Claims (2)
Предлагаемое аналоговое врем задаю щее устройство относитс к импульсной технике инфранизкого диапазона и можен быть применено дл формировани вьщержки времени в установках различ ного назначени и, в частности, предназначено дл использовани в системах .автоматического управлени переключением регенеративных теплообменников . Известны аналоговые врбм задающие устройства, содержащие RC-цепи, опера ционные усилители, полевые и бипол рные транзисторы, а т,акже электромагнитные реле, используемые в различных системах автоматического управлени Известные устройства имеют недос-i таточный . диапазон регулировани вьще жек времени. Известно устройство, которое содержит врем задающий каскад на полевом транзисторе, к затвору которого подключена RC-цепь, а его канал -включен в одно плечо резистивного моста, к диагонали которого подключены через резисторы входы операционного дифференциального усилител , а выход последнего подключен через стабилитрон к базе бипол рного транзистора, нагруженного на обмотку злектромагнит- ного реле 2; . Недостатком известного устройства вл етс ограниченный диапазон отрабатываемых устройством регулируемь1х временных интервалов. Цель изобретени - расширение диапазона отрабатываемых временных интервалов и регули14ование их в широких пределах. Дл достижени указанной цели в аналоговом врем задающем устройстве., содержащем интегратор на операционном усилителе, в цепи обратной св зи которого включен конденсатор врем задающей RC-цепи, пороговый каскад , включающий бипол рный транзистор , база которого подключена через резистор к выходу операционного усилител , а эмиттер через стабилитрон к базам транзисторного модул тора, н груженного на электромагнитное реле, и источник посто нного тока с симметричными стабилизированными разнопол рными напр жени ми, во времйзадающую RC-цепь интегратора введены два каскодно включенных полевых тран зистора, причем затвор первого полевого транзистора подключен к конденс тору врем задающей цепи и к инвертирующему входу операционного усилител а затвор второго полевого транзистора подключен к источнику управл ющего регулируемого напр жени , при этом исток первого и сток второго транзисторов соединены вместе, исток второго транзистора через резистор подключен к плюсовой шине источника питани , а сток первого транзисторак неинвертирующему входу операционно усилител и к выводу между двум ста билитронами источника посто нного тока с симметричными стабилизирован ными разнопол рными напр жени ми. На фиг. 1 представлена принципиальна схема аналогового врем задающего устройства; на фиг. 2 - экспериментально полученные зависимости отрабатываемого интервала времени в функции управл ющего регулируемого напр жени . Аналоговое врем задающее устройство содержит интегратор, собранный на операционном усилителе 1, подключенный к плюсовой 2 и минусовой 3 шинам источника посто нного трка, имеющего симметричные разнопол рные стабилизированные напр жени , формируемые последовательной цепью из ста билитронов 4 и 5, а также балластног резистора 6, подключенного к общей шине 7 источника посто нного тока с напр жением +ЕП, причем конденсатор 8 врем задающей RC-цепи подключен в цепи обратной св зи операционного ус лител 1, т.е. между его выходом 9 и инвертирующим входом 10, а резистивна цепь врем задающей RC-цепи соетоит из каскодно включенных двух полевых транзисторов П и 12, у которых сток первого и исток второго сое динены вместе, исток транзистора 11 через ограничительный резистор 13 . подключен к плюсовой щине 2, а сток транзистора 12 - к общему выводу меж ду стабилитронами 4 и 5 ( искус ственного нулевого уровн ) и к неин9 вертирующему входу 14 операционного усилител 1, при этом .затвор (входна цепь) транзистора 12 подключен к инвертирующему входу 10 операционного усилител 1, а затвор (входна цепь) транзистора I1 подключен через переключатель 15 к источнику управл ющему регулируемого напр жени или к среднему выводу переменного резистора 16, который совместно с резистором 17 образуют делитель напр жени , подключенный к шинам 2 и 3. Конденсатор 18 выполн ет функции коррекции сигнала и вл етс составной частью операцион-. ного усилител ij. Аналоговое врем задающее устройство содержит также выходной пороговый каскад, база бипол рного транзистора 19которого подключена через резистор 20к выходу 9 интегратора, коллектор подключен к минусовой шине 3, а эмиттер через стабили-трон 21 - к двум базам Транзисторного модул 22, оба эмиттера которого через переменный резистор 23 подключены к плюсовой шине 2, а общий коллектор его подключен к обмотке электромагнитного реле 24,второй вырод которой подключен к общей .