Реле времени

(57) Применение: применения во в пример в система гических процессо по газу и пыли. Цел повышение наде одновременном сширении диапазон сной ения исте- проазу и Изоб актаров в снижения контроля технике и во взрывоо мах автом цессов уго пыли. руктурни,ый 1 иысрбазеоллек3 запуедоват ная Цельюзи ра льГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Луганский филиал Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института "Гипроуглеавтоматизация"(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 566351, кл, Н 03 К.17/28, 1977.2. Искробезопасное реле времени РВИ.1 М. В кн. Автоматизация производства на угольных шахтах, Г.И.Бедняк, В.А,Улыбин, В.П.Довженко и др. К,: Техника, 1989, с.1 16-121.(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ импульсной технике для рывоопасной среде, нах автоматизации техноло в угольных шахт, опасны ью изобретения являетс жности работы реле пр тение относится к импул редназначено для приме пасной среде, например в тизации технологических ьных шахт, опасных по изобретения является по выше ни работы при одновременном расшизона формируемых выдержек вреповышения его устойчивости к возформируемых выдержек времени путем повышения его устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов в шахтных условиях эксплуатации и снижения вероятности включения обьекта контроля без выдержки времени, Для этого в устройство введены генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, логический элемент И-НЕ, два элемента И, два инвертора, а также два диода и делитель напряжения из двух резисторов и диода, узел формирования выполнен на базе. двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен на базе программных двоично-десятичных переключателей. При этом выходной коммутирующий элемент узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска реле времени подсоединен к одному из плеч указанного делителя напряжения, входы первого и второго усилительных трансформаторов, формирующих выдержки времени на включение и отключение исполнительных устройств. автоматики, - к выходу второго инвертора и второй схемы И соответственно, 1 з,п,ф-лы, 1 ил,деиствию дестабилизирующих ф шахтных условиях эксплуатации и вероятности включения объекта без выдержки времени.На чертеже изображена ст схема предлагаемого реле времеРеле времени содержит перв рой 2 усилительные транзистор стивным делителем в электромагнитным реле в цепи к каждый, искробезопасный блок включающий состоящую из послно соединенных первого диода 4 и замыкающего пускового контакта 5 цепь 6 управления, узел 7 гальванической развязки искробезопасных и искроопасных электрических цепей в виде электромагнитного реле 8 с выходным коммутирующим элементом 9 в виде замыкающего контакта, третий усилительный транзистор 10, первый 11, второй 12 и третий 13 резисторы, первый 14 конденсатор, второй диод 15, а также дополнительную обмотку 16 и первый выпрямитель 17 входящего в состав реле времени трансформатора 18, который снабжен также вторым выпрямителем 19, дополнительный источник 20 питания, делитель напряжения из последовательно включенных четвертого резистора 21, третьего диода 22 и пятого резистора 23, узел 24 формирования выдержки времени на базе соединенных последовательно первого 25, второго 26 и третьего 27 двоично-десятичных счетчиков, узел 28 сравнения и задания уставкина базе блока программных двоично-десятичных переключателей, например из трех секций 29, 30 и 31, а также на базе резисторов 32 и четырех диодов 33 на каждую из секций, первый 34 и второй 35 логические элементы И, первый Зб и втооой37 инверторы, логический элемент И-НЕ 38, шестой резистор 39, четвертый 40, пятый 41 и шестой 42 диоды, генератор 43 импульсов и формирователь 44 тактовых импульсов. формирователь тактовых импульсов содержит последовательную цепочку из двоичного счетчика 45, коммутирующего устройства 46 и третьего инвертора 47,Выход третьего инвертора 47 является выходом формирователя 44 тактовых импульсов и связан со счетным входом счетчика 25 младшего разряда узла 24 формирования выдержки времени, информационные выходы которого связаны с соответствующими входами узла 28 сравнения и задания уставки. Выходы последнего связаны с входами первого логического элемента И 34, выход которого через четвертый диод 40 в прямом включении связан с первым входом логического элемента И-НЕ, катодом пятого диода 41 и первым выводом шестого резистора 39, второй вывод которого связан с уровнем напряжения логического "0", Входы установки счетчиков 25, 26, 27 связаны с уровнем логического "0", а их разрешающие входы и вход установки двоичного счетчика 45 формирователя 44 тактовых импульсов - с общей точкой соединения третьего диода 22 и пятого резистора 23 делителя напряжения, катодом шестого диода 42 и входом первого инвертора 36, выход которого связан с вто 25 ЗО ичйого счетчика 45 формирователя 44 такто 35 40 45 50 55 5101520 рым входом логического элемента И-НЕ 38 и первым входом