Многофазное реле времени Советский патент 1982 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для выдержек времйни, и может быть использовано в устройствах автоматического управления, контроля и сигнализации.

По оснорному авт.св. № 826448, известно многофазное реле времени, содержащее регулируемый делитель напряжения источника питания и последовательно соединенные элементы выдержки времени, каждый из которых выполнен в виде первого транзистора с диодом и резистором в коллекторной цепи, второго транзистора, дополнительного резистЬра и времяэадающей RC-цепи, конденсатор RC-цепи каждого элемента выдержки времени, кроме первого, одной ие обкладок . соединен с базой первого транзистора собственного элемента выдержки времени, а другой обкладкой - через упомянутый диод к коллектору первого транзистора предыдущего элемента, конденсатор RC-цепи первого элемента выдержки времени подключен к делителю напряжения источника питания, в каждом из элементов выдержки времени переход -база-эмиттер вторюго транзистора через указанный дополнительный

резистор включен параллелнно выходу первого транзистора, при этом коллектор второго транзистора соединен с выходной шиной cooTBeTCTByKx-iero элемента вьщержки, а резисторы времязадакицих RC-цепей соединены с шиной, питаемой от регулируемого делителя напряжения 11 .

Недостатками указанного многофаз10ного реле времени являются ограниченные функциональные возможности выражающиеся в том, что при подаче командного сигнала на вход первого элемента выдержки времени, на выходных

15 шинах всех элементов вьщержки времени последовательно формируются импульсы определенных длительностей, т.е. .устройство не обеспечивает возможности селективного формирования им20пульсов на выходных шинах.

Недостатком также является пониженная помехоустойчивость многофазного реле, так как сигнал помехи, появившийся- на выходе первого элемента

25 выдержки времени, вызывает последовательные появления импульсов помехи на выходных шинах. Особенно пониженную помехоустойчивость указанного многофазного реле времени при30ходится учитывать, когда к отдельным его выходным шинам подключены чувствительные исполнительные устройства, срабатывание которых от импульсов помехи может привести к серьезным сбоям в функционировании системы автоматического управления в делом.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет селективного формирования импульсов на выходных LUHHax и повышение его помехоустойчивости.

Для достижения указанной цели в многофазное реле времени, содержащее последовательно соединенные элементы выдержки времени,каждый из которых выполнен в виде транзистора с диодом и резистором в коллекторной цепи и времязадающей RC-цепи, конденсатор RC-цепи каждого элемента выдержки времени , кроме первого, одной из обкладок соединен с базой трант зистора собственного элемента выдерл-ски времени, а другой обкладкой через упомянутый диод к коллектору транзистора предыдущего элемента, коденсатор RC-цепи первого элемента выдержки времени подключен к делител напряжения источника питания, регулируемый делитель напряжения источника питания, в каждом элементе выдержки времени переход база-эмиттер второго транзистора через резистор включен параллельно выходу первого транзистора, коллектор второго транзистора соединен с вьзходной шиной соответствующего элемента выдержки времени, резисторы времязадaiomiix RC-цепей соединены с шиной, питаегчой от регулируемого делителя напряжения введены узлы управления транзистора-М по числу элементов выдержки времени, а в каждый элемент выдержки времени дополнительный транзистор, база которого подключена к выходу соответствующего узла управления транзистором коллектор - к эмиттеру второго транзистора этого же элемента выдержкиf а эмиттер к эмиттеру первого транзистора,, который соединен с обш.ей шинойПитанияг при этом вход кахшого узла управления транзистором через соответствующий зarvIЬiкaющий контакт коммутационного элемента подключен к общей шине.

На чертеже приведена элерстрическа принципиальная схема предлагаемого многофазного реле временно

Многофазное реле времени содержит регт лируемый делитель 1 напряжения, включающий постоянный резистор 2, переменный резистор 3, блокировочный конденсатор 4 и последовательно соединенный элементы выдержки времени. Каждый из элементов 5-1-5-п содержит первый транзистор 6 с диодо 7 и резистором 8 в коллекторной цепи второй транзистор 9, резистор 10

и времязадаюцую иС-цепь из конденсатора 11 и резистора 12.

Конденсатор 11 каждого элемента выдержки времени, кроме первого 5-1 одной из обкладок соеххинен с базой первого транзистора 6 собственного элемента выдержки времени, а другой обкладкой - через диод 7 с коллектором первого транзистора 6 предыдущего элемента. Конденсатор 11 RC-цепи первого элемента выдержки времени подключен к делителю напряжения источника питания, который состоит из резисторов 13 и 14.

В каждом из элементов 5 1-5-п коллектор второго транзистора 9 соединен с выходной шиной 15 соответствующего, элемента выдержки времени, а резисторы 12 время задающих RC-цепей соединены с шиной 16, питаемой от регулируемого делителя 1 напряжения. - Нгш ряжение питания подается на общую шину 17 и шину 18,- к которой подключены резисторы 19.

