RU145013U1

RU145013U1 - TIME RELAY

Info

Publication number: RU145013U1
Application number: RU2014100416/07U
Authority: RU
Inventors: Артем Сергеевич Прихно; Антон Евгеньевич Шестаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-09-10

Abstract

1. Реле времени, характеризующееся тем, что содержит блок управления, включающий времязадающее устройство с микросхемой таймера, одним конденсатором, переключателем, резисторами с первого по четвертый, и транзисторный усилитель с транзисторами с первого по четвертый, подключенными по схеме с общим эмиттером; блок питания со стабилизатором напряжения, двумя конденсаторами, двумя оптронами, резисторами с первого по пятый и двумя диодами; блок индикации; при этом клемма питания от стабилизатора подключена к первому, второму и третьему резисторам времязадающего устройства и к входной клемме микросхемы таймера, а входная клемма микросхемы таймера подключена ко второй клемме первого резистора и клемме управления микросхемы таймера, общая клемма подключена к общей клемме микросхемы таймера и второй клемме конденсатора времязадающего устройства, клеммы блока управления подключены к входным клеммам оптронов через первый и второй резисторы блока питания, выходные клеммы оптронов подключены к общей клемме, стабилизатору и параллельным первому и второму конденсаторам блока питания, которые подключены, соответственно, к стабилизатору, а выходные клеммы оптронов через третий и четвертый резисторы, диоды блока питания и RC-фильтр подключены к входной клемме микросхемы таймера, при этом выход микросхемы таймера подключен к входу транзисторного усилителя, выход которого подключен к управляемому устройству.2. Реле времени по п.1, отличающееся тем, что блок индикации выполнен в виде четырех светодиодов, входы которых подключены через резисторы, соответственно, к выходным клеммам блока питания, транзисторному усилите�1. A time relay, characterized in that it contains a control unit including a timing device with a timer chip, one capacitor, a switch, first to fourth resistors, and a transistor amplifier with first to fourth transistors connected in a common emitter circuit; power supply with voltage stabilizer, two capacitors, two optocouplers, resistors from first to fifth and two diodes; indication unit; while the power supply terminal from the stabilizer is connected to the first, second and third resistors of the timing device and to the input terminal of the timer chip, and the input terminal of the timer chip is connected to the second terminal of the first resistor and the control terminal of the timer chip, the common terminal is connected to the common terminal of the timer chip and the second the capacitor terminal of the timing device, the terminals of the control unit are connected to the input terminals of the optocouplers through the first and second resistors of the power supply, the output terminals of the optocouplers are connected s to the common terminal, the stabilizer and parallel to the first and second capacitors of the power supply, which are connected, respectively, to the stabilizer, and the output terminals of the optocouplers through the third and fourth resistors, diodes of the power supply and an RC filter are connected to the input terminal of the timer chip, while the output timer chips are connected to the input of a transistor amplifier, the output of which is connected to a managed device. 2. The time relay according to claim 1, characterized in that the display unit is made in the form of four LEDs, the inputs of which are connected through resistors, respectively, to the output terminals of the power supply, transistor amplification�

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к реле времени, которое имеет дискретную регулировку установки срабатывания в диапазоне от 0,1 до 5 сек., и может быть использовано для ограничения времени работы исполнительного органа, например, электропривода переменного тока.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to a time relay, which has discrete adjustment of the response setting in the range from 0.1 to 5 seconds, and can be used to limit the operating time of the executive body, for example, an AC electric drive.

Известно высокочастотное реле времени с дискретной регулировкой установки срабатывания, работа которого основана на принципе счета заданного числа импульсов определенной длительности (а. св-во СССР №566351, оп. 25.12.75).A high-frequency time relay with discrete adjustment of the operation setting is known, the operation of which is based on the principle of counting a given number of pulses of a certain duration (A. USSR certificate No. 566351, op. 25.12.75).

Недостатком этого устройства является сложность набора установки времени срабатывания и ограниченная надежность, что обусловлено большим числом коммутаций в системе набора установки времени и сложной структурой схемы кодирования.The disadvantage of this device is the complexity of the set of setting the response time and limited reliability, which is due to the large number of switching in the set system of the time setting and the complex structure of the coding scheme.

