Реле времени

 

1. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ, содержащее вьтолненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараторы , диод, основной резистор, первый вывод которого соединен с входом интегратора, вход первого компаратора подключен к выходу интегратора , а выход - к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интегратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам .питания , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности выдержки времени, в него введены RC-цепь запуска и дополнительный резистор, первый вывод которого подключен к катоду диода, второй вывод через последовательно включенные резистор и конденсатор КС-цепи запуска - к минусовой шине источника питания/ к выходу второго компаратора и через основной резистор к входу второго компаратора, при этом выход первого компаратора соединен с входом выходного, блока. 2. Реле по п. 1,отличающ е е с я тем, что выход операционного усилителя второго компаратора § подключен к его неинвертирующему BXO-I ду через соединенные последовательно |ГЛ резисторы, средний вывод которых подключен к выходу второго компаратора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU 1 14 А

3(ЯЭ Н 03 К 17 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 с ;,:;,".3 i q вйМИ01,:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

J (21) 3549442/18-21 (22) 07.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. 9 19 (72) С.A. Серегин (53) 621.318.5(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

9 534868, кл. Н 03 К 17/28; 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 738164 кл. Н 03 К 17/28, 16.12.77 (прототип) . (54)(57) 1. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ, содержащее выполненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараторы, диод, основной резистор, первый вывод которого соединен с входом интегратора, вход первого компаратора подключен к выходу интегратора, а выход - к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интегратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам .питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и стабильности выдержки времени, в него введены RC-цепь запуска и дополнительный резистор, первый вывод. которого подключен к катоду диода, второй вывод через последовательно включенные резистор и конденсатор RC-цели запуска — к минусовой шине источника питания, к выходу второго компарато- ра и через основной резистор к входу второго компаратора, при этом выход первого компаратора соединен с входом выходного блока.

2. Реле по п. l,о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что выход операционного усилителя второго компаратора щ

С2 подключен к его неинвертирующему вхо ду через соединенные последовательно резисторы, средний вывод которых подключен к выходу второго компара- С тора.

1094147

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления.

Известно реле времени, содержащее интегратор, два компаратора и выход- 5 ное устройство (1J.

Однако для этого устройства характерны недОстаточные надежность и стабильность работы.

Наиболее близким к изобретению 10 является реле времени, содержащее выполненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компарат-. торы, диод, основной резистор, первый . вывод которого соединен с входом 15 интегратора, вход первого компаратора подключен к выходу интегратора, а выход †к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интегратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам питания (2).

Однако для известного устройства также характерны недостаточные надежность и стабильность выдержки времени, обусловленные сложностью схемы и ее критичностью к изменениям температуры и напряжений источников питания, Бель изобретения — повышение надежности и стабильности выдержки времени.

39

Бель достигается тем, что в реле времени, содержащее выполненные на операционных усилителях интегратор, первый и второй компараторы, диод, основной резистор, первый вывод 35 которого соединен с входом интеграторр, вход первого компаратора под ключен к выходу интегратора, а вы.ход — к аноду диода, выходной блок, выводы питания компараторов, интег- 40, ратора и выходного блока подключены к соответствующим шинам литания, введены RC-цепь запуска и дополнительный резистор, первый вывод которого подключен к катоду диода, вто- 45 рой вывод через последовательно включенные резистор и конденсатор RC-цепи запуска — к минусовой шине источника питания, к выходу второго ком-. паратора и через основной резистор—, к входу второго компаратора, при этом выход первого компаратора соединен с входом выходного блока.

Кроме того, выход операционнного усилителя второго компаратора подключен к его неинвертирующему входу через соединенные последовательно резисторы, средний вывод которых под ключен к выходу второго компаратора.

На фиг. 1 представлена функцио)- 60 нальная схема реле времени; на фиг. 2 - эпюры напряжений в тоиках схемы (а - напряжение на выходе второго компаратора . б — напряжение на конденсаторе интегратора, в - 65 напряжение на выходе первого компарат тора) .

Устройство содержит интегратор 1, выполненный на операционном усилителе 2, между его инвертирующим входом и выходом включен конденсатор 3, а неинвертирующий вход через резистор

4 подключен к общей шине, основной резистор 5, первый вывод которого соединен с инвертирующим входом интегратора l, первый компаратор 6, выполненный на операционном усилителе

7, инвертирующий вход которого через резистор 8 соединен с выходом интегратора 1 и через резистор 9 с общей шиной, а неинвертирующий вход через резистор 10 соединен с минусовой шиной источника питания и через резистор 11 подключен к общей шине, выход гпервого компаратора 6 подключен к аноду диода 12, второй компаратор 13, выполненный на операционном усилителе

14, неинвертирующий вход которого через резистор 15.соединен с общей шиной и через резисторы 16 и 17 цепи обратной связи с выходом, инвертирующий вход компаратора 13 подключен к первому выводу. основного резистора

5, катод диода 12 через дополнительный резистор 18 подключен к выводу

RC-цепи 19 запуска, состоящей из последовательно включенных резистора 20 и конденсатора 21, другой вывод которой подключен к минусовой шине источника питания, и выходной блок 22, вход которого подключен к выходу первого компаратора 6.

Уровень напряжения U, определяющий порог срабатывания компаратора

13, определяется соотношением сопротивлений резисторов 10 и Il и выбирается из условия щ()(, макс. ( а-2 где (1gb))(м „, - максимальное выходное напряжение операционного усилителя 2.

Уровни порогов срабатывания ком паратора 13 по инвертирующему и неинвертирующему входам определяются соотношением сопротивлений резисторов 15-17 и выбираются.из условия

- в "ам - -"3(- - г — "3-> (г-;3) U (2)

В)5 +В16 +R17 В (5+R16+Rit м где 9,1 <, 0 — соответственно арык. мокс. < максимальное выходное напряжение и напряжение смещения нуля операционного усилителя 14.

