Полупроводниковое реле времени

Союз Советскиз Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1860310(6) Допо (22) Заяв нитель авт, св р 1 М зН 03 К 17/28 Н 01 Н 43/04 5.79 649 ен с присо нен звя Государственный комнт СССР по делам нзобретеннй н открытнй) Заявитель 54) ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ мяэ адающей единен с диода один цепь коллек другой,треИзобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аппаратуре и приборах различного назначения для коммутации электричес - ких цепей через определенные промежутки времени, регулируемые в широком диапазоне.Известно реле времени, содержащее стабилизированный источник постоянного тока, времязадающую ВС-цепочку, подключенную через дозирующий конденсатор к сетке разделительного тира- трона тлеющего разряда, накопительный конденсатор включенный в анодную цепь порогового тиратрона тлеюще-го разряда, исполнительное электромагнитное реле и тиристор, анод которого через резистор подключен к источнику постоянного тока и через диод к времяэадающему конденсатору, 20 при этом управляющий электрод тиристора соединен с накопительным конденсатором Г 11 .Недостатком этого реле времени является то, что для стабилизации характеристик и параметров во времени новые тиратроны и тиратроны после длительного хранения необходимо "тренировать", т,е, выдерживать под номинальным током в течение 40-60 ч, 3 после чтика сттренирои харака это пмени вь.цняет усмени.Наиболее близким техническим решением является полупроводниковое реле времени, содержащее усилитель на двух совмещенных транзисторах типа и-р-и и р-и"р,охваченных положительной последовательной обратной связью по току, времязащающую йС-цепь, два диода,тиристор и исполнительное реле, соединенные последовательно и подключенные к клеммам для подключения источника питания, причем один из диодов подключен анодом к коллектору р-и-р транзистора, а катодом соединен с базой и-р-и транзистора, резистор времязадающей ВС-цепи включен между клеммой для подключения плюса источника питания и базой и-р-и транзистора, конденсатор вреКС-цени одним выводом соанодом указанного одногоиз резисторов включен втора и-р-и транзистора его их параметры и характерно абилизируются, Недостаточная вка влияет на уход параметров теристик с течением времени, риводит к нестабильности вреержки реле времени и усложловия эксплуатации реле вре 860310тий и четвертый резисторы образуют напряжение в цепи эмиттера р-и-р транзистора, вкЛюченный между клеммами для подключения источника питания, к одной из точек соединения резисторов указанного делителя напряжения подключен эмиттер и-р-и транзистора, пятый и шестой резисторы образуют делитель напряжения в цепи управляющего электрода тиристора и подключены между клеммой для подключения минуса источника питания и анодом указанного одного диода 23 .Однако в известном полупроводниковом реле времени невозможно регулировать время выдержки в широком диапазоне за счет увеличения сопро тивления резистора или емкости электролитического конденсатора времязадающей КС-цепочки при обеспечении высокой надежности и стабильности работы во всем диапазоне. Это ограни- Щ чение вызвано тем, что при изменении сопротивления времязадающего резистора меняется также и величина напряжения на переходе коллектор база входного транзистора усилителя, в то время как напряжение между коллектором и базой другого транзистора усилителя остается постоянным,Алгебраическая сумма напряжений на этих переходах транзисторов, между которыми включен электролитический времязадающий конденсатор, при переходе их в режим насыщения (в момент срабатывания полупроводникового реле времени) меняет свой знак, а по своей величине остается зависимой от величины напряжения на переходе коллектор- база входного транзистора усилителя или тоже самое - от величины сопротивления времязадающего резистора РС-цепочки. И в случае длительной 4 Д коммутации внешних электрических цепей (при нахождении полупроводникового реле времени во включенном состоянии) электролитический конденсатор, разряжаясь через внутреннее сопротивление схемы, перезаряжаетсяпод воздействием этого образовавшегося обратного напряжения, В результате при повторном включении из-заявления расформовки вентильного металла (анода) и увеличения токов5 Оутечки конденсатора снижается надежность работы и стабильность выдержки времени. Расширение диапазона регулирования выдержки времени за счет увеличения емкости конденсатора времязадающей С-цепочки не целесообразно попричине возрастания токов утечки егои снижения стабильности работы,Цель изобретения - расширениедиапазона регулирования выдержки времени при одинаково высокой надежности и стабильности работы во всемдиапазоне,Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковое реле времени, содержащее усилитель