Реле времени

1847510 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк двтоРскомм свидиткльствьОпубликовано 15.07.81. Бюллетень26Дата опубликования описания 25.07.81 йо делам нэебретеиий и еткрмтий(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИИзобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано в аппаратуре и приборах автоматики и связи различного назначения для коммутации электрических цепей через заданные интервалы времени.Известны реле времени, содержащие времязадающую КС-цепь, сравнивающее устройство на стабилитроне и усилитель постоянного тока. В этих реле времени напряжение на накопительном конденсаторе, изменяясь по экспоненциальному закону, достигает величины опорного напряжения Ч , при которой срабатывает сравнивающее уст ройство. Время выдержки реле пропорционально постоянной времени т= КС время- задающей цепи и коэффициенту о. использования напряжения Чисточника пита-5 ния 1.Однако поскольку увеличениеограничено сопротивлением утечки конденсатора, а при увеличении с= Ч/Чп из-за уменьшения крутизны экспоненты значительно возрастает нестабильность времени выдерж- Ээ ки, с помощью таких реле времени не удается получить большие выдержки времени с приемлемой точностью. Известно также реле времени, содержащее йС-цепь, сравнивающее устройство на динисторе и генератор пилообразного напряжения (ГПН). Повышение стабильности времени выдержки в этом реле достигается тем, что при заряде накопительного конденсатора до напряжения, близкого к величине Ч 1, конденсатор дозаряжается импульсным напряжением, непрерывно генерируемым ГПН 2.Недостатками такого реле времени являются дискретность установки времени выдержки, обусловленная тем, что момент пуска реле не синхронизирован с релаксацией ГПН, и неполное использование напряжения источника питания. Известные реле являются однопозиционными, т, е. позволяют после пуска получить только одну выдержку времени.Известно реле времени, содержащее КС- цепь, подключенную между выходом и входом истокового повторителя, и сравнивающее устройство, выполненное в виде аналога четырехслойного р-п-р-и-переключателя и включенное между выходами повторителя и делителя опорного напряжения. Стабильность выдержки времени достигается тем, 847510зо что до момента срабатывания сравнивающего устройства напряжение на накопительном конденсаторе в процессе его заряда возрастает не по экспоненте, а по линейному закону, поскольку заряд осуществляется током неизменной величины 31.Однако при больших выдержках времени у этого реле времени возникает нестабильность выдержки времени из-за того, что в процессе заряда конденсатора величина зарядного тока все же изменяется по следующей причине. Напряжение Ч, на выходе повторителя, являющееся зарядным напряжением, непрерывно следит за напряжением Ч на конденсаторе, при этом ток заряда конденсатора в каждый момент времени определяется кар1Л р-УсРзгде К- неизменное сопротивление зарядного резистора.Поскольку величина Ч ограничена напряжением источника питания, то по мере заряда конденсатора ток заряда и, следовательно, крутизна нарастания напряжения на конденсаторе уменьшаются. Это приводит к нестабильности момента срабатывания сравнивающего устройства и реле в целом, Известное реле времени также является однопозиционным.Цель изобретения - повышение стабильности работы реле и расширение функциональных возможностей путем получения М последовательных запрограммированных выдержек времени.Поставленная цель достигается тем, чтов реле времени, содержащем времязадающую КС-цепь, истоковый повторитель, выход и вход которого соответственно подключены ко входу и выходу КС-цепи, и сравнивающее устройство, подключенное к выходу повторителя, введены Х цепочек и М - 1 диодов.Каждая из цепочек содержит последовательно соединенные сравнивающие устройство на стабилитрне, усилитель постоянного тока и нормально разомкнутый транзисторный ключ, При этом зарядный резистор время- задающей КС-цепи выполнен из Х секций.Объединенные входы всех цепочек и объединенные первые выходные точки всех ключей подключены к выходу истокового повторителя, вторая выходная точка ключа каждой цепочки подключена к соответствующей секции зарядного резистора, а вход усилителя постоянного тока каждой цепочки через обратно смещенный диод соединен с выходом усилителя постоянного тока последую,щей цепочки.Гальваническая связь схемы реле времени с внешними электрическими цепями исключена тем, что коммутация этих цепей осуществляется исполнительным электромагнитным реле, которое, в зависимости от функций реле времени, является нагрузкой первого усилителя постоянного тока либо дополнительного усилителя. Для компенсаIо 5 о 25 35 40 45 50 55 ции температурной погрешности в состав каждой секции резистора времязадающей цепи может быть введено термосопротивление с обратной температурной зависимостью.