Устройство работает следующим образом. Работа реле времени начинается с момента подачи напряжения питания, при этом на выходе операционного усилителя 7 устанавливается напряжение отрицательной полярности, которое является запирающим для выходного устройства. На выходе операционного усилителя 14 устанавливается напря1094147 жение отрицательной полярности так как запускающий импульс отрицательи ной полярности длительностью (.(, С " R формируемый RC-цепью 19 заэ4 20 пуска, поступает с минусовой шины источника питания через делитель на- 5 пряжения на резисторах 15 и 16 на НЕинвертирук>щий вход операционного уси-. лителя 14, и компаратор 13, охваченный цепью положительной обратной csaэи, обретает устойчивое-.состояние 10 с отрицательным выходным напряжением (фиг. 2а). На резисторах 15 и 16 выделяется часть выходного напряжения компаратора 13. Us„, которое является источником входного сигнала для интег- )5 ратора 1 и порогом срабатывания компаратора 13 по инвертирующему входу, определяется выражением

1 ц х(8(>(х. мОкс. т (R(+ R g (3)

16 1& + " и ®

Напряжение U „ отрицательной поляр-. ности поступает через резистор 5 иа инвертирующий вход интегратора 1, и конденсатор 3 начинает заряжаться до максимального выходного напря« жения П(х„„ „ „, „ операционного усидИ.теля 2 (фиг. 2e) . Скорость V заряда конденсатора 3 определяется выражением

50 (4) Ua

R5 СЗ

Когда напряжение на конденсаторе

3 достигает максимального выходного напРяжения (> (хо(х. махол, сРабатывает. компаратор 13 (фиг.2а), так как к его инвертирующему входу полностью при-. кладывается через резистор 5 напряжение U „, выделяемое на резисторах .

15 и 16, которое по величине больше напряжения установки на неинвертирующем входе, выделяемого только на ре-. зисторе 15. На выходе компаратора 13 устанавливается напряжение положительной полярности, и он переходит в другое устойчивое состояние, которое обеспечивается положительной обратной связью на резисторах 15-17.

После переключения компаратора 13 напряжение U>t„ положительной полярности поступает через резистор 5 иа. 50 инвертирующий вход интегратора 1.

Конденсатор 3 интегратора 1 начинает разряжаться до нуля, а затем перезаряжаться до напряжения U2 1 определяемого выражением 55 и, = u, -(— х (.. (s>

Величина напряжения 02 выбирается иэ условия

00 2 Us(»>(. мако.х. (6)

Скорцсть U разряда и переэаряда

-конденсатора 3 определяется выраже нием (4) i 65

Нри достижении величины напряже- ния.U2 на конденсаторе 3 отрицательной полярности срабатывает компаратор 6 и на выходе операционного уси» лителя 7 устанавливается напряжение положительной полярности, при этом запирающий сигнал снимается и выходное устройство срабатывает. В то же время выходное напряжение положительной полярности компаратора 6 через диод 12 поступает на резисторы 15, 16 и 18. На резисторах 15 и 16 выделяется часть выходного напряжения компаратора 6, величина которого опре» деляется сопротивлением дополнительного резистора 18 и выбирается из условия 1

U П ьх. м с. (7)

S>(Напряжение U> положительной полярности через резистор 5 поступает на инвертирующий вход интегратора 1, конденсатор 3 которого мгновенно заряжается до напряжения U(> („ „ и после этого под действием напряжения U> срабатывает компаратор 13 по инвертирующему входу и обретает устойчивое состояние при выполнении условия (7), Таким образом, после появления на выходе компаратора 6 напряжения положительной полярности через диод

12 и резистор 18 возникает положительная обратная связь, за счет которой компаратор 13 принимает одно из устойчивых состояний, а интегратор 1 при выполнении условия (7) блокируется, так как на его инвертирующий вход поступает сигнал положительной полярности, который не дает воэможности вновь перезаряжаться конденсатору 3. После срабатывания выходного устройства процесс формирования выдержки времени заканчивается.

Прн снятии напряжения питания конденсатор 3 разряжается через резисторы 8,9, 15, 16 и 5.

При включении напряжения питания процесс выдержки времени повторяется ° !

Величина выдержки времени Т (фиг. 2в) с учетом выражений (3) -(5) определяется следующим образом ((Т =, + 2+ = 2 х+, . с,х (х, +х, щ„>Г у,х,, . уд(((х+х .>)(х>

9 $16 В>(хмаа.2 ех.>(axe.z 9

Иэ выражения (8) видно, что длительность временного интервала Т не зависит от уровней выходных напряжений операционных усилителей 2, 7 и 14, а зависит только от их отношения.1Q94147. При применении однотипных операционных усилителей

san,мсюкс. аылмаис.g, Тогда с учетом условия (6) имеем . с1в,е, + в„. R1I 5

R + R

15 + 14

1 т.е. длительность временного интервала Т зависит только от параметра пассивных элементов уст- 10 . ройства ° !

Таким образом, в реле времени повышена стабильность выдержки времени за счет введения RC-цепи запуска, дополнительного резистора и включения второго компаратора по схеме с . ,положительной обратной связью, что позволяет исключить влияние изменения напряжения источника питания и температуры на стабильность работы реле времени. Кроме того, за счет упрощения схемы достигается повышение надежности всего устройства.

1094147

1094147

Составитель В.Полещенко

Техред A.Вабинец . Корректор Г.Orap

Редактор И.Николайчук

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 3456 /45 Тираж 862 ПОдписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5