Полупроводниковые реле времени

 

Благодаря большому диапазону выдержек времени (от 0, 1 с до 100 ч), высокой надежности и точности, а также малым габаритам в настоящее время эти реле широко распространены. В схеме простейшего полупроводникового реле времени

 

Рис. 9.3.11. Полупроводниковое реле времени:

а – принципиальная схема; б – процессы заряда 1 и разряда 2 конденсатора С

 

(рис. 9.3.11) при замыкании контакта 1 напряжение на конденсаторе С растет по экспоненте с постоянной времени Т = RC. Напряжение U_c подается на пороговый элемент. При равенстве U_c пороговому напряжению U_n пороговый элемент срабатывает и с выдержкой времени t_CР выдает сигнал на усилитель мощности, который управляет выходным электромагнитным реле. Возможно использование разряда конденсатора (замыкается контакт 2). Процесс разряда идет по кривой 2 (рис. 9.3.11, б). Такие реле работают на начальных участках кривых 1 и 2. Выдержку времени регулируют за счет изменения сопротивления R (плавно) и емкости конденсатора С (скачкообразно). Предельная выдержка времени — до 10 с. При

 

больших выдержках времени погрешность реле возрастает, так как экспонента становится пологой. Этим ограничивается выдержка времени таких реле. Для повышения точности заряд конденсатора производят через токостабилизирующее устройство.

При заряде от источника тока и постоянстве зарядного тока напряжение на конденсаторе определяется уравнением

Uс где = Uсо + It/С,

где Uсо— начальное напряжение на конденсаторе; I — ток заряда.

Схема реле и процесс заряда конденсатора показаны на рис. 9.3.12. Поскольку напряжение на базе транзистора стабилизировано, то коллекторный ток не зависит от наряжения на коллекторе (генератор тока). Ток заряда устанавливается резистором R1. Чем больше ток заряда, тем меньше выдержка времени t_cр. Стабилитрон VD делает неизменным напряжение на резисторе R1, что позволяет получить постоянное время срабатывания при данном положении движка потенциометра.

 

 

Рис. 9.3.12. Полупроводниковое реле времени с зарядом конденсатора от источника тока (а) и процесс заряда конденсатора (б)

 

С целью увеличения выдержки времени можно использовать заряд конденсатора от источника импульсного напряжения (рис. 9.3.13). На цепочку R2, С2 подается напряжение прямоугольной формы. При каждом импульсе напряжение на конденсаторе поднимается на небольшую величину, после чего во время паузы остается неизменным. Напряжение U_c2 приложено к пороговому элементу. В момент, когда U_c2=U_n, реле срабатывает. 'Такое реле позволяет увеличить выдержку времени. Дело в том, что во время паузы напряжение на емкости U_c2 не меняется и

 

это время паузы входит в выдержку времени реле. Тем самым уменьшается погрешность за счет нелинейности кривой заряда. Чем больше скважность импульса = t_n/(t_n + t_р ), тем большая выдержка может быть получена.

Грубая регулировка выдержки времени осуществляется изменением частоты импульсов с помощью резистора R1 плавная — резистором R2.

 

 

Рис. 9.3.13. Полупроводниковое реле времени с импульсным зарядом конденсатора (а) и диаграмма его работы

 

Цифровые реле времени

 

ж) Цифровые реле времени. В цифровом реле времени (рис. 9.3.14) управляющее устройство УУ запускает генератор G. Импульсы от генератора G подаются на вход несинхронизируемого двоичного счетчика. В момент совпадения кода времени с заданной уставкой сигнал дешифратора DC скачкообразно меняется и выходной импульс подается на усилители A1, A2, A3.

После каждого цикла счетчик переводится в нуль. Схема счетчика и временная диаграмма его работы даны на рис.9.3.15.

JK-триггеры с синхронизирующим входом С соединены последовательно. При подаче импульса на синхронизирующий вход С первый триггер переключается и на выходе Q1 появляется логическая единица. Эта единица подается на синхронизирующий вход следующего триггера. Он переключается, и на выходе появляется сигнал Q2. Затем аналогичным образом переключаются третий и четвертый триггеры с выдачей команд Q3 и Q4. Возможны цифровые реле времени без дешифратора.

Рис. 9.3.14. Цифровое реле времени

 

На рис. 9.3.16, а показана схема реле времени типов ВЛ-43, ВЛ-44, ВЛ-48, обеспечивающих выдержку времени до 200 с. При подаче напряжения на блок питания БП начинается заряд конденсатора С1 через резистор R1. Опорное напряжение на инверсный вход операционного усилителя А, работающего в режиме компаратора,

 

Рис. 9.3.15. Несинхронизируемый счётчик с последовательным преносом:

а – функциональная схема; б – временная диаграмма

 

подается от делителя R2—R5. Когда напряжение на конденсаторе сравняется с опорным, компаратор А выдает сигнал на выходной усилитель ВУ, который питает выходное реле К. Регулирование выдержки времени производится за счет изменения опорного напряжения на инверсном входе А. После отключения БП конденсатор С1 разряжается через диод VD на резисторы R2—R5.

На рис. 9.3.16, б показана схема реле времени типов ВЛ-45, ВЛ-46, ВЛ-47, предназначенных для получения больших выдержек времени (до 10 ч). При подаче напряжения на блок питания БП запускается задающий генератор ЗГ, импульсы с которого подаются на счетчик СЧ. С помощью схемы установки исходного состояния СУ им­ульсы отсчитываются счетчиком до тех пор, пока их число не будет соответствовать уставке времени. После этого счетчиком выдается сигнал на выходной усилитель ВУ, в рабочей цепи которого включено выходное реле К. После срабатывания ВУ счетчик останавливается. При снятии входного сигнала с блока БП реле возвращается в исходное состояние.

 

 

Рис. 9.3.16. Цифровые реле времени типов:

а – ВЛ-43, ВЛ-44, ВЛ-48; б – ВЛ-45, ВЛ-46, ВЛ-47

 

Приведенная погрешность описанных реле времени не превышает 5%. Коммутационная износостойкость составляет не менее 4-10⁶ циклов.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: