铁路信号基础(第二版)
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第三节 时间继电器

JSBXC-850和JSBXC1-850型等时间继电器是一种缓吸继电器,借助电子电路,获得180s、30s、13s、3s等延时,以满足信号电路的需要。时间继电器由时间控制单元与JWXC-370/480型无极继电器组合而成。时间控制单元装在印制电路板上,安装在接点组的上方。鉴别销号码14、55。

时间继电器的基本情况见表1-6。

一、JSBXC-850型半导体时间继电器

1.延时电路

JSBXC-850型半导体时间继电器(型号中S为时间,B为半导体,850是370和480之和)的延时电路如图1-32所示,其核心是由单结晶体管等组成的脉冲延时电路。

表1-6 时间继电器的基本情况

图1-32 JSBXC-850型半导体时间继电器的延时电路

在单结晶体管BT的发射极e和第一基极b1的放电回路中接入继电器J的前圈(3-4,370Ω),它的后圈(1-2,480Ω)通过电阻R1直接与电源相连。接通电源时,后圈有电流流过,其电路为:+24V电源(73端子)二极管D1—R3—R1—J1-2—电源(62端子)。但是,R1的阻值很大,为3~4.7kΩ,因此流过后圈的电流很小,继电器J不会动作。与此同时,电容器C1也开始充电,其电路为:+24V电源(73端子)—D1—R3—R6~R7(或R8~R9、R10~R11、R12~R13电源(62端子)。

此电流流过前圈的方向正好与后圈的相反,继电器更不会动作。

当电容器C1充电电压上升至高于单结晶体管BT的击穿电压时,BT的发射极e与第一基极b1间导通,C1放电,其电路为:C1(+)——R2—J3-4—C1(-)。

此电流流过前圈的方向与后圈的相同,当两者之和达到继电器的工作值时,继电器吸起,其前接点11-12沟通了自闭电路,电路为:+24V电源(73端子)电源(62端子)。

由于R4的接入,电路的电阻值降低近一半,流过后圈的电流大于继电器的落下值,继电器可靠吸起。

2.延时时间

以上可见,由于BT和C1组成的脉冲延时电路的存在,使继电器从接通电源到完全吸起经过了一段时间,这段时间就是继电器的缓吸时间。缓吸时间与充电电路的时间参数有关。

C1的电容量越大,充电至单结晶体管BT击穿电压的时间越长,缓吸时间越长。

充电电路的电阻值越大,电容器的充电电流越小,充电时间必然延长,缓吸时间越长。在端子52、61、63、83上分别接入不同阻值的电阻,即获得四种延时。

缓吸时间还与单结晶体管的击穿电压有关,而击穿电压又决定于单结晶体管的分压比,分压比越大,击穿电压越高,缓吸时间越长。

在半导体时间继电器中,C1和单结晶体管选定后,改变延时时间,就靠接入不同的阻值的电阻来完成。

一般情况是,连接端子51—52,为3min;51—61为30s;51—63为13s;51—83为3s。此外,通过端子的不同连接还可获得其他延时时间,如51与61、63相连,为9s;51与61、63、83相连,为2.3s,以满足电路的特殊需要。

3.其他元件的作用

(1)稳压管D2、D3

D2、D3与R3串联后成为稳压电路,稳压值19.5~20.5V,使继电器电源电压在21~27V间变化时保持标准值的吸起时间,以消除电源电压波动对延时的影响。

(2)二极管D1

D1是防止电源极性接错而设的,电源接错时它使电路不通。

(3)二极管D4

D4并在继电器前圈两端,构成继电器断电时产生的反电势产生电路的回路,以免击穿单结晶体管。

(4)电容器C2

C2是单结晶体管第二基极的平滑电容,也是稳压电路的滤波电容,以消除电源杂音对电路延时的干扰。

(5)电阻R5

R5是单结晶体管的基极电阻。

4.特性

JSBXC-850型继电器的电气特性与JWXC-370/480型相同。但有以下补充规定:

(1)继电器的延时误差不能超出标准值的±15%。

(2)在通电至继电器吸起的缓吸时间内,后接点的压力为0.098~0.147N。

5.接点使用

JSBXC-850型继电器的接点编号与无极继电器相同。在图1-32中,除73、62外,时间控制单元的端子号与继电器接点完全相同。除73接+电源,62接-电源及按所需时间连接对应接点外,继电器内部尚需连接1—81、2—13、3—71、4—23、11—51、12—53。因此,可供使用的只有第三、第四组两组接点组和第二组前接点。

另有JSBXC-780型和JSBXC-820型,它们的缓吸时间与JSBXC-850型有所不同,以满足不同电路的需要。

二、JSBXC1-850型时间继电器

JSBXC-850时间继电器采用RC延时电路,在使用中由于电容器老化和环境温度变化,延时时间有漂移,需定期检修和调整其时间常数。

而JSBXC1-850型可编程时间继电器,是新一代的时间继电器,它采用微电子技术,通过单片机软件设定不同的延时时间。它采用动态电路输出,延时精度高(±5%),不需要调整,电路安全可靠,它不改动原时间继电器的外部配线,代用很方便。

JSBXC1-850型时间继电器内部电路如图1-33所示。电路由四部分组成:输入电路、控制电路、电源电路和动态输出电路。

图1-33 JSBXC1-850型时间继电器内部电路

“Ⅰ”为输入部分,经4个光电耦合器IC2-1~IC2-4(5Z1-4型)输入端不同连接,设定不同的延时时间,其连接同JSBXC-850型继电器。光电耦合器起隔离作用,将外部电路和单片机隔离开。当光电耦合器的发光二极管有输入导通时,其光敏三极管就导通。否则,就截止。

“Ⅱ”为控制电路,由IC1(DIP18型)和晶体振荡器JZ及C6、C7等组成。JZ为IC1提供振荡源。当IC1的输入端RB0~RB3其中一个有输入时,通过软件的设定,其输出端RA1~RA3在不同的延时时间后就有序列脉冲输出。在延时过程中发光二极管LED每秒钟闪亮一次。

“Ⅲ”为动态输出部分。当单片机的输出,通过光电耦合器IC3接至MOS管T2(IRF840型)栅极。在序列脉冲的作用下,T2反复导通和截止。T2导通时,对电容器C8充电。T2截止时,C8对C9放电。当C9上电压充至继电器工作值时,通过前圈(370Ω)使继电器吸起。

继电器吸起,其前接点11-12闭合,又使后圈(480Ω)励磁,于是继电器可靠吸起。

“Ⅳ”为电源部分。经73-62输入的电源经D1鉴别极性。C1、R2、C2组成的滤波电路滤除交流成分,三端稳压器T1(7805型)稳压,为单片机提供工作电源。

JSBX1-850型继电器在使用时应注意以下各点:

(1)继电器线圈两端并联有二极管,所以线圈的1、3端应接正电,2、4端接负电。

(2)如果继电器缓吸时间出现误差,应更换控制电路中的晶振或单片机。

(3)如果继电器通电后工作正常,但发光二极管不亮,可更换发光二极管。

(4)如果继电器通电后不吸起,此时若发光二极管每秒闪1次,应检查动态输出电路中的元件是否有损坏的;若发光二极管不闪,应对4部分电路进行分别检查。经检查输入条件正确,则是控制电路板出现故障,建议更换电路板。

JSBXC1-870B01型时间继电器是对JSBXC1-850型的缓吸时间的不同要求而设计的。

此外,还有用于道口信号电路中的JSC-30型时间继电器,它采用了JSBXC1-850型继电器的延时技术,有专用的软件。