|
СХЕМЫ---->
Полезная схемотехника. статьи № 1-50
Реле времени на оптоэлектронных приборах.
Б. ПЕРМИНОВ
В настоящее время в устройствах автоматики используется много приборов (полупроводниковых и других) с сильно выраженной, так называемой релейной вольтамперной характеристикой. Эти приборы применяются, в частности, в реле времени. Однако существующие реле времени, собранные на таких приборах, сложны, обеспечивают малую стабильность выдержки времени, имеют большие габариты, а также дороги. Применение в этих устройствах разработанных в настоящее время оптоэлектронных приборов (ОЭП), называемых также специалистами оптронами, позволяет добиться лучших результатов.
ОЭП конструктивно могут быть самыми различными. Данная статья посвящена описанию реле времени на ОЭП, состоящих из фоторезистора и лампы накаливания, световой поток которой воздействует на фоторезистор. При соединении ОЭП последовательно с обмоткой электромагнитного реле и подаче напряжения питания получается устройство, обладающее свойствами реле времени. Включение такого реле времени может осуществляться следующими способами: изменением внешней подсветки, сопротивления в цепи прохождения тока через ОЭП и электромагнитное реле и напряжения питания цепи. Поэтому в зависимости от способа включения возможно построение следующих реле времени: реле времени с внешней подсветкой, реле времени с увеличением сопротивления нагрузки и реле времени с возвращением цепи в исходное состояние. Каждое из этих реле может быть выполнено по различным схемам.
Одна из схем реле времени с внешней подсветкой приведена на рис. 1.
При включении тумблера В1 загорается лампа накаливания внешней подсветки Л1, что вызывает уменьшение сопротивления фоторезистора R1 оптрона и увеличение тока через последовательно соединенные ОЭП и обмотку реле P1. Режим этой цепи становится неустойчивым за счет положительной оптической обратной связи в ОЭП. При этом происходит возрастание тока в цепи от первоначального значения I1 до I2. Реле времени при этих токах находится в устойчивых состояниях (на графиках рис. 1 — точки 1 и 2). Если ток I2 больше тока срабатывания реле Р1, то оно включается и замыкает свои контакты.
Рис. 1. Принципиальная схема реле времени c внешней подсветкой
Время задержки включения реле определяется инерционностью лампы накаливания внешней подсветки и переходным процессом ОЭП. Так как время переходного процесса лампы накаливания внешней подсветки значительно меньше времени переходного процесса ОЭП, им можно пренебречь. Следовательно, время задержки срабатывания контактов P1/1 реле Р1 после включения тумблера B1 может быть рассчитано по формуле:
По формуле, задаваясь необходимым временем задержки, можно определить отношение
которое для обеспечения нормальной работы реле времени должно быть меньше единицы. Исходя из этого и выбрав электромагнитное реле, рассчитывают ток через лампу Л1, который не должен превышать ее номинальный ток.
Расчет величины необходимого напряжения питания для всех реле времени осуществляют по формуле:
где R — активное сопротивление в цепи ОЭП без учета сопротивления фоторезистора.
Экспериментально с помощью реле времени, собранного по этой схеме, было получено максимальное время задержки около трех минут.
Реле времени с увеличением сопротивления нагрузки может быть собрано по схеме, изображенной на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема реле времени с увеличением сопротивления нагрузки
Ток, проходящий по цепи I2, в этом случае больше тока срабатывания электромагнитного реле Р1 и контакты Р1/1 разомкнуты под воздействием якоря реле. При выключении тумблера В1 сопротивление цепи возрастает за счет резистора R1. Ток в цепи уменьшается до такой величины, что режим реле времени становится неустойчивым и начинается переходный процесс уменьшения тока в цепи до величины I1. На графиках рис. 2 изменение сопротивления цепи выражается второй нагрузочной прямой, на которой точкой 3 отмечено неустойчивое состояние реле времени.