Наиболее близким предлагаемому устройству является реле времени, содержащее микросхему таймера (Справочное пособие по цифровой электронике: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - стр. 36)The closest proposed device is a time relay containing a timer chip (Reference manual for digital electronics: Per. From English. - M .: Energoatomizdat, 1990. - p. 36)

Недостатком известного реле является его невысокая надежность из-за незащищенного входа микросхемы таймера по напряжению, что приводит к частым выходам его из строя. Кроме того, ограничена область использования известного реле, так как на его выходе формируется слабый управляющий сигнал, что не позволяет осуществлять управление различными устройствами.A disadvantage of the known relay is its low reliability due to the unprotected input of the voltage timer chip, which leads to its frequent failure. In addition, the scope of use of the known relay is limited, since a weak control signal is generated at its output, which does not allow controlling various devices.

Задачей полезной модели является повышение надежности устройства и расширение области его использования.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device and expand the scope of its use.

Поставленная задача решается тем, что реле времени содержит блок управления, включающий времязадающее устройство с микросхемой таймера, одним конденсатором, переключателем, резисторами с первого по четвертый, и транзисторный усилитель с транзисторами с первого по четвертый, подключенными по схеме с общим эмиттером; блок питания со стабилизатором напряжения, двумя конденсаторами, двумя оптронами, резисторами с первого по пятый и двумя диодами; блок индикации; при этом клемма питания от стабилизатора подключена к первому, второму и третьему резисторам времязадающего устройства и к входной клемме микросхемы таймера, а входная клемма микросхемы таймера подключена ко второй клемме первого резистора и клемме управления микросхемы таймера, общая клемма подключена к общей клемме микросхемы таймера и второй клемме конденсатора времязадающего устройства, клеммы блока управления подключены к входным клеммам оптронов через первый и второй резисторы блока питания, выходные клеммы оптронов подключены к общей клемме, стабилизатору и параллельным первому и второму конденсаторам блока питания, которые подключены, соответственно, к стабилизатору, а выходные клеммы оптронов через третий и четвертый резисторы, диоды блока питания и RC-фильтр подключены к входной клемме микросхемы таймера, при этом выход микросхемы таймера подключен к входу транзисторного усилителя, выход которого подключен к управляемому устройству.The problem is solved in that the time relay comprises a control unit including a timing device with a timer chip, one capacitor, a switch, first to fourth resistors, and a transistor amplifier with first to fourth transistors connected in a common emitter circuit; power supply with voltage stabilizer, two capacitors, two optocouplers, resistors from first to fifth and two diodes; indication unit; while the power supply terminal from the stabilizer is connected to the first, second and third resistors of the timing device and to the input terminal of the timer chip, and the input terminal of the timer chip is connected to the second terminal of the first resistor and the control terminal of the timer chip, the common terminal is connected to the common terminal of the timer chip and the second the capacitor terminal of the timing device, the terminals of the control unit are connected to the input terminals of the optocouplers through the first and second resistors of the power supply, the output terminals of the optocouplers are connected s to the common terminal, the stabilizer and parallel to the first and second capacitors of the power supply, which are connected, respectively, to the stabilizer, and the output terminals of the optocouplers through the third and fourth resistors, diodes of the power supply and an RC filter are connected to the input terminal of the timer chip, while the output timer chips connected to the input of a transistor amplifier, the output of which is connected to a managed device.

Кроме того, блок индикации может быть выполнен в виде четырех светодиодов, входы которых подключены через резисторы, соответственно, к выходным клеммам блока питания, транзисторному усилителю, к выходу микросхемы таймера.In addition, the display unit can be made in the form of four LEDs, the inputs of which are connected through resistors, respectively, to the output terminals of the power supply, transistor amplifier, to the output of the timer chip.

Подключение на вход микросхемы таймера конденсатора и резистора позволяет обеспечить регулирование временного интервала в заданных пределах, что позволяет осуществить более точную настройку времени срабатывания и тем самым расширить область использования реле времени.Connecting a capacitor timer and a resistor to the input of the microcircuit allows regulating the time interval within the specified limits, which allows for more precise adjustment of the response time and thereby expand the scope of use of the time relay.