второго логического элемента И 35, Второй вход элемента И 35 связан с выходом логического элемента ИНЕ 38 и входом второго ин вертора 37, выход которого связан с анодами пятого 41 и шестого 42 диодов и входом первого усилительного транзистора 1. Выход второго логического элемента И 35 связан с входом второго усилительного транзистора 2, а вывод коммутирующего элемента 9 узла 7 гальванической развязки - с отрицательным одом дополнительного стоа 20 питания и общей точкой соединения четвертого резистора 21 и третьего диода 22,Работает реле времени следующим образом,В исходном состоянии, когда разомкнут замыкающий пусковой контакт 5 цепи 6 управления искробезопасного блока 3 запуска замыкающий контакт 9 электромагнитного реле 8 узла 7 гальванической развязки искробезопасных и искроопасных электрических цепей разомкнут и напряжение высокого уровня (логическая "1") с делителя на элементах 21, 22 и 23 поступает на разрешающие входы счетчиков 25, 26 и 27 узла 24 формирования выдержки времени и на вход установки начального состояния двовых ймпульсов, запрещая их работу. На информационных выходах счетчиков 25, 26,27 установлено напряжение низкого уровня логический "0"), так как входы предварительной установки этих счетчиков связаны с уровнем напряжения логического "0",Уставка формируемой узлом 24 выдержки времени задается обслуживающим персоналом вручную механическим поворотом лимба с цифрами в десятичном коде на каждой из секций 29, 30 и 31 блока программных двоична-десятичных переключателей узла 28 сравнения и задания уставки,Так как двоична-десятичные переключатели 29, 30 и 31 обособленными выводами своих контактов через соответствующие диоды ЗЗ подключены к информационным выходам счетчиков 25, 26, 27 узла 24 формирования выдержки времени, а общий вывод всех контактов каждого из переключателей связан через соответствующий резистор 32 с напряжением высокого уровня (логическая "1"), то на выходе каждого из переключателей 29, 30 и 31 высокий уровень напряжения логическая "1") появляется только тогда, когда соответствует цифре в десятичном коде, установленной на белим переключателя соответствующего разряда,Таким образом, до замыкания пускового контакта 5 цепи 6 управления на выходах1800609 5 10 15 25 30 35 50 55 счетчиков 25, 26, 27, а следовательно и переключателей 29, 30 и 31, а также первого логического элемента И 34 сохраняется низкий уровень напряжения (логический "0"), на выходе элемента И-НЕ 38 - логическая "1", так как резистор 39 шунтирует на общую шину питания уровень логического "0") первый вход указанного элемента, На Входе инвертора 37 и второго логического элемента И 35 сохраняется уровень логического "0", в связи с чем электромагнитные реле первого 1 и второго 2 усилительных транзисторов, формирующих соответственно выдержку времени на включение и отключение исполнительных устройств,. автоматики, в исходном состоянии находятся в отключенном состоянии, Причем логический "0" на выходе второго логического элемента И 35 обеспечивается отсутствием уровня логической "1" на его втором входе, связанном через первый инвертор Зб с высоким уровнем напряжения с делителя на элементах 21, 22, 23, а наличие шестого диода 42 препятствует изменению от второго инвертора 37 высокого уровня напряжения на разрешающих входах счетчиков.При замыкании пускового контакта 5 цепи б управления положительной полуволной напряжения дополнительной обмотки 16 открывается транзистор 10 и включает электромагнитное реле 8, замыкающий контакт 9 которого шунтирует элементы 22, 23 делителя напряжения, в результате чего на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния двоичного счетчика 45 поступает низкий уровень напряжения. Начинается счет импульсов указанными счетчиками.В момент включения пускбвого контакта 5 состояние на выходах счетчиков 25, 26, 27, переключателей 29, 30 и 31, первого логического элемента И 34, элемента И-НЕ 38 и второго инвертора 37 остается неизменным. т.е, электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1 по-прежнему находится в отключенном состоянии. Однако в связи с изменением на низкий уровень напряженияс выхода делителя напряжения, на выходе первого инвертора 36 появляется логическая "1", которая поступит на второй вход второго логического элемента И 35, который изменит свое выходное состояние на логическую "1". Наличие напряжения высокого уровня на выходе второго логического элемента И 35 приводит к включению электромагнитного реле второго усилительного транзистора 2, Формирующего выдержку времени на отключение. Послетого; как пройдет время, установ- . ленное на переключателях 29, 30 и 31, причем на переключателе 29 устанавливаются единицы секунд на переключателе 30 - десятки секунд и на переключателе 31. - сотни . секунд на всех трех входах первого логического элемента И 34, а следовательно, и на его выходе появляется сигнал логической "1", Указанный сигнал через четвертый диод 40 поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 38, на второй вход которого логическая."1" была подана с выхода первого инвертора 36 при включении пускового контакта 5,На выходе элемента И-НЕ 38 появляется логический "0", который поступает на первый вход второго логического элемента И 35, изменяет его выходное состояние, за- . пирая тем самым второй усилительный 20 транзистор 2 и отключая его электромагнитное реле. В это же время на выходе второго ин вертора 37 появляется.