Реле времени

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик О П И СА Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 957432(22) Заявлено 25. 02. 81 (21) 3251385/18-21с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 07 Я 9.82, Бюллетень Но 33Дата опубликования описания 0709,82 51 М, Кл,з Н 03 К 17/28 Государственнцй комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ Изобретение относится к импуль.сной технике и может быть использовано в устройствах электронной коммутации, в устройствах автоматики, для получения заданной выдержки времени.Известно реле времени, содержащее времязадающую ЙС-цепь, выход которой соединен со входом сравнивающего 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 соединен с другим выводом времязадающего резистора 113.Недостатком реле времени является невозможность получения больших выдержек времени. В реле времени для заряда времязадающего 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, котороесодержит времязадающую йС-цепь, два транзистора и пять резисторов, причем времязадающий конденсатор одним выводом подключен к коллектору первого транзистора, а вторым выводом подключен к базе втоРого транзистора, к которой подключен один вывод времязадающего резистора, а другой его выход подключен к шине источника питания 23.Недостаток реле времени состоит 15 в том, что оно не обеспечивает больших выдержек времени.Цепль изобретения - увеличениевыдержки времени.Указанная цель достигается тем,что в,реле времени, содержащем ждущий мультивибратор с коллекторно- базовыми связями на транзисторах, один из которых является составным, введены резистивный оптрон и генера тор 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 между шиной питанияКроме того, при подаче напряжения питания сразу же начинаетоработать 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. 65 и базой составного транзистора, к которой подключен выход генератора импульсов.На Фиг.1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема реле времени;на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу реле времени.Реле времени содержит ждущиймулътивибратор. с коллекторно-базовыми связями на транзисторах 1 и 2,причем транзистор,1 является составным, реэистивный оптрон 3, одна изколлекторных цепей составного транзистора 2 соединена с катодом светодиода оптрона, анод которого соединен с шиной питания Е,а резистороптрона 3 включен между шиной питания Е и базой составного транзистора 2, к которой через разделительный конденсатор 4 подключенгенератор .5 импульсов, а также времяэадающий конденсатор б. Резистор7 подключен к транзистору 1, Входная клемма реле 8 времени. Резистор 9 включен между выходом релевремени и базой транзистора 1.Реле времени работает следующимобразом.При подаче напряжения питания времязадающий конденсатор б начинаетзаряжаться по цепи - источник питания Ещ- резистор 7 - времязадаю- ЗОщий конденсатор б базы составноготранзистора 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 транзисторовсоставного транзистора 2 включен последовательно с гасящим резистором 4 Осветодиод оптрона 3, то под воздействием протекающего через него коллекторного тока составного транзистора 2 светодиод оптрона 3 начинаетсветиться и благодаря этому резистор оптрона 3 засвечивается, а егосопротивление (световое) небольшое,порядка несколько единиц кОм (зависит от типа используемого оптрона).Через резистор оптрона 3 в цепь базысоставного транзистора 2 протекаетток, достаточный для полного насыщения составного транзистора 2. Составной транзистор 2 насыщен, поэтомунапряжение на выходе реле времениравно О.55 Частота работы генератора 5 несколько кГц. Чем выше частота, темменьше 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 положительной полярности, поступая на базусоставного транзистора 2, его состояние не изменяют, так как он уже находится в открытом состоянии. Изменяется несколько степень насыщениясоставного транзистора 2, но это совершенно не влияет на величину напряжения на выходе. реле времени .ОнО по-прежнему равно нулю.В таком состоянии реле времениможет находиться сколько угодно долго.С приходом запускающего импуль са (фиг.2 ) транзистор 1 открывается,а составной транзистор 2 закрывается напряжением конденсатора б. Таккак, составной транзистор 2 закрыт,ток в коллекторных цепях .прекращается и напряжение на выходе реле времейи становится равным почти напряжению источника питания Едц подвоздействием этого напряжейия черезрезистор 9 в цепь базы транзистора1 течет ток, под воздействием которого транзистор 1 остается открытымпосле окончания входного импульса.Так как ток через составной транзистор .2 прекращается, светодиодоптрона 3 гаснет и резистор оптрона3 имеет большую величину сопротивления (темневое сопротивление, онозависит от конкретного типа оптрона,но обычно бывает порядка 10 -10 Ом).Конденсатор б начинает разряжатьсячерез большое темневое сопротивление резистора оптрона 3.Время выдержки реле времени определяется временем разряда конденсатора б через резистор оптрона 3 иопределяется ФормулойРо тСТак как тепловое сопротивление резистора оптрона 3 стало большим, то и время выдержки реле времени станет большим, при отноеительно небольшой емкости конденсатора б. Когда конденсатор б разряжается, напряжение на его обкладках становится равным нулю, но составной транзистор 2 при 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 несколь ко кГц. Когда составной транзистор 2 закрыт и к его базе приложено напряжение обратной полярности конденсатора б (оно почти равно напряжению источника питания) и поэтому небольшие по амплитуде импульсы генератора 5 (фиг.2) не влияют на состояниесоставного транзистора 2. Но как только конденсатор б 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 рйетодиод оптрона 3, он светится, сопротивление резистора оптрона 3 вновь принимает малое значение (световое сопротивление), в цепь базы составного транзистора 2 течет ток. Опять начинается заряд времязадающего конденсатора б через резистор 7 и базы составного транзистора 2, схема возвращается в исхоДное состояние.Использование резистивного оптрона 3 в схеме реле времени позволило значительно увеличить время выдержки при небольшой емкости времязадающего конденсатора б.Увеличивать время выдержки простым увеличением емкости времязада ющего конденсатора с сохранением стабильности работы можно только до определенной величины. Увеличение емкости конденсатора ограничиваетсяего размерами, стоимостью и токами утечки, которые пропорциональны величине 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, атакже тем, что величина базового то ка должна на несколько порядков бытьвыше обратных (неуправляемых токов)транзистора, с целью обеспечениястабильной и надежной работы релевремени при изменениях температуры 10 окружающей среды.Таким образом возникает противоречивое требование - чтобы увеличитьвремя выдержки величину зарядногорезистора надо иметь большую, ночтобы обеспечить насыщение транзистора в исходном состоянии и сохранить стабильность и надежность работы при изменениях питающего напряжения и температуры окружающей среды это сопротивление должно быть небольше определенной величины.Это гротиворечие удалось разрешить в предлагаемом реле времениблагодаря применению резистивногооптрона и генератора импульсов и соответствующего их подключения.Формула изобретенияЗО Реле времени, содержащее ждущиймультивибратор с коллекторно-базовымисвязями на транзисторах, один из которых является составным, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью35 увеличения выдержки времени, в неговведены резистивный оптрон и генератор импульсов, причем одна из коллекторных цепей составного транзистора соединена с катодом светодиода40 резистивного оптрона, анод которогосоединен с шиной питания, а резистороптрона включен между шиной питанияи базой составного транзистора, к которой подключен выход генератора им 45 уИсточники информации,принятые во вниманиепри экспертизе1. Авторское сридетельство СССРФ 5 бб 349, кл. Н 03. К 17/28, 16.09.74,2,.Важенина З.П. и др. Методы исхемы временной задержки импульсныхсигналов. М., "Советское радио", 1971,с.15, рис.11 (прототип).957432 Ьи Составитель И.Радькоко Техред Ж.Кастелевич Корректор Е.Рошко едакто аз бб 2 тент", г.Ужгород, ул.Проектная илиал ПП 3/49 Тираж 959ВНИИПИ Государственн по делам изобретен13035, Москва, Ж,Подписноео комитета СССРи сткрытийушская наб., д.4/