Подключение выхода микросхемы таймера к четырехкаскадному транзисторному усилителю позволяет инвертировать сигнал и получить на выходе реле времени усиленный управляющий сигнал, что позволяет обеспечить надежность реле времени.Connecting the output of the timer chip to a four-stage transistor amplifier allows you to invert the signal and get an amplified control signal at the output of the time relay, which ensures the reliability of the time relay.

Выполнение блока питания в виде стабилизатора с подключенными к нему выходами оптронов позволяет повысить надежность реле времени за счет обеспечения гальванической оптронной развязки. Подключение к выходам оптронов диодов и RC-фильтра позволяет обеспечить получение стабильных прямоугольных помехозащищенных запускающих импульсов и тем самым повысить надежность реле времени.The implementation of the power supply in the form of a stabilizer with the outputs of the optocouplers connected to it improves the reliability of the time relay by providing galvanic optronic isolation. Connecting diodes and an RC filter to the outputs of the optocouplers makes it possible to obtain stable rectangular noise-protected triggering pulses and thereby increase the reliability of the time relay.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предлагаемого реле; на фиг. 2 - схема времязадающего устройства; на фиг. 3 - схема транзисторного усилителя; на фиг. 4 - схема блока питания; на фиг. 5 - схема блока индикации.In FIG. 1 shows a functional block diagram of the proposed relay; in FIG. 2 is a diagram of a timing device; in FIG. 3 is a diagram of a transistor amplifier; in FIG. 4 is a diagram of a power supply; in FIG. 5 is a diagram of a display unit.

Реле времени содержит блок управления 1, включающий времязадающее устройство 2 и транзисторный усилитель 3, блок питания 4 и блок индикации 5.The time relay contains a control unit 1, including a timing device 2 and a transistor amplifier 3, a power supply 4 and an indication unit 5.

Времязадающее устройство 2 (фиг. 2) содержит микросхему таймера 6, один конденсатор 7, переключатель 8, резисторы 9-12 с первого по четвертый. Транзисторный усилитель 3 (фиг. 3) содержит транзисторы 13-16 с первого по четвертый, резисторы 17-28 с первого по двенадцатый, подключенные по схеме с общим эмиттером, и одним диод 29. Блок питания 4 (фиг. 4) включает стабилизатор напряжения 30, два конденсатора 31, 32, два оптрона 33, 34, резисторы 35-39 с первого по пятый и два диода 40, 41. Блок индикации 5 (фиг. 5) содержит светодиоды 42-45 и резисторы 46-49 с первого по четвертый.The timing device 2 (Fig. 2) contains a timer chip 6, one capacitor 7, a switch 8, resistors 9-12 from first to fourth. The transistor amplifier 3 (Fig. 3) contains transistors 13-16 from the first to the fourth, resistors 17-28 from the first to the twelfth connected in a circuit with a common emitter, and one diode 29. The power supply 4 (Fig. 4) includes a voltage regulator 30, two capacitors 31, 32, two optocouplers 33, 34, resistors 35-39 from first to fifth and two diodes 40, 41. Display unit 5 (Fig. 5) contains LEDs 42-45 and resistors 46-49 from first to fourth.