Обмотка реле 24 зашунтирована диодом 25 в обратно-смещенном направлении относительно пол рности источника питани . Репе 24 имеет контактные группы 26, выводы 27 от которых подключаютс к объектам управлени . Дл управлени раЬотой аналоговым врем задающим устройством имеетс двухполюсный тумблер 28, средние выводы которого подключены соответственно к плюсовой шине 2 и к выходу 9 интегратора, при этом вывод одной переключающей группы контактов подключен к источнику посто нного, тфка с напр жением +Ед, а противоположной вывод второй переключающей группы контактов подключен к среднему выводу последовательной цепи из ограничительного резистора 29 и кнопки 30 ручного управлени , вторые выводы которых шунтирук1т конденсатор 8 врем задающей RC-цепи. Полевые транзисторы 11 и 12 изготовлены на одной подложке по единой технологии и размещены в одном корпусе. Бипол рные, транзисторы модул тора 22 также размещены в одном корпусе. Аналоговое врем задающее устрой- . ство работает следующим образом. При подаче напр жени питани на устройство, т.е..при включении тумб-, лера 28 в положение, при котором источник посто нного тока с напр жением +ЕП, подключен к шине 2, устройство готово к работе и практически в этот момент начинает формироватьс отрабатываемый интервал вре мени, поскольку переключение тумблера 28 привело к отключению резистора 29от конденсатора 8, шуртировавшего его и снимавшего остаточные напр жени , поэтому на выходе 9 операцион ного усилител 1 .формируетс линейно измен ющийс уровень выходного напр жени , крутизна изменени которого пропорциональна величине посто нной времени врем задающей RC-Цеп интегратора, состо щий из конденсато ра 8 и входного сопротивлени затвор исток полевого транзистора 12. Вы ходное напр жение интегратора, нарас тающее относительно шины 2, сравниваетс с пороговым напр жением выходного каскада и как только последнее окажетс меньше первого, стабилитрон 21 пробиваетс , ток в базах транзисторного модул тора 22 резко возрастает, и реле 24 срабатывает. На этом процесс формировани отрабатываемого интервала времени заканчиваетс . При необходимости повторной отработки интервала времени нанимают кно ку 30, при этом конденсатор 8 шунтируетс резистором 29 и разр жаетс , что приводит к возврату уровн выход ного напр жени на выходе 9 интегратора до уровн , искусственного нул , равного уровню напр жени между стабилитронами 4 и 5, а также к тому, что транзистор 19, стабилитрон 2 и модул тор 22 запираютс , и реле 24. выключаетс . После отжати кнопки 30 резистивньй шунт с конденсатора 8 снимаетс , 1И процесс формировани следук дего .интервала времени повтор етс аналогично описанному. Регулирование отрабатываемых интервалов времени Т пр изводитс за счет изменени управл ющего напр жени подаваемого от внешнего источника через переключатель . 15 на затвор полевого транзис тора 11 или со среднего вывода переменного резистора 16, с которого так же снимаетс регулируемое напр жекие , при этом изменение величины Уй равл ющего напр жени приводит к изменению посто нной времени l вр м задающей RC-цепи, причем емкость . конденсатора 8 - величина посто нна и и мен етс за счет изменени величины R, что и- приводит к изменению величины отрабатываемого интервала времени Т. Эффект расширени диапазона, т.е. существенного увеличени отрабатываемых регулируемых интервалов времени Т, достигнут в предлагаемом устройстве за счет нетрадиционного включени полевых транзисторов 11 и 12.на входе 10 операционного усилител 1. Обычно дл регулировани посто нной времени С с помощью управл емого напр жением сопротивлени примен ют полевой транзистор, на затвор которого подают регулируемое напр жение, а его канал используют в качестве измен ющегос сопротивлени . Поскольку сопротивление канала полевого транзистора очень мало (0,5-5 кОм), то получить большие интервалы времени Т практически невозможно. В предлагаемом устройстве ,jc инвертирующему входу 10 операционного усилител 1 подключен не канал, т.е. не исток или сток, а затвор полевого транзистора 12, имеющего высокое входное сопротивление, которое по отношению к входу операционного усилител вл етс выходным сопротивлением. при этом дополнительное увеличение последнего осуществл етс тем, что транзистор 12 включен по схеме истокового повторител , нагрузкой которого вл етс канал второго полевого транзистора 11, а нагрузкой последнего - его ограничительный резистор 13. Оба полевых транзистора 11 и 12 включены каскадно, поэтому у них один и тот же ток каналов, причем, измеHKff величину управл ющего напр жени измен етс величина тока канала транзистора 11, и, как следствие этого, измен етс величина тока канала транзистора 12, а это измен ет режим посто нного тока последнего и приводит к изменению его сопротивлени затвор - исток, которое вл етс входным сопротивлением по отношению к инвертирующему входу 10 операционного усилител I и в совокупности с емкостью конденсатора 8 «предел ет величину посто нной времени 1/ интегратора - как врем задающего каскада. Возможности регулировани периода Т в предлагаемом устройстве показаны 8 на фиг. 2, на которой представлены экспериментально полученные регулировочные характеристики, отражающие функцию преобразовани (Vyfjp ). График 1 на фиг. 2 показывает, как измен етс эквивалентное сопротивление каскада на двух полевых транзисторах 11 и 12 в зависимости от величины зависимость (Vjrrp График 2 показывает зависимость t f(R). График 3 показывает зависимость (С), а график 4 показывает результирующую зависимость Т f(yyf,p ) дл предлагаемого аналого.