На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема реле времени; на фиг. 2 - временные диаграммы изменения напряжения на накопительном конденсаторе и тока его заряда в схеме для двух выдержек времени,Реле времени (см. фиг. ) содержит истоковый повторитель 1, выход и вход которого соответственно подключены ко входу и выходу КС-времязадающей цепи, зарядный резистор 2, которой выполнен в видесекций 3, 4 и 5, М цепочек 6, 7 и 8, каждая из которых содержит последовательно соединенные сравнивающее устройство на стабилитроне 9, усилитель 0 постоянного тока и нормально разомкнутый транзисторный ключ 11. Напряжение пробоя стабилитрона 9 возрастает с ростом номера цепочки, в которую он включен, Выход усилителя 10 каждой цепочки, за исключением первой, через обратно смещенный диод 12 соединен со входом усилителя 1 О предшествующей цепочки. Объединенный вход всех цепочек 6,и 8 и объединенные первые выходные точки всех ключей подключены к выходу повторителя 1. Вторая выходная точка ключа каждой цепочки 6, 7 и 8 соответственно подключена к секции (3, 4 и 5) зарядного резистора. Выход усилителя 10 цепочки 6 нагружен на исполнительное реле 13, контакты 14 которого предназначены для коммутации внешних электрических цепей. Контакты 15 кнопки 16 включены в цепь питания реле, размыкающие контакты 17 этой кнопки замыкают накопительный конденсатор 18,С момента нажатия кнопки 16 (момент времени (о) ее контакты 17 размыкаются и начинается линейный заряд конденсатора 18, одновременно линейно возрастает выходное напряжение повторителя 1. При достижении этим напряжением в момент времени (, порога, при котором пробивается стабилитрон 9 цепочки 6, ранее запертый усилитель 10 отпирается, напряжение на его выходе понижается, что приводит к открыванию ключа 11 и протеканию следующих взаимосвязанных процессов. Шунтирующее действие ключа 11 уменьшает сопротивление секции 3 зарядного резистора 2, что приводит к возрастанию зарядного тока и напряжения на конденсаторе 18 и на выходе повторителя 1, аэто, в свою очередь, приводит к увеличению тока, протекающего через стабилитрон 9, насыщению транзисторов усилителя 10 и ключа 11, В результате секция 3 оказывается замкнутой ключом 1. За счет возникновения в схеме реле положительной обратной связи описанный процесс протекает практически мгновенно, в результате чего зарядный ток и напряжение на конденсаторе 85возрастают скачком. Поскольку в момент окончания выдержки времени (11) выход-ное напряжение повторителя также скачком проходит через порог сравнения, переход усилителя 10 цепочки 6 из закрытого состояния в режим насыщения и срабатывание реле 13 происходят мгновенно, Этим достигается существенное повышение стабильности первой выдержки времени Т = 11 -Далее заряд конденсатора 18 происходит через секции 4 и 5 резистора 2 до момента 10 времени 1 когда выходным напряжением повторителя оказывается пробитым стабилитрон 9 цепочки 7.При этом описанные выше процессы повторяются в цепочке 7, в результате транзисторы ее усилителя 10 и ключа 11 оказываются насыщенными, а секция 4 резистора - замкнутой ключом 11. Выходное напряжение повторителя 1 снова скачкообразно возрастает.Перепад выходного напряжения усилителя 10 цепочки 7 через диод 12 передает о ся на вход усилителя 10 цепочки 6, в результате чего последний усилитель запирается, и реле 13 оказывается обесточенным. Контакты 14 реле 13 возвращаются в исходное состояние. Таким образом длительность второй выдержки времени определяется интерВалом Т 2= т- т 1.Поскольку заряд накопительного конденсатора по окончании второй выдержки времени через оставшиеся незамкнутыми секции резистора 2 продолжается, то последующие срабатывания и отпускания реле 13 могут происходить многократно до тех пор, пока не окажется замкнутой М-ая секция зарядного резистора. В зависимости от выбора числа Х реле 13 по окончании работы реле времени оказываетсяв следующем сос- ЗЗ тоянии: обесточенном при четном М, под током при нечетном Х. Таким образом выбор числа Я определяется функциями, которые должно выполнять реле времени, а выбор напряжений стабилизации (порогов срав нения) стабилитронов определяет длительности последовательных выдержек времени.Возможность получения различных функциональных характеристик, относительная 6простота схемы и повышенная стабильность работы расширяют сферу применения предлагаемого реле времени в устройствах автоматики, микропрограммирования, фото- технике и в медицинскоей аппаратуре. Испытания показывают, что суммарная нестабильность выдержек времени не выходит за пределы + 10/о в течение длительного периода эксплуатации реле.Формула изобретенияРеле времени, содержащее времязадающую ЙС-цепь, истоковый повторитель, выход и вход которого соответственно подключены ко входу и выходу КС-цепи, и сравнивающее устройство, подключенное к выходу повторителя, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности работы и расширения функциональных возможностей путем получения Х последовательных запрограммированных выдержек времени, в него введены М цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные сравнивающие устройство на стабилитроне, усилитель постоянного тока и транзисторный ключ, и Х - 1 диодов, а зарядный резистор времязадающей КС-цепи выполнен из И секций, при этом объединенные входы всех цепочек и объединенные первые выходные точки всех ключей подключены к выходу упомянутого истокового повторителя, вторая выходная точка ключа каждой цепочки подключена к соответствующей секции зарядного резистора, а вход усилителя постоянного тока каждой цепочки через обратно смещенный диод соединен с выходом усилителя постоянного тока последующей цепочки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лукес Ю. Х. Схемы на полупроводниковых диодах. Пер. с нем. М., сс Энергия,1972, с. 175 - 176.2. Там же, с. 321 - 323.3. Авторское свидетельство СССР300903, кл, Н 01 Н 47/18, Н 03 К 17/28.Макарепк комитета СССРи открытийшская наб., д. од, ул, Проект