177918. lajstromszámú szabadalom • Tápfeszültség kikapcsolással vezérelt elektronikus időkapcsoló
3 177918 4 kondenzátor kisütő áramkörétől elválasztott időzítő kondenzátor és ennek állandó áramú kisütését biztosító második tranzisztor helyezkedik el, és az energiatároló kondenzátor sarkaihoz állandó stabilizált feszültséget biztosító stabilizáló áramkör van kapcsolva, amelynél a találmány szerint az első tranzisztor bázisa a stabilizáló áramkör kimeneti pontjához kapcsolódik, emitterellenállása a második tranzisztor bázisával van összekötve, továbbá az időkapcsolóban vezérelt elektronikus kapcsolóelem, előnyösen harmadik tranzisztor helyezkedik el, amelynek vezérlő bemenete diódán keresztül az időzítő kondenzátor és a második tranzisztor kollektorának egymással összekötött pontjához csatlakozik, kimenetei pedig az első tranzisztor és a második tranzisztor bázisa közé van kapcsolva. A harmadik tranzisztorral megvalósított vezérelt elektronikus kapcsolóelem egyszerű módon biztosítja a komparálást és a beavatkozást, ugyanakkor jelenléte normál üzemi állapotban egészen a referenciaszint eléréséig a működést nem befolyásolja. A határozottabb kikapcsolási meredekség biztosítása céljából az első tranzisztor emittere és emitterellenállása közé nyitóirányú dióda van kapcsolva. Az időzítő kondenzátor lineáris kisütésének meredekségét és ezzel a késleltetési időt a második tranzisztor emitterkörébe kapcsolt potenciométerrel széles határok között változtathatjuk. A találmány szerinti időkapcsolót továbbiakban egy kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti időkapcsoló egyszerűsített kapcsolási rajza, és a 2a...2e ábrák az 1. ábrán vázolt kapcsolás jellegzetes pontjain mérhető feszültségek idődiagramjai. A találmány szerinti időkapcsoló a rajzon vázolt módon három aktív elemet, a Tj, T2 és T3 tranzisztorokat tartalmazza. A késleltetett elengedésű J jelfogó a íj tranzisztor kollektor áramkörébe van kapcsolva. A T, tranzisztor emittere Dj diódán és Re emitterellenálláson keresztül egyenáramú hálózat negatív sarkához kapcsolódik. A hálózat pozitív ága soros elválasztó D2 diódán keresztül C2 energiatároló kondenzátor egyik fegyverzetéhez csatlakozik. A C2 energiatároló kondenzátor energiája biztosítja az időkapcsoló működéséhez szükséges energiát a tápfeszültség megszűnése után. A hálózat pozitív sarka UT pontjához csatlakozó S kapcsolóval a hálózati feszültség kikapcsolását szemléltetjük. Az S kapcsoló alkalmazására általában nincs szükség. Az S kapcsoló mögé a pozitív és negatív ág közé kapcsolódik a C[ időzítő kondenzátor, amelynek első fegyverzete az állandó áramú kisütést vezérlő T2 tranzisztor kollektorával és a D3 diódán át a T3 tranzisztor bázisához csatlakozik. A T2 tranzisztor emittere a késleltetési időt beállító P potenciométeren keresztül a hálózat negatív sarkához van kapcsolva, bázisa pedig a T, tranzisztor emitter áramkörében a Dt dióda és az Re emitterellenállás közös pontjához csatlakozik. A T3 tranzisztor kollektora a T2 tranzisztor bázisával van összekötve, és emittere a Tt tranzisztor bázisához csatlakozik. A T3 tranzisztor a Tj és T2 tranzisztorokkal ellentétes vezetési típusú, a jelen esetben pnp tranzisztor. A Tj tranzisztor bázisa a hozzákapcsolt T3 tranzisztor emitterével együtt a C2 energiatároló kondenzátor pozitív fegyverzetéhez csatlakoztatott stabilizált feszültségű osztó stabilizált feszültséget szolgáltató