вого врем задающего устройства. Результаты эксперимента (фиг. 2) показывают, что эквивалентное сопрот ление R врем задающей RC-цепи измен етс в широком диапазоне, т.е. от 1 до 30 ГОм, что и приводит к существенному возрастанию величины t и Т. Поскольку при традиционном вклю чении полевых транзисторов сопротивление каналав их составл ет единицы килоом, а входное сопротивление зат вор-исток пор дка 10-15 мОм, то эффект возрастани посто ннрй времени С периода Т в Ч1редлагаеУ1ом устройст ве можно оценить по крайней мере как в 1000 раз. . . Формула изобретени Аналоговое врем задающее устройс во, содержащее интегратор на операционном усилителе, в цепи обратной св зи которого включен конденсатор врем задак цей RC-цепи, пороговый каThe proposed analog time setting device relates to the infra-low range pulse technique and can be used to generate a time delay in installations of various purposes and, in particular, is intended for use in automatic switching control systems of regenerative heat exchangers. There are known analogue timing devices containing RC circuits, operational amplifiers, field and bipolar transistors, and also electromagnetic relays used in various automatic control systems. The known devices are insufficiently accurate. control range is longer than time. A device is known which contains the time setting cascade on a field-effect transistor, to the gate of which an RC circuit is connected, and its channel is connected to one shoulder of a resistive bridge, to the diagonal of which the inputs of an operational differential amplifier are connected via resistors, and the output of the latter is connected via a Zener diode to the base a bipolar transistor loaded onto the coil of the electromagnetic relay 2; . A disadvantage of the known device is the limited range of controllable time intervals worked by the device. The purpose of the invention is to expand the range of time intervals to be worked out and regulate them within wide limits. To achieve this goal, an analog time setting device containing an integrator on an operational amplifier, the feedback circuit of which includes a capacitor of the RC master time, a threshold stage including a bipolar transistor, the base of which is connected through a resistor to the output of the operational amplifier, and emitter through the Zener diode to the bases of a transistor modulator, loaded on an electromagnetic relay, and a DC source with symmetric stabilized alternating polarity, during the RC-c The integrator circuit has two cascade-connected field-effect transistors, with the gate of the first field-effect transistor connected to the capacitor of the master circuit time and to the inverting input of the operational amplifier and the gate of the second field-effect transistor connected to the source of the control controlled voltage, while the source of the first and drain of the second transistor are connected together, the source of the second transistor is connected via a resistor to the positive power supply bus, and the drain of the first transistor to the non-inverting input of the operationally amplifier concluded between two hundred bilitronami DC source with symmetrical stabilized GOVERNMENTAL Hetero-polar voltages. FIG. 1 is a circuit diagram of an analog time setting device; in fig. 2 shows the experimentally obtained dependences of the time interval being worked as a function of the controlled variable voltage. The analog time setting device contains an integrator assembled on the operational amplifier 1, connected to the positive 2 and minus 3 buses of a constant drive source having symmetric different polarized stabilized voltages generated by a serial circuit of stitilitron 4 and 5, as well as a ballast resistor 6, connected to the common bus 7 of a direct current source with a voltage of + UC, the capacitor 8 being the driving RC circuit connected in the feedback circuit of the operational amplifier 1, i.e. between its output 9 and the inverting input 10, and the resistive circuit is the time of the driving RC circuit, soeoit of cascade-connected two field-effect transistors P and 12, in which the drain of the first and the source of the second connection are connected together, the source of the transistor 11 through the limiting resistor 13. connected to the positive terminal 2, and the drain of the transistor 12 to the common output between the zener diodes 4 and 5 (artificial zero) and to the non-rotating 9 rotating input 14 of the operational amplifier 1, while the gate (input circuit) of the transistor 12 is connected to the inverting input 10 operational amplifier 1, and the gate (input circuit) of the transistor I1 is connected via a switch 15 to a controlled voltage source or to the middle terminal of a variable resistor 16, which