Principiul de funcționare și tipuri de relee de timp

Pentru comutarea circuitelor electrice în vederea implementării algoritmului de funcționare al echipamentului, în scheme de automatizare și pur și simplu pentru pornirea sau oprirea cu întârziere - sunt adesea folosite relee de timp... Releele de timp pot fi amplasate atât pe baza elementelor electronice. și de electromecanic. În acest articol vom vorbi despre circuitele electronice de relee de sincronizare care sunt larg răspândite în industria de astăzi.

În primul rând, trebuie să înțelegeți că releul de timp creează o anumită întârziere pentru funcționarea dispozitivelor de comutare directă, care poate fi atât electronică, cât și mecanică. Dar circuitul releului de sincronizare în sine este un astfel de temporizator electronic.

În cea mai simplă formă, pentru a seta întârzierea, utilizați un circuit RC, unde în procesul de încărcare sau descărcare a unui condensator printr-un rezistor, tensiunea din acesta se modifică exponențial în timp, iar un anumit circuit RC are o anumită constantă de timp care depinde de valorile rezistenței și condensatorului din acesta.

Cu cât este mai mare capacitatea condensatorului circuitului și cu cât rezistența rezistorului este mai mare, cu atât procesul de încărcare sau descărcare a condensatorului este mai lung, prin urmare, cu atât tensiunea condensatorului crește sau scade mai mult.

În practică, întârzierea unică prin utilizarea unui circuit RC este limitată la 30 de secunde, aceasta se datorează rezistenței finale a plăcii de circuit imprimat, dar această limitare nu se aplică releelor ​​microcontrolerului, despre care vor fi discutate mai târziu.

Pentru a nu fi limitat de timpul unei singure tranziții în circuitul RC, este necesar să se complice într-o oarecare măsură principiul organizării întârzierii, să facă releul multiciclu, și anume să se transforme circuitul RC în un generator RC și apoi numărați impulsurile de la generator și durata impulsului va fi din nou setată la un timp constant al circuitului RC din generator. În acest fel, durata întârzierii în releul de timp poate fi mărită semnificativ.

Un rezultat mai precis și o stabilitate mai mare va face posibilă obținerea unui oscilator nu al unui circuit RC, ci al unui rezonator cu cuarț, deoarece rezonatorul cu cuarț are o frecvență foarte precisă și stabilă care nu depinde foarte mult de fluctuațiile temperaturii exterioare. , care nu să spunem despre condensatori și rezistențe.

Astfel, în funcție de numărul de cicluri de funcționare, releele electronice de timp sunt împărțite condiționat în mai multe cicluri și cu un singur ciclu.

Circuit de releu de sincronizare unic

În circuitele one-shot, un semnal de control (cum ar fi apăsarea unui buton sau pur și simplu aplicarea puterii circuitului) este convertit într-un dispozitiv de potrivire în care nivelul de tensiune sau curent este convertit pentru procesare în dispozitivul de declanșare.

Dispozitivul de pornire trimite un semnal către dispozitivul de configurare inițială, care, la rândul său, pornește dispozitivul executiv sau încarcă circuitul RC. Circuitele RC pot fi comutate, selectând astfel timpul de întârziere din intervalul disponibil.

În procesul de încărcare (descărcare) a condensatorului circuitului, tensiunea din acesta crește (scade) exponențial, în timp ce este în mod continuu comparată cu tensiunea de referință a comparatorului analogic.

De îndată ce tensiunea condensatorului depășește (sub) tensiunea de referință, convertorul de ieșire va porni circuitul executiv. În mod evident, intervalul de timp depinde nu numai de constanta de timp a circuitului RC, ci și de valoarea tensiunii de referință care este setată la a doua intrare a comparatorului.

Circuit de releu de sincronizare multiciclu

Schemele de relee pentru sincronizarea cu mai multe cicluri vă permit să extindeți intervalul de timp, deoarece, după cum sa menționat mai sus, în schemele cu mai multe cicluri, sunt luate în considerare mai multe cicluri de funcționare ale circuitului RC sau mai multe cicluri de funcționare ale generatorului de impulsuri, de exemplu. intervalele sunt mai lungi.

Circuitele cu mai multe cicluri, ca și cele cu un singur ciclu, primesc un semnal de la declanșator, dar acest semnal ajunge la blocul de resetare, unde readuce partea digitală la starea de setare inițială. Generatorul este apoi pus în funcțiune, trimițând o serie de impulsuri la contor.Numărul de impulsuri numărate pe contor este comparat cu numărul setat pe comparatorul digital, după atingerea numărului specificat de impulsuri este declanșat convertorul de ieșire care va porni circuitul executiv, de exemplu un contactor de putere.

Prin modificarea frecvenței generatorului de impulsuri și a valorii în comparatorul digital (sau într-o versiune simplificată, ieșirea contorului), se selectează timpul de întârziere al releului de timp. Astfel de blocuri pot fi implementate convenabil pe microcontrolere programabile folosind elemente discrete sau cipuri digitale.

Deci, cel mai simplu releu multiciclu include următoarele blocuri de bază: un generator digital de impulsuri cu circuite RC de comutare, un contor de impulsuri, un comparator poate fi absent, iar ieșirea contorului de la descărcarea selectată poate fi conectată direct la un circuit de control. Aplicând „resetare” părții digitale, releul de timp se pornește.

Diagrama releului de sincronizare al microcontrolerului

Astăzi, circuitele de sincronizare ale microcontrolerelor sunt foarte comune, unde multe blocuri sunt implementate în software. Un rezonator cu cuarț este responsabil pentru impulsurile ceasului, iar setarea orei este setată de un bloc de butoane conectate la ieșirile corespunzătoare, ale căror funcții sunt configurate în program ca intrări.

La ieșirea de control - comutator tranzistor, care controlează dispozitivul executiv. Pentru indicație, există un afișaj unde puteți vedea personal cum se numără timpul.

Releele de timp ale microcontrollerelor sunt din ce în ce mai populare astăzi datorită costului scăzut al microcontrolerelor, dimensiunilor reduse ale acestora și disponibilității hardware și software.În plus, microcontrolerele consumă puțină energie electrică, iar dacă un astfel de design este dezvoltat pe componente discrete, atunci se va dovedi a fi mult mai greoaie și cu mult mai multă energie.

Pentru a schimba releul de timp pe un microcontroler programabil, este suficient să actualizați firmware-ul și nu trebuie să lipiți nimic. În plus, interfețele digitale ale microcontrolerelor facilitează împerecherea acestora cu indicatoare și chei externe, precum și între ele și cu multe blocuri de echipamente diferite, ca să nu mai vorbim de interacțiunea cu un computer.

Tendința de astăzi vizează fără echivoc utilizarea pe scară largă a microcontrolerelor programabile în circuitele relee de temporizare și automatizări atât în ​​producția industrială, cât și în viața de zi cu zi.