логическая "1, которая включает электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1, формирующего выдержку времени на включение, Кроме того, логическая "1" с выхода второго инвертора 37 через пятый диод 41 поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 38, сохраняя с этих пор неизменным его выходное состояние независимо от уровня сигнала с выхода первого логического элемента И 34. Одновременно сигнал логической "1" через шестой диод 42 поступает на разрешающие входы счетчиков 25, 26, 27 и вход установки начального состояния двоичного счетчика 45, На входах счетчиков 25, 26,27 устанавливается низкий уровень и счетимпульсов прекращается,Состояние логических элементов И-НЕ 38 и инвертора 37 остается неизменным до тех пор, пока включен пусковой контакт 5, а следовательно, все это время включено электромагнитное реле первого усилительного транзистора 1. При отключении пускового контакта 5 на второй вход логического элемента И-НЕ 38 и первый вход второго элемента схемы И 35 с выхода первого инвертора Зб поступает низкий уровень напряжения, усилительные транзисторы 1 и 2 оказываются закрытыми, а их электромагнитные реле отключенными - схема возвращается в исходное состояние.В предложенном реле времени сигнал об окончании формирования заданной выдержки времени одновременно является и сигналом о его готовности к последующему запуску, т.е. существенноповышено быстродействие при повторных включениях, что важно при формировании выдержек времени, исчисляемых единицами секунд. В то жевремя в прототипе после отработки заданнойвыдержки времени для готовности к повторному запуску необходимо определенное времядля разряда времязадающего конденсаторачерез дополнительную цепь из резистора иключеаого транзистора. Это время в серийномреле времени РВИ,1 М, выполненном на базеавт.св. М 1195442, составляет не более 1 с (см,проспект на реле времени РВИ.1 М).НЕтрудно видеть, что формируемая выдержка времени в предложенном техническом решении легко может быть увеличенадобавлением до нужного числа разрядныхсчетчиков в узле 24 формирования выдержки-времени и числа секций программныхпереключателей с диодами 33 и резистором32 в узле 28 сравнения и задания уставки, атакже соответствующим увеличением числавходов в первом логическом элементе И 34.Отсутствие в узле 24 формирования выдержки времени в предложенном реле времени времязадаю.цих ВС-цепей существенно.Так, в предложенном реле времени погрешность формируемых выдержек времени, исчисляемых десяткам минут (напорядок выше, чем в прототипе) при колебаниях в широких пределах влажности, а также температуры окружающей среды (от -40до +40 С) и напряжения питания (+20 О отноминального) в сравнении с прототипом,формирующим выдержки времени в болееузком диапазоне, снижена на порядок.Выполнение задатчика уставок с исполь, зованием программных переключателей, устанавливаемых внутри взрывозащищенногокорпуса на передней части выемной панели,позволяет обслуживающему персоналу в любое время через смотровое окно в переднейкрышке по цифрам на лимбах переключателей определить соответствие величины заданной уставки требуемой, а такжепроконтролировать ее отработку, чем своевременно обнаруживаются опасные отказыреле времени, приводящие к включению объекта без выдержки времени и т.п,Выполнение формирователя 44 тактовыхимпульсов в виде последовательно соединенных через коммутирующее устройство 46третьего инвертора 47 и двоичного счетчика45. вход установки начального состояния которого связан с разрешающими входамисчетчиков 25, 26, 27 узла 24 формированиявыдержки времени и выходным коммутирующим элементом 9 блока 3 запуска релевремени, позволяет исключить появление55 рез дополнительную обмотку трансформатора соединен с вторым выводом первого резистора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и через третий резистор - с базой третьего 5 102030 354045 ошибки в счетчике 25 ( в младшем разряде)из-за возможного несоответствия временного положения (в пределах длительности тактового импульса) запускающих тактовых импульсов с моментом замыкания выходного коммутирующего элемента 9 блока 3 запуска, Сказанное повышает точность отработки заданной уставки, что особенно важно для повышения надежности отработки малых выдержек времени (долей и единиц секунд).