referencia pontjához kapcsolódik. Az osztót a példaként esetben R, ellenállás és Z zener dióda képezi. A találmány szerinti időkapcsoló működését a 2. ábra idődiagramjai alapján ismertetjük. A 2a...2e ábrákon az 1. ábra jellegzetes A, B, E és UT pontjain mérhető feszültségek időbeli lefolyását tüntettük fel. A kapcsolás alapállapotában az S kapcsoló zárt, ezért a teljes tápfeszültség a Ct időzítő kondenzátorra és a D2 diódán át a C2 energiatároló kondenzátorra jut. A B ponton a Z zener-dióda feszültségének megfelelő referencia feszültség mérhető. Ez a referencia feszültség a Ti tranzisztort kinyitja és ennek kollektorárama a J jelfogót meghúzott állapotban tartja. A Tj tranzisztor emitter áramkörébe kapcsolt D, dióda nyitóirányú feszültsége a kollektor áramtól függetlenül közel állandó értékű, és ezért az A ponton a B ponthoz képest két pn átmenet nyitóirányú feszültségének megfelelően csökkentett feszültség mérhető. A T3 tranzisztor emittere a B pontra, bázisa pedig a záróirányú D3 diódára kapcsolódik. A D3 dióda katódja a pozitív tápfeszültségen van, ezért a T3 tranzisztor ekkor lezárt állapotban van. A T2 tranzisztor bázisa az A pont feszültségén van, és kollektoráramát az A pont feszültsége és a P potenciométer ellenállásértéke meghatározza. Tételezzük fel, hogy a t0 időpontban az S kapcsolót nyitjuk, amikor a tápfeszültség lekapcsolódik az UT pontról. Az S kapcsoló kinyitása lényegében a tápfeszültség kimaradásának felel meg. Az időkapcsoló két kondenzátora ekkor még a tápfeszültség értékére van feltöltve. A C2 energiatároló kondenzátor folyamatosan biztosítja a Tj tranzisztor kollektoráramát és a J jelfogó meghúzását, miközben feszültsége lassan csökken (2b ábra E pont időfüggvénye). A Cj időzítő kondenzátor feszültsége lineárisan csökken, mert a T2 tranzisztor a Cj időzítő kondenzátort állandó árammal süti ki (2b ábra UT pont feszültsége). Amikor az UT pont feszültsége a tj időpontban a B pont feszültsége alá csökken, akkor a D3 dióda kinyit és a T3 tranzisztor vezetni kezd. A T3 tranzisztor kinyitása a Tj tranzisztor bázis-emitter körét söntöli, ezért a Tj tranzisztor árama hirtelen lecsökken. Ennek következtében az A pont feszültsége is lecsökken, a T2 tranzisztor jobban kinyit, és a T3 tranzisztort nagyobb áramok irányába vezérli. Az így létrejött pozitív visszacsatolás a Tj tranzisztor azonnali lezárást és a J jelfogó gyors elengedését eredményezi. A tj időpont után a Cj időzítő kondenzátor és a C2 energiatároló kondenzátor lassan kisül. A vázolt lavinaszerű lezárási folyamatot tehát a T3 tranzisztor kinyitása váltotta ki, amelynek jelenléte összekapcsolta az egymástól egyébként teljesen független áramgenerátorként működő Tj és T2 tranzisztorok működését. A T3 tranzisztor hirtelen kinyitásakor a beállított referencia feszültség is lecsökken a B ponton, mert ennek feszültségét ezután már az Rj ellenállásból és az Re emitterellenállásból adódó osztásarány határozza meg, ami a zener feszültségnél kisebb. Tekintettel arra, hogy a Cj időzítő kondenzátor lineárisan csökkenő feszültsége meredeken metszi a T3 tranzisztor kinyitásához tartozó feszültségszintet, a t0 és tj időpontok között megvalósított T késleltetési idő a különböző külső zavarok jelenlététől függetlenül határozott állandó értékű lesz. A C2 energiatároló kondenzátor kapacitását úgy kell megválasztani, hogy a J jelfogó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
