 поступают положительные импульсы, амплитудой 0,7-0,5 В на частоте порядка несколько кГц. Когда составной транзистор 2 закрыт и к его базе приложено напряжение обратной полярности конденсатора 6 (оно почти равно напряжению источника питания) и поэтому небольшие по амплитуде импульсы генератора 5 (фиг.2) не влияют на состояние составного транзистора 2. Но как только конденсатор 6 разряжается и напряжение на нем становится равным нулю, первые импульсы генератора 5 открывают составной транзистор 2.

В коллекторных цепях текут токи и напряжение на выходе реле времени становится равным нулю, транзистор 1 закрывается и таким образом заканчивается временная выдержка реле времени . Одновременно коллекторный ток составного транзистора 2 засвечивает рёетодиод оптрона 3,он светится, сопротивление резистора оптрона 3 вновь

принимает малое значение (световое сопротивление), в цепь базы составного транзистора 2 течет ток. Опятьначинается заряд времязадающего конденсатора б через резистор 7 и базысоставного транзистора 2, схема возвращается в исхоДное состояние.

Использование резистивного оптрона 3 в схеме реле времени позволило значительно увеличить время выдержки при небЬльшой емкости времязадающего конденсатора 6.

Увеличивать время выдержки простым увеличением ёмкости времязадающего конденсатора с сохранением стабильности работы можно только до определенной величины. Увеличение емкости конденсатора ограничивается его размерами, стоимостью и токами утечки, которые пропорциональны ве,личине емкости конденсатора. Чем больше токи утечки, тем не стабильнее выдержки времени и тем больше на стабильность влияет изменение питающего напряжения и температуры окружающей-среды. Увеличение зарядного (разрядного) резистора, через который протекает базовый ток, свя.зано с рядом ограничений. Максимальная величина зарядного сопротивления (резистора) ограничена необходимой величиной базового тока, обеспечивающего насыщение транзистора, а также тем, что величина базового тока должна на несколько порядков быть выше обратных (неуправляекых токов) транзистора, с целью обеспечения стабильной и надежной работы реле времени при изменениях температуры

окружающей среды.

Таким образом возникает противоречивое требование - чтоб« увеличить время выдержки величину зарядного резистора надо иметь большую, но

чтобы обеспечить насыщение транзистора в исходном состоянии и сохра- нить стабильность и надежность работы при изменениях питающего напряжения и температуры окружающей среДы это сопротивление должно быть не большеопределенной величины.

Это противоречие удалось разрешить в предлагаемом реле времени благодаря применению резистивного оптрона и генератора импульсов и со(ответствующего их подключения.

Формула изобретения

Реле времени, содержащее ждущий мультивибратор с коллекторно-базовыми связями на транзисторах, один из которых является составным, отличающееся тем, что, с целью

увеличения выдержки времени, в него введены резистивный оптрон и генератор импульсов, причем одна из коллекторных цепей составного транзистора соединена с катодом светодиода

резистивного оптрона, анод которого соединен с шиной питания, а резистор оптрона включен между шиной питания и базой составного транзистора, к которой подключен выход генератора импульсов.

Источники информации, принятые во вниманием при экспертизе 1. Авторское сридетельство СССР . 4 566349, кл. Н 03 К 17/28, 16.09.74.

2. ВажеНина З.П. и др. Методы и схемы временной задержки импульсных сигналов. М., Советское радио, 1971, с. 15, рис.11 (прототип).

Фаг. /

Л. ;

III11

Ч- /fffm.

t/

Ш.1

5л.