Elektroniske tidsrelæer

Elektroniske ure er blevet udviklet til at erstatte dem tidsrelæ med elektromagnetisk og mekanisk forsinkelse… De første elektroniske tidsrelæer blev produceret baseret på transistorkredsløb. Derefter begyndte integrerede kredsløb at blive brugt i elektroniske relæer, og senere var der en overgang til mikrocontrollere.

Generelt er ethvert elektronisk tidsrelæ en enhed, der styres af en input (forsynings)spænding og skifter dens udgangskontakter med en specificeret tidsforsinkelse.

Synkroniseringsblokken for de fleste elektroniske tidsrelæer er baseret på RC-kredsløb (fig. 1, a). Ændringen i spænding over kondensatoren af ​​et RC-kredsløb forbundet til en jævnspændingskilde er beskrevet af en eksponentiel funktion af tiden. Dette gør det muligt, ved at overvåge kondensatorspændingen, at danne de indstillede tidsintervaller, for eksempel fra det øjeblik RC-kredsløbet er tilsluttet kilden, indtil kondensatorspændingen når det specificerede niveau. En eksponentiel funktion bruges også til at aflade den foropladede kondensator i det parallelle RC-kredsløb.Sådanne kredsløb bruges i tidsrelæer, der skal skifte deres kontakter efter et tab af forsyningsspænding.

Ris. 1. Varianter af tidsplaner, der anvendes i elektroniske tidsrelæer

I nogle tidsrelæer bruges ladningen af ​​kondensatoren til RC-kredsløbet med en stabil strøm (fig. 1, b og c). I dette tilfælde ændres spændingen i kondensatoren lineært med tiden, hvilket gør det muligt at få lidt mere nøjagtighed i dannelsen af ​​tidsforsinkelser. Rollen af ​​en stabil strømkilde i sådanne relæer udføres af et elektronisk kredsløb. Tidsrelæer med en stabil strømkilde er dog sværere at implementere og er derfor ikke udbredt.

Opladnings- (afladnings)tiden for et RC-kredsløb i rigtige kredsløb overstiger ikke et par sekunder. Dette skyldes flere forhold. For det første skal modstanden af ​​tidsmodstanden i RC-kredsløbet begrænses (inden for nogle få megaohm), så ladningen på kondensatoren ikke påvirkes af lækstrømmene gennem isoleringsmaterialet på printkortet og indgangsstrømmene af en kredsløb, der styrer spændingen i kondensatoren.

For det andet er det i RC-kredsløbet nødvendigt at bruge kondensatorer med minimal ladningsadsorption. Ellers vil kondensatorens egenskab til at genoprette spændingen på pladerne efter dens kortvarige afladning føre til en fordeling i det tidspunkt, hvor relæet er klar til at fungere igen. Desværre har fremstillede kondensatorer med minimal ladningsadsorption relativt lav kapacitans (i størrelsesordenen nogle få mikrofarader).

Relæer med korte tidsforsinkelser kan implementeres baseret på en enkelt opladnings- (afladnings-) cyklus af RC-kredsløbet.Hvis det er nødvendigt at give lange tidsforsinkelser, er relæerne lavet på basis af flere ladnings-afladningskredsløb i RC-kredsløbet. I sådanne flercyklus-tidsrelæer er RC-kredsløbet inkluderet i et selvoscillerende kredsløb, der giver periodisk ladning-afladning af dens kondensator... For eksempel kan et selvoscillerende kredsløb baseret på et RC-kredsløb implementeres på logiske porte som vist i fig. 1 år

Opladningen og afladningen af ​​kondensatoren C sker gennem modstanden R2 på grund af forskellige spændingsniveauer ved indgangen og udgangen af ​​det inverterende logiske element DD2. Tilstanden af ​​det logiske element DD2 omskiftes af det samme logiske element DD1, men det bruges som et tærskelspændingslegeme (det indses, at de logiske elementer i IC går til tilstanden logisk nul og omvendt ved forskellige niveauer af indgangsspændingen). Ved strømforsyning dannes der således en sekvens af impulser med en nogenlunde stabil periode på udgangen DD2. Ved at tælle udgangsimpulserne fra begyndelsen af ​​det selvoscillerende kredsløb er det muligt at opnå et elektronisk relæ med et stort tidsinterval forsinkelser ved relativt små værdier af tidsstyringskædekonstanten.

