Полупроводниковые реле времени

Схема (рисунок 6) создает выдержку времени при отпускании. Работает она следующим образом: при подаче питания на схему (переключателем SA-1 в положение 5) транзистор VТ1 закрыт положительным смещением через резистор R5 и одним из резисторов R2, R3, R4 (в зависимости от положения переключателя SA5). Транзистор VТ2, в коллекторную цепь которого включено реле К1, также закрыт, т.е. реле обесточено и его контакты К1.1 разомкнуты. На транзисторах VТ2 и VТ3 собран триггер Шмидта, имеющий два устойчивых состояния, т.е. когда VТ2 закрыт, VТ3 открыт и наоборот, что осуществляется при подаче на базу VТ2 соответствующего напряжения.

В положении 1 тумблера S времязадающие конденсаторы С1, С2, С3, в зависимости от положения переключателя SA4, оказываются подключенными через переменный резистор R1 к источнику питания и заряжаются от него. Резистором R1 выставляется необходимое напряжение заряда конденсатора. При переводе тумблера S в положение 11 конденсатор оказывается подключенным к базе транзистора VТ1 и отрицательным потенциалом смещения открывает его: через него протекает ток, который открывает VТ2. В коллекторной цепи VТ2 появляется ток и реле К1 срабатывает, замыкая свои контакты К1.1, которые в свою очередь включают электросекундомер ЭС, производящий отсчет времени. Так как конденсатор подключен параллельно одному из резисторов R2, R3, R4, то он начинает разряжаться через него, и напряжение на нем убывает. При достижении этим напряжением определенной величины (в данной схеме 10В), транзистор VТ1 закрывается. В свою очередь, VТ2 тоже закрывается и обесточивает реле К1. Реле размыкает свои контакты и ЭС отключается. Для повторного цикла нужно снова перевести тумблер S в положение 1, т.е. снова зарядить конденсатор.

Таким образом, время выдержки реле определяется напряжением заряда конденсатора, его емкостью и величиной разрядного сопротивления (R2, R3, R4). Изменяя три эти величины, можно установить зависимости времени выдержки от них.

Рисунок 6 – Схема полупроводникового реле времени

Миллиамперметры mA1 и mA2 служат для визуального наблюдения протекания токов в коллекторных цепях транзисторов VТ1 и VТ2.

Последовательность выполнения эксперимента:

1. Переключатель SA1 ставим в пятое положение. Загорается табло «схема 5».

2. Тумблер S ставим в нижнее положение 1 (происходит зарядка конденсаторов).

3. Выбираем комбинацию RC цепочки с помощью переключателя SA4 (выбор конденсатора) и переключателя SA5 (выбор резистора).

4. Переменным резистором R1 устанавливаем по вольтметру напряжение смещения 10В. Выждать пока оно установится.

5. Переключаем тумблер S в верхнее положение 11. Схема включает секундомер, который отсчитывает выдержку времени.

6. После окончания выдержки времени (ЭС остановился) ключ S перевести в положение 1 и записать результат в таблицу по нижеприведенной форме. При заданном смещении выполняем операции 3…6 для всех комбинаций RC цепочек (всего 9 комбинаций).

Таблица 5 – Время срабатывания при U_см = 10 В

7. С помощью резистора R1 устанавливаем новое напряжение смещения согласно нижеприведенной таблице и повторяем опыты по определению времени срабатывания для всех комбинаций RC цепочек

Постоянная времени t рассчитывается по приближенной формуле:

, (1)

где R_п – сопротивление, принятое в эксперименте (таблица 5), кОм; R5 – сопротивление из схемы (рисунок 6) эксперимента, кОм; С_п – емкость, принятая в эксперименте, мкФ.

Ключ SA4 организует следующие емкости С_п: С1 = 100 мкФ, С2 = 200 мкФ, С3 = 500 мкФ. Переключатель SA5 подключает следующие сопротивления R_п: R2 = 12 кОм, R3 = 36 кОм, R4 = 52 кОм. Сопротивление R5 = 100 кОм. Таким образом, постоянных времени, рассчитанных по формуле 1, должно быть девять.

Таблиц экспериментов должно быть не менее трех. По таблицам следует построить графики (рисунок 7). Наибольшая выдержка времени в экспериментах достигает 50 с.

Рисунок 7 – Общий вид временных характеристик полупроводникового реле времени