Две выходные клеммы оптрона 33 связаны с клеммами резистора 37 и диода 40, а оптрона 34 - с клеммами резистора 38 и диода 41, при этом третьи выходные клеммы оптронов 33 и 34 подключены к общей клемме 50, конденсаторам 31, 32 и стабилизатору 30. Конденсаторы 31 и 32 подключены к входной и выходной клеммам стабилизатора 30 соответственно, диоды 40 и 41 анодами подключены к первым клеммам RC-фильтра, представляющего собой резистор 39 и конденсатор 51, которые подключены к входной клемме управления 52 микросхемы таймера 6. Клемма 52 подключена также ко второй клемме резистора 9. Общая клемма 50 подключена к общей клемме микросхемы таймера 6, ко второй клемме конденсатора 7, первая клемма которого подключена ко второй клемме резистора 12. Вторая клемма резистора И через клеммы переключателя 8 может быть подключена к клемме внешнего управления 53 реле времени или к первой и третьей клеммам резистора 12. Выход микросхемы таймера 6 клеммой 54 подключен к первой клемме резистора 17, вторая клемма которого подключена ко второй клемме резистора 18 и к базе транзистора 13. Эмиттер транзистора 13 подключен к эмиттерам транзисторов 14, 15, 16 и к клемме питания 55, коллектор транзистора 13 подключен к первым клеммам резисторов 19 и 20, вторая клемма резистора 19 подключена к общей клемме 50 и ко вторым клеммам резисторов 22, 25, 26, 28. Вторая клемма резистора 20 подключена к базе транзистора 14 и ко второй клемме резистора 21. Первая клемма резистора 22 подключена к первой клемме резистора 23 и к коллектору транзистора 14, вторая клемма резистора 23 подключена к базе транзистора 15 и ко второй клемме резистора 24. Первая клемма резистора 25 подключена к первой клемме резистора 26, к коллектору транзистора 15, к катоду диода 29 и к первой клемме резистора 28. Анод диода 29 подключен к базе транзистора 16 и ко второй клемме резистора 27. Клемма питания 56 подключена к первой клемме резистора 18 и к первым клеммам резисторов 21, 24, 27. Коллектор транзистора 16 подключен к выходу реле времени 57. К клемме 54 выхода микросхемы таймера 6 подключена первая клемма резистора 46 блока индикации 5, вторая клемма которого подключена к аноду светодиода 42, а его катод - к клемме питания 58. Клемма питания 56 подключена к первой клемме резистора 47, вторая клемма которого подключена к аноду светодиода 43, а его катод - к клемме 55. Клемма 55 подключена к первой клемме резистора 48, вторая клемма которого подключена к аноду светодиода 44, а его катод - к клемме 49 и к катоду светодиода 45. Анод светодиода 45 подключен ко второй клемме резистора 49, первая клемма резистора 49 подключена к выходу реле времени 57. Клемма внешнего управления 59 подключена к входам микросхемы таймера 6, ко второй клемме резистора 12 и первой клемме конденсатора 7.The two output terminals of the optocoupler 33 are connected to the terminals of the resistor 37 and the diode 40, and the optocoupler 34 is connected to the terminals of the resistor 38 and the diode 41, while the third output terminals of the optocouplers 33 and 34 are connected to the common terminal 50, capacitors 31, 32 and the stabilizer 30. Capacitors 31 and 32 are connected to the input and output terminals of the stabilizer 30, respectively, diodes 40 and 41 by anodes are connected to the first terminals of the RC filter, which is a resistor 39 and a capacitor 51, which are connected to the input control terminal 52 of the timer chip 6. Terminal 52 is also connected to second terminal res side 9. The common terminal 50 is connected to the common terminal of the timer chip 6, to the second terminal of the capacitor 7, the first terminal of which is connected to the second terminal of the resistor 12. The second terminal of the resistor And through the terminals of switch 8 can be connected to the external control terminal 53 of the time relay or to the first and third terminals of the resistor 12. The output of the timer 6 terminal 54 is connected to the first terminal of the resistor 17, the second terminal of which is connected to the second terminal of the resistor 18 and to the base of the transistor 13. The emitter of the transistor 13 is connected to the emitters of the trans tori 14, 15, 16 and to the power terminal 55, the collector of the transistor 13 is connected to the first terminals of the resistors 19 and 20, the second terminal of the resistor 19 is connected to a common terminal 50 and to the second terminals of the resistors 22, 25, 26, 28. The second terminal of the resistor 20 connected to the base of transistor 14 and to the second terminal of resistor 21. The first terminal of resistor 22 is connected to the first terminal of resistor 23 and to the collector of transistor 14, the second terminal of resistor 23 is connected to the base of transistor 15 and to the second terminal of resistor 24. The first terminal of resistor 25 is connected to the first terminal of the resistor 26, to the collector ru transistor 15, to the cathode of the diode 29 and to the first terminal of the resistor 28. The anode of the diode 29 is connected to the base of the transistor 16 and to the second terminal of the resistor 27. The power terminal 56 is connected to the first terminal of the resistor 18 and to the first terminals of the resistors 21, 24, 27. The collector of the transistor 16 is connected to the output of the time relay 57. The first terminal of the resistor 46 of the display unit 5 is connected to the terminal 54 of the output of the timer 6, the second terminal of which is connected to the anode of the LED 42, and its cathode is connected to the power terminal 58. The power terminal 56 is connected to the first resistor terminal 47, second terminal to which is connected to the anode of LED 43, and its cathode to terminal 55. Terminal 55 is connected to the first terminal of resistor 48, the second terminal of which is connected to the anode of LED 44, and its cathode is connected to terminal 49 and to the cathode of LED 45. The anode of LED 45 is connected to the second terminal of the resistor 49, the first terminal of the resistor 49 is connected to the output of the time relay 57. The external control terminal 59 is connected to the inputs of the timer 6, to the second terminal of the resistor 12 and the first terminal of the capacitor 7.

