Relee electronice de timp

Ceasurile electronice au fost dezvoltate pentru a le înlocui releu de timp cu întârziere electromagnetică și mecanică… Primele relee electronice de timp au fost produse pe baza circuitelor de tranzistori. După aceea, circuitele integrate au început să fie utilizate în releele electronice, iar mai târziu a avut loc o tranziție la microcontrolere.

În general, orice releu electronic de timp este un dispozitiv controlat de o tensiune de intrare (de alimentare) și care comută contactele sale de ieșire cu o întârziere specificată.

Blocul de sincronizare al majorității releelor ​​electronice de timp se bazează pe circuite RC (Fig. 1, a). Modificarea tensiunii pe condensatorul unui circuit RC conectat la o sursă de tensiune DC este descrisă de o funcție exponențială a timpului. Acest lucru permite, prin monitorizarea tensiunii condensatorului, să se formeze intervalele de timp setate, de exemplu, din momentul în care circuitul RC este conectat la sursă până când tensiunea condensatorului atinge nivelul specificat. O funcție exponențială este, de asemenea, utilizată pentru a descărca condensatorul preîncărcat al circuitului RC paralel.Astfel de circuite sunt utilizate în releele de timp care trebuie să-și schimbe contactele după o pierdere a tensiunii de alimentare.

Orez. 1. Variante ale schemelor de temporizare utilizate în releele electronice de timp

În unele relee de timp, încărcarea condensatorului circuitului RC este utilizată cu un curent stabil (Fig. 1, b și c). În acest caz, tensiunea din condensator se modifică liniar cu timpul, ceea ce face posibilă obținerea unei precizii puțin mai mari în formarea întârzierilor de timp. Rolul unei surse de curent stabile în astfel de relee este îndeplinit de un circuit electronic. Cu toate acestea, releele de timp cu o sursă de curent stabilă sunt mai dificil de implementat și, prin urmare, nu sunt utilizate pe scară largă.

Timpul de încărcare (descărcare) al unui circuit RC în circuite reale nu depășește câteva secunde. Acest lucru se datorează mai multor circumstanțe. În primul rând, rezistența rezistorului de temporizare din circuitul RC trebuie limitată (în termen de câțiva megaohmi), astfel încât încărcarea condensatorului să nu fie afectată de curenții de scurgere prin materialul izolator al plăcii de circuit imprimat și de curenții de intrare ale unui circuit care controlează tensiunea din condensator.

În al doilea rând, în circuitul RC este necesar să se utilizeze condensatori cu absorbție minimă a sarcinii. În caz contrar, proprietatea condensatorului de a restabili tensiunea pe plăci după descărcarea sa pe termen scurt va duce la o distribuție în timpul în care releul este gata să funcționeze din nou. Din păcate, condensatoarele fabricate cu adsorbție minimă de sarcină au o capacitate relativ scăzută (de ordinul câtorva microfarad).

Releele cu întârzieri scurte pot fi implementate pe baza unui singur ciclu de încărcare (descărcare) al circuitului RC.Dacă este necesar să se asigure întârzieri lungi, releele sunt realizate pe baza mai multor circuite de încărcare-descărcare ale circuitului RC. În astfel de relee de temporizare multiciclu, circuitul RC este inclus într-un circuit auto-oscilant care oferă periodic încărcare-descărcare a condensatorului său... De exemplu, un circuit auto-oscilant bazat pe un circuit RC poate fi implementat pe porți logice așa cum se arată în Fig. 1 an

Încărcarea și descărcarea condensatorului C are loc prin rezistorul R2 datorită diferitelor niveluri de tensiune la intrarea și ieșirea elementului logic inversor DD2. Starea elementului logic DD2 este comutată de același element logic DD1, dar este folosit ca corp de tensiune de prag (se realizează circumstanța că elementele logice ale CI merg la starea zero logic și invers, la diferite nivelurile tensiunii de intrare). Astfel, la alimentare, la ieșirea DD2 se formează o secvență de impulsuri cu o perioadă destul de stabilă.Prin numărarea impulsurilor de ieșire de la începutul circuitului auto-oscilant, se poate obține un releu electronic cu o gamă largă de timp. întârzieri la valori relativ mici ale constantei lanțului de timp.

Cea mai mare precizie este asigurată de releele electronice de timp cu circuite auto-oscilante bazate pe rezonatoare de cuarț (vezi Fig. 1, e).

Utilizarea componentelor electronice de joasă tensiune și curent scăzut în releele electronice de timp necesită utilizarea de interfețe cu circuite externe de intrare și ieșire în acestea.

Diagramele structurale ale releelor ​​de timp unice și multicicluale sunt prezentate în fig. 2, a și, respectiv, b.Ambele circuite includ blocuri identice: un convertor de intrare, o unitate pentru setarea circuitului de timp în starea sa inițială și un corp executiv (ieșire).

Orez. 2. Scheme bloc ale releelor ​​de timp

Scopul convertorului de intrare este de a forma o tensiune joasă cu un nivel normalizat pentru a alimenta circuitul de sincronizare, precum și de a crea potențialele de referință necesare funcționării organelor de prag.

Nodul pentru setarea circuitului de timp în starea sa inițială este necesar pentru a aduce toate elementele releului implicate în formarea întârzierii într-un mod inițial strict definit. Initializarea releului se poate face fie la sfarsitul ciclului anterior al releului, fie in momentul in care releul este alimentat.

În releele cu o singură întârziere, timpul este reglat fie prin modificarea constantei de timp a circuitului de sincronizare, fie prin modificarea pragului comparatorului (organului de prag), care compară tensiunea din condensatorul circuitului de sincronizare cu setarea și acționează asupra organul de ieșire (executiv).

În releele de timp cu mai multe cicluri, întârzierea, de regulă, este asigurată prin numărarea impulsurilor generatorului de ceas în contorul de impulsuri și este corectată (pentru a compensa dispersia parametrilor elementelor) prin modificarea constantei de timp RC -lanturi ale generatorului de ceas. Când se aplică tensiunea de alimentare, generatorul de ceas pornește și impulsurile încep să sosească la intrarea contorului.

Recunoașterea atingerii stării cerute a contorului este asigurată de un circuit pentru decodarea stării acestuia pe baza comutatoarelor mecanice care stabilesc valoarea setată.În momentul acumulării în contor a unui anumit număr de impulsuri, care coincide cu setarea decodorului, este generat un semnal de control pentru unitatea executivă de ieșire.

Orez. 3. Releu electronic de timp VL-54

În ultimii ani, au fost implementate relee electronice de timp bazate pe microcontrolere. Un microcontroler necesită impulsuri de ceas cu o frecvență suficient de stabilă pentru a funcționa. De regulă, aceste impulsuri sunt formate de un oscilator încorporat bazat pe rezonatoare de cuarț (Fig. 1, e). Când semnalul de pornire al releului de temporizare este primit, microcontrolerul începe să numere impulsurile ceasului. Spre deosebire de releele electronice de timp bazate pe circuite RC, întârzierile de timp ale releelor ​​de timp de cuarț sunt practic independente de temperatura ambiantă și de tensiunea de alimentare a releului.

Un avantaj semnificativ al unui releu de timp care utilizează microcontrolere este capacitatea de a le programa direct în dispozitivul asamblat. Releele electronice de timp care folosesc microcontrolere eliminate de software nu necesită configurare și încep să funcționeze de îndată ce este aplicată alimentarea.

Cele mai comune relee de timp electronice de interior: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Relee de timp semiconductoare.