Таким образом, выполнение узла формирования выдержки времени формирователя тактовых импульсов, совмещение узласравнения с узлом задания уставки и ихвыполнение на базе программных переключателей в совокупности с введенными элементами и их связями как между собой, так и с известными признаками реле временипозволяют существенно повысить надежность работы реле времени в шахтных условиях эксплуатации. при одновременном и существенном расширении диапазона формируемых выдержек, сохранении функциональных возможностей и искробезопасности цепей управления.Формула изобретения1.Реле времени, содержащее узел формирования выдержки времени и соединенные с ним узлы сравнения и задания уставки, первый и второй усилительные транзисторы с резистивным делителем в фазе и электромагнитным реле в цепи коллектора каждый, трансформатор с дополнительной обмоткой и гальванически развязанными между собой первым и вторым выпрямителями, искробезопасный блок запуска. включающий состоящую из последовательно включенных первого диода и замыкающего пускового контакта цепь управления, третий усилительный транзистор, узел гальванияеской развязки искробезопасных и искроопасных цепей, дополнительную обмотку и первый выпрямитель трансформатора, при этом положительный вывод первого выпрямителя через узел гальванической развязки соединен с коллектором третьего усилительного транзистора, эмиттер которого через второй диод соединен с первым выводом первогорезистора, первой обкладкой первого конденсатора, с отрицательными выводами первого выпрямителя и с первым выводом цепи управления, второй вывод которой че.усилительного транзистора, а выводы второго выпрямителя соединеныС искроопасными цепями питания первого и второго усилительных транзисторов и дополнительного источника питания, причем один из 5 выводов второго выпрямителя кроме того связан с первым выводом выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки искробезопасного блока запуска, а также третий, четвертый диоды и четвер тый, пятый и шестой резисторы, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном расширении диапазона формируемых выдержек времени, дополнительно введены 15 последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь тактовых импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй инверторы логический элемент И-НЕ, соединенный с 20эвыводами дополнительного источника питания делителя напряжения из последовательно включенных четвертого резистора, третьего диода и пятого резистора, а также пятый и шестой диоды, при этом узел формирования выдержки времени выполнен ввиде блока, например, из трех соединенных последовательно двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, каждый из которых является соответствующим десяти чным разрядом формируемой выдержки" времени, узел сравнения совмещен с узлом задания уставки и выполнен в виде блока программных двоично-десятичных переключателей с числом секций - по числу счетчиков, 35 общие выводы одной группы из четырех контактов каждой из секций которого через соответствующие резисторы связаны с :положительным выводомдополнительногоисточника питания и являются выходами узла 40 сравнения, а обособленные выводы задействованной группы из четырех контактов каждой Секции связаны с первыми выводами соответствующих диодов, вторые выводы которых являются информационными входами узла 45 сравнения, причем информационные входы узла сравнения связаны с соответствующими информационными выходами узла формирования выдержки времени, а информационные выходы - с входами первого логического элемента И, выход которого через четвертый диод в прямом включении связан с первым входом логического элемента И-НЕ, катодом пятого диода и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого соединен с уровнем напряжения логического "0", выход формирователя тактовых импульсов связан: со счетным входом счетчика младшего разряда узла формирования выдержки времени, входы предварительной установки счетчиков связаны с уровнем логического "0", а их разрешающие входы - с общей точкой соединения третьего диода и пятого резистора делителя напряжения, вторым входом формирователя тактовых импульсов, катодом шестого диода и входом первого ийвертора, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого связан с анодами пятого и шестого диодов и входом первого усилительного транзистора-, выход. второго логического элемента И связан с входом второго усилительного транзистора, а второй вывод выходного коммутирующего элемента узла гальванической развязки - с общей точкой соединения третьего диода и четвертого резистора делителя напряжения,2, Реле времени по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что формирователь тактовых импульсов выполнен в виде последовательной цепочки из двоичного счетчика, коммутирующего устройства и третьего инвертора, выход которого является выходом формирователя тактовых импульсов, первый вход которого соединен с тактовым входом, а второй - с входом установки начального состояния двоичного счетчика,1800609 Составитель А.ПогудинТехред М.Моргентал Коррект Мотыл Редакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Г а, 101 Заказ 1173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5