на двух совмещенных транзисторах типов ии и р-п-р, охваченных положительной последовательной обратной связи по току, времязадающую КС-цепь, два диода, тиристор и исполнительное реле, соединенные последовательно и подключенные к клеммам для подключения источника питания, причем один из диодов подключен анодом к коллектору р-и-р транзистора, а катодом соединен с базой п-р-и транзистора, резисторвремязадающей йС-цепи включен между клеммой для подключения плюса источника питания и базой п-р-и тразистора, конденсатор времязадающей ВС-цепи одним выводом соединен с анодом укаэанного одного диода, один из резисторов включен в цепь коллектора и-р-и транзистора, другой, третий и четвертый резисторы образуют делитель напряжения в цепи змиттера р-и-р транзистора, включенный между клеммами для подключения источника питания, к средней точке указанного делителя напряжения подключен эмиттер и-р-п транзистора, пятый и шестой резисторы образуют делитель напряжения в цепи управляющего электрода тиристора и подключены между клеммой для подключения минуса источника питания и анодом указанного одного диода, введены другое реле и дополнительный резистор, другое реле подключено к клеммам для подключения источника питания, дополнительный резистор и размыкающие контакты другого реле образуют последовательную разряжающую цепь, включенную параллельно конденсатору ВС-цепи, причем другой диод катодом соединен с другим выводом конденсатора КС-цепи, а анодом соединен с базой и-р-л транзистора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема полупроводникового реле времени.Реле времени содержит времязадающую КС-цепь, состоящую из резистора 1 и электролитического конденсатора 2, усилитель, выполненный на совмещенных транзисторах 3 и 4, охваченных положительной обратной связью через диод 5, исполнительное устройство на тиристоре 6, нагрузкой которого является электромагнитное реле 7, другое электромагнитное реле 8 с размыкающим контактом 8 , последовательно соединенным с дополнительным резистором 9 и другой диод 10, Клеммы 11 и 12 служат для подключения источника питания, резистор 13 определяет режим работы входного транзистора 3 усилителя, делитель напряжения, собранный на резисторах 14-16, при напряжении на входе транВ результате этого явление расформовки вентильного металла (анода)и увеличение тока утечки конденсатора 2 исключается, что в итоге обуславливает регулировку выдержки времени в широком диапазоне и обеспечивает одинаковую высокую надежностьи стабильность работы при повторныхвключениях. Выбор резистора 1 с большим сопротивлением для обеспеченияширокого диапазона регулирования требует использования входного транзистора 3 с достаточно высоким коэффициентом усиления по току, так какток базы с увеличением сопротивлениярезистора 1 уменьшается, Возвратсхемы в исходное состояние производится снятием напряжения с клемм 11и 12 и после разряда накопительногоэлектролитического конденсатора 2через контакты 8 реле 8, разрядный резистор 9 она готова к новому циклу включения. зистора 3 меньшего порога срабатывания обеспечивает такие напряженияна эмиттерах, чтобы транзисторы 3и 4 были закрыты. Резисторы 17 и 18определяют режим работы исполнительного устройства, контакты 19 электромагнитного реле 7 обеспечивают коммутацию внешних электрических цепей,Полупроводниковое реле времениработает следующим образом,В исходном состоянии перед началом работы (включения) .конденсатор 2разряжен через размыкающие контакты8 обесточенного электромагнитногореле 8 и дополнительный резистор 9.При подаче постоянного напряженияна клеммы 11 и 12 срабатывает электромагнитное реле 8, отключая своимиконтактами 8 резистор 9 от конденсатора 2, который при этом начинаетзаряжаться по цепи: плюс источникапостоянного тока, резистор 1, диод 2 О10, конденсатор 2, резисторы 17 и 18,минус источника постоянного тока,Тиристор б остается в закрытом состоянии из-за отсутствия достаточноготока, поступающего в управляющийэлектрод, В процессе заряда конденсатора 2 потенциал базы транзистора 3увеличивается и по достижению им порога срабатывания транзистор 3 открывается, Его коллекторный ток создаетна резисторе 13 падение напряжения,превышающее напряжение на резисторе14, вследствие чего транзистор 4 также открывается. Коллекторный ток. транзистора 4, в свою о;ередь, созда- Зет положительный перепад напряженияна резисторах 17 и 18,. поступающийчерез конденсатор 2, диод 10 на базутранзистора 3 и вызывающий еще большее открывание его, Происходит лавинообразный процесс отпирания транзис Оторов 3 и 4, по окончании которогоонн насыщаются, причем такое состояние поддерживается автоматически засчет подачи в базу транзистора 3 части коллекторного тока транзистора 4через диод 5, При этом тиристор бвключается током поступающим в управляющий электрод через резистор 17.