В состав каждого из элементов 5-1-5-п входит дополнительный транзистор 20, база которого подключена к выходу 21 соответствующего узла 22-1-22-п управления транзистором. Коллектор каждого дополнительного транзистора 20 подключен к эмиттеру второго транзистора 9 этого же элемента выдержки,, а эг-4и:ттер к эмиттеру первого транзистора б, который соедикек с общей шиной 17 питания. При этом вход 23 каждого из узлов 22 1-22-п управления транзистором через соответстзу(шдий из замыкающих контактов 24-1-24 п коммутационного элемента (не показан подключен к общей iiKiHe 17. Средняя точка делителя напряжения на резисторах 13 и 1 через замыкающий контакт 25 другого соммутаи.йокного элемента (не показан) соединена с общей .шиной 17.

Кахшкй КЗ узлов 22-1-22-п упаавленк, тракэксуоро -. содержит транзис тор 26, р-Эоисторы 27-30 и времязадаюйщй конденсатор 31.

Многофазное реле Бремени работает следующим образом.

При подаче на шинк 17 и 18 напряжения питания в каждом из элементов выл.ержки времени открывается и входит в состояние насыщения первый транзистор 6, Базовым током транзистора 6,- входящего в состав первого элемента 5-1, конденсатор 11 заряжается до напряжения, равного падению напряжения на резисторе 13. Конденсаторы 11 в остальных элементах 5-2-5-п практически не зарял ены.

