Funktionsprincippet og typer af tidsrelæer

Til at skifte elektriske kredsløb for at implementere udstyrets driftsalgoritme, i automatiseringsordninger og simpelthen til at tænde eller slukke med en forsinkelse - de bruges ofte tidsrelæer... Tidsrelæer kan lokaliseres både på basis af elektroniske elementer og af elektromekaniske. I denne artikel vil vi tale om elektroniske tidsrelækredsløb, der er udbredt i nutidens industri.

Først og fremmest skal du forstå, at tidsrelæet skaber en vis forsinkelse for driften af ​​direkte skifteenheder, som kan være både elektroniske og mekaniske. Men selve tidsrelækredsløbet er sådan en elektronisk timer.

I sin enkleste form, for at indstille forsinkelsen, skal du bruge et RC-kredsløb, hvor i processen med at oplade eller aflade en kondensator gennem en modstand, ændres spændingen i den eksponentielt over tid, og et bestemt RC-kredsløb har en vis tidskonstant, der afhænger af modstanden og kondensatorværdierne i den.

Jo større kapacitansen af ​​kredsløbskondensatoren og jo større modstanden af ​​modstanden, jo længere er processen med at oplade eller aflade kondensatoren, derfor jo længere stiger eller falder kondensatorspændingen.

I praksis er engangsforsinkelsen ved brug af et RC-kredsløb begrænset til 30 sekunder, dette skyldes den endelige modstand på printkortet, men denne begrænsning gælder ikke for mikrocontroller-relæer, som vil blive diskuteret senere.

For ikke at være begrænset af tidspunktet for en enkelt overgang i RC-kredsløbet, er det nødvendigt at komplicere princippet om at organisere forsinkelsen til en vis grad, at gøre relæet multi-cyklus, nemlig at gøre RC-kredsløbet til en RC-generator og derefter tælle pulserne fra generatoren og pulsvarigheden vil igen blive sat til en konstant tid for RC-kredsløbet i generatoren. På denne måde kan varigheden af ​​forsinkelsen i tidsrelæet øges markant.

Et mere nøjagtigt resultat og højere stabilitet vil gøre det muligt at opnå en oscillator ikke af et RC-kredsløb, men af ​​en kvartsresonator, fordi kvartsresonatoren har en meget nøjagtig og stabil frekvens, der ikke afhænger meget af udsvingene i den eksterne temperatur. , som ikke kan sige om kondensatorer og modstande.

I henhold til antallet af driftscyklusser er elektroniske tidsrelæer således betinget opdelt i multicyklus og enkeltcyklus.

One-shot tidsrelækredsløb

I one-shot kredsløb konverteres et styresignal (såsom at trykke på en knap eller blot at tilføre strøm til kredsløbet) til en matchende enhed, hvor spændingen eller strømniveauet konverteres til behandling i triggerenheden.

Startenheden sender et signal til den indledende opsætningsenhed, som igen starter den udøvende enhed eller oplader RC-kredsløbet. RC-kredsløb kan skiftes, og dermed vælges forsinkelsestiden fra det tilgængelige område.

I processen med at oplade (aflade) kredsløbets kondensator stiger (falder) spændingen i den eksponentielt, mens den kontinuerligt sammenlignes med referencespændingen for den analoge komparator.

Så snart kondensatorspændingen går over (under) referencespændingen, vil udgangskonverteren starte executive-kredsløbet. Det er klart, at tidsintervallet ikke kun afhænger af tidskonstanten for RC-kredsløbet, men også af værdien af ​​referencespændingen, der er indstillet ved den anden indgang på komparatoren.

Multi-cyklus tidsrelækredsløb

Relæskemaer til flercyklussynkronisering giver dig mulighed for at udvide tidsområdet, da der, som nævnt ovenfor, i multicyklusskemaer tages hensyn til flere driftscyklusser af RC-kredsløbet eller flere driftscyklusser af impulsgeneratoren, dvs. intervallerne er længere.

Multi-cyklus kredsløb, som enkelt-cyklus, modtager et signal fra triggeren, men dette signal går til nulstillingsblokken, hvor det returnerer den digitale del til sin oprindelige indstillingstilstand. Generatoren sættes derefter i drift og sender en række impulser til tælleren.Antallet af pulser talt på tælleren sammenlignes med tallet indstillet på den digitale komparator, efter at have nået det specificerede antal pulser udløses udgangskonverteren som vil starte executive kredsløbet, for eksempel en effektkontaktor.

Ved at ændre frekvensen af ​​impulsgeneratoren og værdien i den digitale komparator (eller i en forenklet version, udgangen af ​​tælleren), vælges forsinkelsestiden for tidsrelæet. Sådanne blokke kan bekvemt implementeres på programmerbare mikrocontrollere ved hjælp af diskrete elementer eller digitale chips.

Så det enkleste flercyklusrelæ inkluderer følgende grundlæggende blokke: en digital impulsgenerator med skiftende RC-kredsløb, en impulstæller, en komparator kan være fraværende, og udgangen fra tælleren fra den valgte udledning kan tilsluttes direkte til en styrekredsløb. Ved at anvende "reset" til den digitale del, tænder tidsrelæet.

Mikrocontroller timing relæ diagram

I dag er mikrocontroller timing kredsløb meget almindelige, hvor mange blokke er implementeret i software. En kvartsresonator er ansvarlig for urimpulserne, og tidsindstillingen indstilles af en blok knapper forbundet med de tilsvarende udgange, hvis funktioner er konfigureret i programmet som indgange.

Ved kontroludgangen - transistorkontakt, som styrer den udøvende enhed. Til indikation er der et display, hvor du personligt kan se, hvordan tiden tæller ned.

Mikrocontrollers tidsrelæer er stadig mere populære i dag på grund af de lave omkostninger ved mikrocontrollere, deres lille størrelse og tilgængeligheden af ​​hardware og software.Derudover bruger mikrocontrollere lidt elektricitet, og hvis et sådant design er udviklet på diskrete komponenter, så vil det vise sig at være meget mere besværligt og med meget mere energi.

For at ændre tidsrelæet på en programmerbar mikrocontroller er det nok at opdatere firmwaren, og du behøver ikke at lodde noget. Derudover gør de digitale grænseflader på mikrocontrollere det nemt at parre dem med eksterne indikatorer og taster, såvel som med hinanden og med mange blokke af forskelligt udstyr, for ikke at nævne interaktion med en computer.

Dagens trend er utvetydigt rettet mod den udbredte brug af programmerbare mikrocontrollere i timing relækredsløb og automatisering både i industriel produktion og i hverdagen.