Срабатывает электромагнитное реле 7и своими контактами 19 обеспечивает 50коммутацию внешних электрических цепей. Резистор 18 защищает тиристор бот включения тепловым током коллектора транзистора 4 с ко-орым складывается начальный зарядный ток конденсатора 2,Переход совмещенных транзисторов3 и 4 усилителя в реж" насыщения,сопровождающийся измсцением полярности напряжений на их переходах коллектор - база, между которыми включены другой диод 10 и электролитическийконденсатор 2, приводит к появлениюобратного напряжения, прикладываемогок этим элементам. Величина его определяется алгебраической суммой двух 65 напряжений: напряжением перехода коллектор - база транзистора З,изменяющегося при регулировании выдержки времени резистором 1, и постоянным напряжением перехода коллектор - база транзистора 4,ПРи Ок- О О 1 илиОС 1 - Од щ = ОкбтЬ Окбт дО 1 - ОДО= Оа- О -ОИт 4 (2)с 1где О - величина напряжения на конС 1денсаторе 2;ф,ц- величина напряжения на диоде 10;О ,- напряжение на переходе колкбт 3лектор-база транзистора 3 врежиме насыщения;О - постоянное падение напряжеВЭния на резисторе 13;О - падение напряжения на резисторе 1;постоянное напряжение на пеГ 4.реходе коллектор-база транзистора 4 в режиме насыщения,Действительно анализ выражений(1) и (2) показывает, что с уменьшением величины напряжения на переходеколлектор-база транзистора 3 или тожесамое с увеличением величины сопротивления резистора 1 величина обратногонапряжения на переходах коллекторбаза транзисторов 3 и 4 в режиме ихнасыщения, между которыми включеныдиод 10 и электролитический конденсатор 2, увеличивается, Так как дополнительный диод 10 включен в обратномнаправлении для токов разряда и перезаряда электролитического конденсатора 2 через внутреннее сопротивлениесхемы, то разряда и перезаряда его,когда полупроводниковое реле временипосле срабатывания находится во включенном состоянии, не происходит,860310 Формула изобретения аказ 7573/86 Тираж 988 Подписноеж ород Про ППП "Патент", г. У ул. ктная,Воэможность регулировки выдержкивремени позволяет использоватьпредлагаемое полупроводниковое релевремени в широком диапазоне путемвключения во времязадающую ВС-цепоч;ку одного переменного или целогоряда постоянных резисторов, набранных, например, на галетных переключателях при постоянно выбранной величине емкости конденсатора. Надежность и стабильность работы при этомостается высокой во всем диапазонепри повторных включениях,Использование полупроводниковогореле времени позволяет снизить стоимость устройства за счет простотыего построения и незначительной стоимости его элементов по сравнениюс традиционными (например, электро.механическое реле времени типаЭМРВБ),Вследствие более высокой надежности работы полупроводникового релевремени в диапазоне от 15 до 3600 сс минимальным интервалом 15 с междусоседними установками выдержки времени повышается ремонтопригодностьпресса, а следовательно, повыситсяпроизводительность труда. Полупроводниковое реле времени,ЗО содержащее усилитель на двух совмещенных транзисторах типов и-р-и и р-п-р, охваченных положительной обратной связью, времязацающую ВС-цепь, два диода, тиристор и исполнительное реле, соединенные последовательно и подключенные к клеммам для подключения источника питания, причем один из диодов подключен анодом к коллектору р-и-р транзистора, а катодом соеди нен с базой и-р-п транзистора, реэистор времязадающей ВС-цепи включенмежду клеммой для подключения плюсаисточника питания и базой п-р"итранзистора, конденсатор времязадающей ВС-цепи одним выводом соединенс анодом указанного одного диода,один из резисторов включен в цепьколлектора п-р-и транзистора, другой,третий и четвертый резисторы образуютделитель напряжения в цепи эмиттерар-п-р транзистора, включенный междуклеммами для подключения источникапитания, к одной из точек соединениярезисторов укаэанного делителя напряжения подключен эмиттер и-р-и транзистора, пятый и шестой резисторыобразуют делитель напряжения в цепиуправляющего электрода тиристораи подключены между клеммой для подключения минуса источника питанияи анодом указанного одного диода,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона регулирования выдержки времени, в неговведены другое реле и дополнительныйрезистор, другое реле подключено кклеммаМ для подключения источникапитания, дополнительный резистор иразмыкающие контакты другого релеобразуют последовательно разряжающуюцепь, включенную параллельно конденсатору ВС-цепи, причем другойдиод катодом соединен с другим выводом конденсатора времяэадающей ВСцепи, а анодом соединен с базойи-р-в транзистора,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 491166, кл. Н 01 Н 43/04, 1973,2. Полупроводниковое реле времени высокой стабильности. Информационно-справочный листок, МРП Р 018725,сентябрь, 1969,