Реле времени работает следующим образом.The time relay operates as follows.

С внешнего источника питания (не показан) на клеммы 50 и 55 блока питания 4 подают нагрузку - постоянное напряжение, которое питает стабилизатор 30. Конденсаторы 31 и 32, подключенные к стабилизатору 30, стабилизируют напряжение, которое далее поступает на клемму питания 58 микросхемы таймера 6 времязадающего устройства 2 блока управления 1 и далее на резисторы 9 и 10, которые обеспечивают моностабильный режим работы микросхемы таймера 6.From an external power source (not shown), a load is applied to the terminals 50 and 55 of the power supply unit 4 — a constant voltage that feeds the stabilizer 30. Capacitors 31 and 32 connected to the stabilizer 30 stabilize the voltage, which then goes to the power terminal 58 of the timer chip 6 timing device 2 of the control unit 1 and further to the resistors 9 and 10, which provide a monostable mode of operation of the timer 6.

На клеммы входов (не обозначены) оптронов 33 и 34 поступают управляющие сигналы амплитудой до 30 вольт, при этом резисторы 35 и 36 обеспечивают защиту по току оптронов по входу, а резисторы 37 и 38 - по выходу. За счет диодов 40, 41 и RC-фильтра, выполненного в виде конденсатора 51 и резистора 39, формируется сигнал запуска, который посредством клеммы управления 52 подается на микросхему таймера 6. Регулировкой резистора 12 задают диапазон срабатывания в пределах от 0,1 до 60 сек. Для получения выходного импульса на входную клемму 52 микросхемы таймера 6 подается спадающий фронт. Когда действует этот сигнал, запускающее входное напряжение уменьшается ниже одной трети напряжения питания, на выходной клемме 56 микросхемы таймера 6 появляется напряжение высокого уровня. После этого конденсатор 7 заряжается от стабилизатора 30 через клемму питания 58 через последовательно соединенные резисторы 11 и 12 или через резистор 11 и клеммы внешнего управления 53 и 59, до тех пор, пока напряжение на входной клемме микросхемы таймера 6 не достигнет двух третей напряжения питания. В этот момент на выходной клемме 54 микросхемы таймера 6 формируется напряжение низкого уровня. При этом реле времени приводится в пассивное состояние и ожидает следующего запускающего импульса. Для этого режима справедливы следующие расчеты: временной интервал, в течение которого на выходе действует напряжение высокого уровня, t=1,1×RC; рекомендуемая ширина запускающего импульса t_зап<t_вкл/4.The input terminals (not marked) of the optocouplers 33 and 34 receive control signals with an amplitude of up to 30 volts, while the resistors 35 and 36 provide current protection of the optocouplers at the input, and resistors 37 and 38 - at the output. Due to the diodes 40, 41 and the RC filter, made in the form of a capacitor 51 and a resistor 39, a start signal is generated, which is supplied via a control terminal 52 to the timer chip 6. By adjusting the resistor 12, the response range is set in the range from 0.1 to 60 sec . To obtain an output pulse, a falling edge is supplied to the input terminal 52 of the timer 6 microcircuit. When this signal is active, the trigger input voltage decreases below one third of the supply voltage, a high level voltage appears at the output terminal 56 of the timer 6. After that, the capacitor 7 is charged from the stabilizer 30 through the power terminal 58 through the series-connected resistors 11 and 12 or through the resistor 11 and the external control terminals 53 and 59, until the voltage at the input terminal of the timer 6 reaches two-thirds of the supply voltage. At this moment, a low level voltage is generated at the output terminal 54 of the timer chip 6. In this case, the time relay is brought into a passive state and awaits the next triggering pulse. The following calculations are valid for this mode: time interval during which a high level voltage acts at the output, t = 1.1 × RC; Recommended trigger pulse width t _app <t _on / 4.