Den højeste nøjagtighed leveres af elektroniske tidsrelæer med selvoscillerende kredsløb baseret på kvartsresonatorer (se fig. 1, e).

Brugen af ​​elektroniske komponenter med lav spænding og lav strøm i elektroniske tidsrelæer nødvendiggør brugen af ​​grænseflader med eksterne input- og outputkredsløb i dem.

Strukturelle diagrammer af engangs- og flercyklustidsrelæer er vist i fig. 2, henholdsvis a og b.Begge kredsløb omfatter identiske blokke: en inputkonverter, en enhed til at indstille tidskredsløbet i dets begyndelsestilstand og et executive (output) organ.

Ris. 2. Blokdiagrammer over tidsrelæer

Formålet med indgangskonverteren er at danne en lavspænding med et normaliseret niveau for at drive synkroniseringskredsløbet, samt at skabe de referencepotentialer, der er nødvendige for driften af ​​tærskelorganerne.

Knudepunktet til indstilling af tidskredsløbet i dets begyndelsestilstand er nødvendigt for at bringe alle relæelementerne, der er involveret i dannelsen af ​​tidsforsinkelsen, til en strengt defineret starttilstand. Initialisering af relæet kan udføres enten i slutningen af ​​den foregående cyklus af relæet eller i det øjeblik, hvor relæet er aktiveret.

I enkeltforsinkelsesrelæer justeres tiden enten ved at ændre tidskonstanten for synkroniseringskredsløbet eller ved at ændre tærskelværdien for komparatoren (tærskelorganet), som sammenligner spændingen i synkroniseringskredsens kondensator med indstillingen og virker på output (udøvende) organ.

I flercyklustidsrelæer tilvejebringes forsinkelsen som regel ved at tælle urgeneratorens pulser i pulstælleren og korrigeres (for at kompensere for spredningen af ​​elementernes parametre) ved at ændre tidskonstanten RC -kæder af urgeneratoren. Når forsyningsspændingen tilføres, starter urgeneratoren, og der begynder at komme impulser til tællerens indgang.

Anerkendelse af at nå den nødvendige tilstand af tælleren leveres af et kredsløb til afkodning af dens tilstand baseret på mekaniske kontakter, der indstiller den indstillede værdi.I det øjeblik, hvor et bestemt antal impulser akkumuleres i tælleren, hvilket falder sammen med indstillingen af ​​dekoderen, genereres et styresignal til udgangsstyringsenheden.

Ris. 3. Elektronisk tidsrelæ VL-54

I de senere år er mikrocontroller-baserede elektroniske tidsrelæer blevet implementeret. En mikrocontroller kræver clock-impulser med en tilstrækkelig stabil frekvens for at fungere. Som regel dannes disse impulser af en indbygget oscillator baseret på kvartsresonatorer (fig. 1, e). Når tidsrelæets startsignal modtages, begynder mikrocontrolleren at tælle urimpulserne. I modsætning til elektroniske tidsrelæer baseret på RC-kredsløb, er tidsforsinkelserne for kvartstidsrelæer praktisk talt uafhængige af omgivelsestemperatur og relæforsyningsspænding.

En væsentlig fordel ved et tidsrelæ ved hjælp af mikrocontrollere er evnen til at programmere dem direkte i den samlede enhed. Elektroniske tidsrelæer, der bruger software-fjernede mikrocontrollere, kræver ingen opsætning og begynder at arbejde, så snart der er tilsluttet strøm.

De mest almindelige indendørs elektroniske tidsrelæer: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Halvledertidsrelæer.