together with the resistor 17 form a voltage divider connected to the bus 2 and 3. The capacitor 18 performs a signal correction function, and is an integral part operatsion-. power amplifier ij. The analog time setting device also contains an output threshold cascade, the base of the bipolar transistor 19 is connected via a resistor 20k to the output 9 of the integrator, the collector is connected to the negative bus 3, and the emitter via the stabilizer 21 to the two bases of the Transistor module 22, both of which are emitters through an alternating the resistor 23 is connected to the positive bus 2, and its common collector is connected to the winding of the electromagnetic relay 24, the second degeneracy of which is connected to the common one. The winding of the relay 24 is bridged by the diode 25 in the reverse-offset direction power source polarity. Repea 24 has contact groups 26, terminals 27 from which are connected to control objects. To control the analog time by the driver, there is a two-pole toggle switch 28, the middle terminals of which are connected respectively to the positive bus 2 and to the output 9 of the integrator, while the output of one switching group of contacts is connected to a constant source, tfka with voltage + Un, and the opposite terminal The second switching group of contacts is connected to the middle output of the series circuit from the limiting resistor 29 and the manual control button 30, the second terminals of which are shunt the capacitor 8 to the time of the RC circuit pi Field-effect transistors 11 and 12 are made on the same substrate by the same technology and placed in the same package. The bipolar transistors of the modulator 22 are also housed in a single package. Analog time setting device -. The structure works as follows. When the supply voltage is applied to the device, i.e. when switching on the thumbs, the driver 28 to the position in which the DC source with voltage + UF is connected to bus 2, the device is ready for operation and almost at that moment begins The working time interval was formed, since switching the toggle switch 28 caused the resistor 29 to turn off from the capacitor 8, which slurred it and removed the residual voltages, therefore, at the output 9 of the operational amplifier 1, a linearly varying level of the output voltage, slope, and which is proportional to the value of the time constant, the time of the integrator RC circuit, consisting of the capacitor 8 and the gate impedance, the source of the field-effect transistor 12. The integrator's voltage across the busbar 2 is compared with the threshold voltage of the output stage and how only the latter will be less than the first, the zener diode 21 is punched, the current in the bases of the transistor modulator 22 increases dramatically, and the relay 24 is activated. This is where the formation of the time interval being processed is completed. If the time interval needs to be reworked, the button 30 is hired, while the capacitor 8 is bridged by the resistor 29 and discharged, which leads to the return of the level of the output voltage at the output 9 of the integrator to an artificial zero level equal to the voltage between the zener diodes 4 and 5 and also the fact that the transistor 19, the zener diode 2 and the modulator 22 are locked, and the relay 24. is turned off. After the button 30 is depressed, the resistive shunt from the capacitor 8 is removed, 1 and the process of forming the following time interval is repeated as described. The adjustment of the working time intervals T is made by changing the control voltage supplied from an external source through a switch. 15 to the gate of the field transformer 11 or from the middle terminal of the variable resistor 16, from which the adjustable voltage is also taken, and a change in the value of Yy of the equal voltage leads to a change in the time constant l time of the driving RC circuit, and the capacitance. the capacitor 8 is a constant value and it changes due to a change in the value of R, and that - leads to a change in the value of the working time interval T. The effect of expanding the range, i.e. a significant increase in the adjustable time intervals T, is achieved in the proposed device due to non-traditional switching on the field-effect transistors 11 and 12. on the input 10 of the operational amplifier 1. Usually a field-effect transistor is used to control a constant time C using a voltage-controlled resistor which is supplied with an adjustable voltage, and its channel is used as a varying resistance. Since the resistance of the field-effect transistor channel is very small (0.5–5 kΩ), it is practically impossible to obtain large time intervals T. In the proposed device, jc the inverting input 10 of the operational amplifier 1 is not connected to the channel, i.e. not a source or drain, but a gate of a field-effect transistor 12 having a high input resistance, which is