Следовательно, при уменьшении тока через обмотку реле Р1 до величины, меньшей тока отпускания Iотп электромагнитного реле, контакты P1/1 его замыкаются. Для возвращения устройства в исходное состояние нужно вновь включить тумблер В1. Время задержки в этом случае определяют по формуле:
Чем больше первоначальный ток через ОЭП I2 (ток до размыкания ключа В1), тем больше время задержки реле. Beличина этого тока ограничена допустимой мощностью рассеяния применяемого фоторезистора и лампы накаливания и не может превышать Iл.ном. Задавшись временем задержки и выбрав реле, рассчитывают ток через ОЭП.
Время задержки, полученное с помощью такого реле времени, не превышает одной минуты.
Схема реле времени с возвращением цепи в исходное состояние изображена на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема реле времени с возвращением в исходное состояние
Это реле совмещает в себе все элементы описанных реле времени. При включении тумблера В1 загорается лампа Л1, освещая фоторезистор R1.
Ток через ОЭП начинает возрастать до тех пор, пока не сработает реле Р1. Когда оно сработает, то замкнутся его контакты P1/1, подающие напряжение питания на обмотку реле Р2, и разомкнутся контакты P1/2 в цепи управления. Реле Р2 контактами P2/1 самоблокируется, контактами P2/2 разрывает цепь питания лампы Л1, контактами P2/4 подготовит цепь управления и, наконец, контактами P2/3 включит последовательно с ОЭП и реле Р1 резистор R2. При этом начинается второй переходный процесс уменьшения тока в цепи ОЭП. Когда этот ток будет меньше тока отпускания Р1, реле отпустит якорь и вернется в исходное состояние. Контакты P1/2 реле замкнут цепь управления. Время задержки в этом случае можно рассчитать по формуле:
С помощью такого реле времени было получено время задержки более трех минут.
На ОЭП можно собрать также простые генераторы импульсов, которые могут быть использованы в реле времени генераторного типа. В таком реле времени импульсы, вырабатываемые генератором на ОЭП, поступают на счетное устройство, которое, в свою очередь, управляет исполнительным механизмом.
Принципиальная схема генератора импульсов такого реле времени показана на рис. 4.
Рис. 4. Принципиальная схема генератора импульсов на ОЭП
Принцип работы генератора в одном цикле аналогичен принципу работы реле времени с возращением пени в исходное состояние. Отличие заключается лини» в непрерывности работы генератора импульсов. При подаче тумблером B1 напряжения питания на лампу Л1 ток через ОЭП начнет возрастать до тех пор, пока не сработает реле Р1. Реле Р1 в этом случае замкнет свои контакты P1/2 и подаст таким образом напряжение на выход генератора. Контакты Р1/1 реле разомкнутся и последовательно с ОЭП и реле Р1 будет включен резистор R2. Ток в этой цепи начнет уменьшаться. Когда он будет меньше тока срабатывания реле Р1, реле возвратится в исходное состояние. Напряжение на выход уже не будет поступать. Затем процесс повторится.
Реле времени генераторного типа на ОЭП может быть собрано и по другим схемам. Например, схему реле времени на рис. 3 можно легко преобразовать в схему генератора импульсов реле времени генераторного типа, если исключить контакты P2/1 и P1/2 или Р2/4.
Все описанные устройства могут работать от источника как постоянного, так и переменного напряжения. Для стабильной работы реле времени следует питать стабилизированным напряжением источника питания. Во всех описанных реле рекомендуется использовать оптоэлектронный прибор ОЭП-1, основные технические характеристики которого приведены в таблице:
Литература
Перминов Б. А. Статические характеристики управляемых фотоэлектрических преобразователей. «Приборы и системы управления», 1968, № 10.
Удалов Н. П., Аракелян Г. А. и др. Статические характеристики оптрона с положительной оптической обратной связью. «Приборы и системы управления», 1971, № 10.
|