С выходной клеммы 54 микросхемы таймера 6 сигнал поступает на вход резистора 17 транзисторного усилителя 3, который обеспечивает токовую защиту транзистора 13. Транзисторы 13, 14, 15, 16, подключенные к одному эмиттеру, обеспечивают усиление выходного сигнала на выходе 57 до уровня +24 вольт. Резисторы 18-28 ограничивают ток базы транзисторов и ток коллектора транзисторов, при этом диод обеспечивает управление отрицательным фронтом выходного резистора.From the output terminal 54 of the timer 6 microcircuit, the signal is fed to the input of the resistor 17 of the transistor amplifier 3, which provides current protection for the transistor 13. Transistors 13, 14, 15, 16, connected to one emitter, provide the amplification of the output signal at output 57 to +24 volts . Resistors 18-28 limit the base current of the transistors and the collector current of the transistors, while the diode provides control of the negative edge of the output resistor.

Посредством блока индикации 5 осуществляется контроль: работы микросхемы таймера - посредством резистора 46 и диода 42 сигналы на которые поступают с клемм 54 и 58, напряжения питания +6 В -светодиодом 43, и резистором 47, сигналы на которые поступают с клемм 56 и 55, контроль входного напряжения питания +24 В - светодиодом 44 и резистором 48, сигналы на которые поступают с клемм 50 и 55 а также управляющих импульсов амплитудой 24 В с выхода реле времени - резистором 49 и светодиодом 45, на которые сигналы поступают с клемм 50 и 57.By means of display unit 5, the following is monitored: the operation of the timer chip — through the resistor 46 and diode 42, the signals to which are supplied from terminals 54 and 58, the +6 V power supply via LED 43, and the resistor 47, the signals to which are supplied from terminals 56 and 55, +24 V input power supply voltage control - by LED 44 and resistor 48, the signals to which are supplied from terminals 50 and 55 as well as 24 V control pulses from the output of the time relay - resistor 49 and LED 45, to which signals come from terminals 50 and 57 .

Claims

1. A time relay, characterized in that it contains a control unit including a timing device with a timer chip, one capacitor, a switch, first to fourth resistors, and a transistor amplifier with first to fourth transistors connected in a common emitter circuit; power supply with voltage stabilizer, two capacitors, two optocouplers, resistors from first to fifth and two diodes; indication unit; while the power supply terminal from the stabilizer is connected to the first, second and third resistors of the timing device and to the input terminal of the timer chip, and the input terminal of the timer chip is connected to the second terminal of the first resistor and the control terminal of the timer chip, the common terminal is connected to the common terminal of the timer chip and the second the capacitor terminal of the timing device, the terminals of the control unit are connected to the input terminals of the optocouplers through the first and second resistors of the power supply, the output terminals of the optocouplers are connected s to the common terminal, the stabilizer and parallel to the first and second capacitors of the power supply, which are connected, respectively, to the stabilizer, and the output terminals of the optocouplers through the third and fourth resistors, diodes of the power supply and an RC filter are connected to the input terminal of the timer chip, while the output timer chips connected to the input of a transistor amplifier, the output of which is connected to a managed device.

2. The time relay according to claim 1, characterized in that the display unit is made in the form of four LEDs, the inputs of which are connected through resistors, respectively, to the output terminals of the power supply, a transistor amplifier, to the output of the timer chip.