an output resistance with respect to the input of the operational amplifier. the additional increase in the latter is accomplished by the fact that transistor 12 is connected according to the source follower circuit, the load of which is the channel of the second field-effect transistor 11, and the load of the latter is its limiting resistor 13. Both field-effect transistors 11 and 12 are connected in cascade, therefore they have one the same current of the channels, moreover, changing HKff the magnitude of the control voltage changes the current value of the channel of the transistor 11, and, as a result, changes the current value of the channel of the transistor 12, and this changes the constant mode then and the latter leads to a change in its resistance gate - source which is the input impedance with respect to the inverting input of operational amplifier 10 and I together with the capacitance of the capacitor 8 'is the limit value of the time constant 1 / integrator - as the time the driver stage. The possibilities for regulating the period T in the proposed device are shown in Fig. 8. 2, which presents the experimentally obtained adjustment characteristics reflecting the transformation function (Vyfjp). Chart 1 in FIG. 2 shows how the equivalent resistance of the cascade changes on two field-effect transistors 11 and 12 depending on the magnitude of the dependence (Vjrrp Graph 2 shows the dependence tf (R). Graph 3 shows the dependence (C), and Graph 4 shows the resulting dependence T f (yyf , p) for the proposed analogue of the master device time. The results of the experiment (Fig. 2) show that the equivalent resistance R of the master RC circuit varies over a wide range, i.e. from 1 to 30 GΩ, which results to a significant increase in the value of t and T. Pos Since, with the traditional inclusion of field-effect transistors, the channel resistance is only a few kilo and the input impedance is the source-source voltage of about 10-15 mΩ, then the effect of increasing the constant time C of period T in the average device can be estimated at least as times. Claims of the invention Analog time setting device containing an integrator on an operational amplifier, in a feedback circuit of which a capacitor is switched on the time delay of the RC circuit, is a threshold
иг.{ кад, включающий бипол рный транзистор, база которого подключена через резистор к выходу операционного усилител , а эмиттер через стабилитрон - к базам транзисторного модул тора, нагруженного на электромагнитное реле, и источник посто нного тока с симметричными стабилизированными разнопол рными напр жени ми, отличающеес тем, что, с целью расщирени диапазона отрабатываемых временных интервалов и регулировани их в широких пределах, во врем зэдающую цепь интегратора введены два каскодно включенных полевых транзистора, причем затвор первого полевого транзистора подключен к инвертирующему входу операционного усилител и к конденсатору врем задающей цепи, а затвор второго полевого транзистора подключен к источнику управл ющего регулируемого напр жени , при этом исток первого и сток второго транзисторов соединены вместе, исток второго транзистора через резистор подключен к плюсовой шине источника питани , а сток первого транзистора подключен к неинвертирующему входу операционного усилител и к выводу между двум стабилитронами источника посто нного тока с симметричными стабилизированными разнопол рными напр жени ми. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР . № 534868, кл. Н 03 К 17/28} 1976. {cad, which includes a bipolar transistor, the base of which is connected through a resistor to the output of an operational amplifier, and an emitter through a zener diode to the bases of a transistor modulator loaded on an electromagnetic relay, and a direct current source with symmetric stabilized alternating voltages, characterized in that, in order to expand the range of time intervals to be worked out and regulate them over a wide range, during the integrator's running circuit, two cascade-connected field-effect transistors are introduced, The gate of the first field-effect transistor is connected to the inverting input of the operational amplifier and the time of the master circuit to the capacitor, and the gate of the second field-effect transistor is connected to a controlled control voltage source, the source of the first and the drain of the second transistor are connected together, the source of the second transistor is connected to the source the power supply bus, and the drain of the first transistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier and to the output between two zener diodes of the source th current with symmetrical stabilized Hetero-polar voltages. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate. No. 534868, cl. H 03 K 17/28} 1976.
2. Патент США № 3906248, кл. 307-293, опублик; 1966, (прототип ) .2. US patent No. 3906248, cl. 307-293, published; 1966, (prototype).
Фиг.22