Одновременно с этими процессами в каждом из узлов 22-1-22-п управления также насыидается транзистор 26, базовым током которого заряжается соответствующий конденсатор 31. Uaпряжение на каждом заряженном коиденсаторе 31 определяется палением нап же;ния на соответствующем переменном резисторе 27. Вследствие того-, что базы дополнительных транзисторов 20 подключены к выходам 21 узлов 22-222-п управления, т.е. в рассматриваемый момент соединены с общей шиной 17 через участки коллектор-эмит тер насыщенных транзисторов 26, все дополнительные транзисторы 20 находятся в запеТртых состояниях. Таким образом, цепь эмиттера каж дого из транзисторов 9 разомкнута, поэтому сигнал помехи, появившийся в это время на входе любого из элементов 5-1-5-п выдержки, не приведе к появлению импульсов помехи на выходных шинах 15. Возможности селективного формиро вания импульсов на; выходных шинах 15 реализуются следующими двумя спо собами.. В первом способе при срабатывани коммутационного элемента (на схеме не показан ) его замыкающими контакт ми 24-1-24-п вход 23 каждого из узлов 22-1-22-п соединяется с общей шиной17. При этом заряженные конден саторы 31 подключаются параллельно эмиттерньм переходам транзисторов 26, которые запираются. Появляются условия для переключений дополнитель ных транзисторов 20 в открытые состояния, и поддерживаются эти условия в течение различных интервалов време ни, в которых перезаряжаются конденсаторы 31 в каждом из узлов 22-1-21управления. Срабатывание другого коммутационного элемента (на схеме не показан и замыкание его контакта 25 вызывает запирание первого.транзистора 6 в. первом элементе 5-1 выдержки времени При этом на коллекторе транзистора 6 появляется высокий положитель мый (отпиракхций} потенциал, второй транзистор 9 может открыться, если для дополнительного транзистора 20 поддерживается указанное выше усЗловие открытого состояния, т.е. если к дан ному моменту не завершится процесс перезаряда конденсатора 31 в узле 22-1 управления транзистор 26 в узл 22-1 еще закрыт). При отпирании транзистора 6 на вы ходной шлне 15 элемента 5-1 выдержки .формируется передний фронт импуль са, длительность которого определяет ся двумя факторами: а)временем запертого состояния первого транзистора б (при отпирании транзистора 6 транзистор 9 запирается по базовой цепи); б)временем открытого состояния дополнительного транзистора 20 (при запирании транзистора 20 разрывается эмиттерная цепь транзистора 9). Первый транзистор 6 находится в запертом состоянии в теч.енив времени перезаряда конденсатора 11 от исходт ного напряжения, равного падению напряжения на резисторе 13, до напряжения отпирания транзистора 6. В течение этого времени потенциал коллектора транзистора б относительно общей шины 17 определяется суммой напряжений - напряжения между эмиттером и коллектором открытого транзистора . 20 ( остаточное напряжение на открытом транзисторе 20.), напряжения на открытом переходе база- эмиттер -транзистора 9 и падения напряжения на резисторе 10, которое обусловлено протеканием базового тока транзистора 9 по следующей цепи: положительная шина 18 источника питания - резистор 19(в элементе 5-1 - резистор 10 переход база-эмиттер транзистора 9 участок коллектор-эмиттер транзистора 20- общая шина 17. Следовательно, конденсатор 11 второго элемента 5-2 выдержки времени заряжается составляющей базового то-, ка насыщенного первого транзистора б этого же элемента до указанной суммы напряжений. В практических случаях сумма остаточного напряжения на открытом транзисторе 20 и напряжения на открытом переходе база-эмиттер транзистора 9 значительно меньше по абсолютному значению падения напряжения на резисторе 10, т.е. с достаточной степенью точности можно считать, что конденсатор 11 второго элемента 5-2 заряжается до напряжения, равного падению напряжения на резисторе 10 предьщущего элемента 5-1. Когда в процессе перезаряда в первом элементе 5-1 напряжение на конденсаторе 11 достигает порога отпирайия первого транзистора 6, последний открялвается и вхрдит в состояние насыщения, запирая второй транзистор 9 этого же элемента. Одновременно заряженный конденсатор 11 второго элемента 5-2 через диод 7 и насыщенный транзистор 6 предыдущего элемента 5-1 подключается параллельно эмиттерному переходу первого транзистора 6 в элементе 5-2 выдержки времени, который в свою очередь, также запирается,создавая условие для переключения второго транзистора 9 в элементе 5-2 в открытое состояние. Параметры хронирукщих элементов (конденсатора 31 и резистора 29) и сопротивление переменного резистора 27 в узле 22-2 управления могут быть рассчитаны таким образом, что к моменту возможного переключения второго транзистора 9 (в элементе 5-2) перезаряд конденсатора 31 закончится и транзистор 26 (в узле ) вновь войдет в состояние насыщения. .Вследствие этого, дополнительный транзис тор 20 (в элементе 5-2 оказывается эапертЕзМ - второе условие для переключения транзистора 9 не выполняется, поэтому на выходной шине 15 второго элемента 5-2 вьщержки времени выходной импульс не формируется. 8течение запертого состояния транзи тора 6 в элементе 5-2 конденсатор 11 .последующего (третьего/ элемента выдержки времени заряжается до напряжения, практически определяемого потенциалом шины 18 питания. По истечении времени перезаряда конденсатора 11 в элементе 5-2, внов открывается и насыщается транзистор 6 в этом элементе, заряженный конденсатор 11 последующего элемента выдержки через -диод 7 и насыщенный указанный транзистор подключается к общей шине 17, запирается транзис тор 6 в последующем элементе вьщерж ки времени. Открывается транзистор 9в этом последующем элементе (при выполнении, конечно, другого условия - открытого состояния, дополните ного транзистора 20 в этом же элементе, и на выходной шине 15 элемента формируется выходной импульс и т.д. При втором способе селективного формирования импульсов вначале ерабатывает кo дмyтaциoнный элемент с замыкающим контактом 25. После этого начинается отсчет временного интервала в первом элементе 5-1 выдержки, но на шине 15 этого элемент выходного импульса пока нет, так как заперт дополнительный транзисто 20. Спустя шобходимое в каждом кон кретном практическом случае время, срабатывает другой коммутационный элемент, замыкая свои контакты 24-1 24-п, включаются в работу узлы 22-1 22-п управления транзистором, и в дальнейшем устройство функционирует подобно тому, как описано вьше, Длительность импульсов на шинах элементов выдержки времени задаются только параметрами конденсаторов 11 и резисторов 12 времязадающих КС-цепей, но и напряжением, под которым находится шина 16, питаемая от регулируемого делителя 1 напряжения. Изменением переменным резистором 3 величины напряения на шине 16 достигается регулирование выдержек времени в каждом из элементов 5-1-5-п в достаточно широком иапазоне. Введение в многофазное реле времени узлов управления транзисторами, а в каждый элемент выдержки времени дополнительного транзистора, позволяет обеспечить возможности селективного формирования импульсов на выходных шинах устройства и повысить его помехоустойчивость. Формула изобретения Многофазное реле времени по авт.св.M 826448, отличающееся тем, что г с целью расширения функциональных возможностей за счет селективного формирования импульсов на выходных шинах и повышения его помехоустойчивости, в него введены узлы управления транзисторами по числу элементов вьщержки времени, а в :-.гаж,цый элемент вьщержки времени дополнительный транзистор, база которого подключена к выходу соответству1о:дего узла управления транзистором, коллектор - к эмиттеру второго транзтлстора этого же элемента выдержки времени, а эмиттер - к эмиттеру перзого транзистора, который соединен с общей 11ШНОЙ питания, при этом вход каждого узла управления транзистором через соответствующий замыкающий контакт коммутационного элемента подк-оючен к общей шине. Источники информации, принятые во BKHjviaHi-Te при экспертизе 1„ Авторское свидетельство СССР 5 826448, кл, я 01 К 47/18р 10.08.79 (прототип),