Elektronické časové relé

Na ich nahradenie boli vyvinuté elektronické hodinky časové relé s elektromagnetickým a mechanickým oneskorením… Prvé elektronické časové relé boli vyrobené na báze tranzistorových obvodov. Potom sa v elektronických relé začali používať integrované obvody a neskôr došlo k prechodu na mikrokontroléry.

Vo všeobecnosti je každé elektronické časové relé zariadenie ovládané vstupným (napájacím) napätím a spínajúce jeho výstupné kontakty so stanoveným časovým oneskorením.

Synchronizačný blok väčšiny elektronických časových relé je založený na RC obvodoch (obr. 1, a). Zmena napätia na kondenzátore RC obvodu pripojeného k zdroju jednosmerného napätia je opísaná exponenciálnou funkciou času. To umožňuje monitorovaním napätia kondenzátora vytvárať nastavené časové intervaly, napríklad od momentu pripojenia RC obvodu k zdroju, kým napätie kondenzátora nedosiahne špecifikovanú úroveň. Na vybitie vopred nabitého kondenzátora paralelného RC obvodu sa používa aj exponenciálna funkcia.Takéto obvody sa používajú v časových relé, ktoré musia po strate napájacieho napätia spínať svoje kontakty.

Ryža. 1. Varianty časových schém používaných v elektronických časových relé

V niektorých časových relé sa používa nabíjanie kondenzátora RC-obvodu stabilným prúdom (obr. 1, b a c). V tomto prípade sa napätie v kondenzátore mení lineárne s časom, čo umožňuje získať o niečo väčšiu presnosť pri vytváraní časových oneskorení. Úlohu stabilného zdroja prúdu v takýchto relé plní elektronický obvod. Časové relé so stabilným zdrojom prúdu sú však náročnejšie na realizáciu, a preto nie sú veľmi používané.

Doba nabíjania (vybíjania) RC obvodu v reálnych obvodoch nepresahuje niekoľko sekúnd. Je to spôsobené viacerými okolnosťami. Po prvé, odpor časovacieho odporu v RC obvode musí byť obmedzený (v rámci niekoľkých megaohmov), aby náboj na kondenzátore nebol ovplyvnený zvodovými prúdmi cez izolačný materiál dosky plošných spojov a vstupnými prúdmi obvod, ktorý riadi napätie v kondenzátore.

Po druhé, v RC obvode je potrebné použiť kondenzátory s minimálnou adsorpciou náboja. V opačnom prípade vlastnosť kondenzátora obnoviť napätie na doskách po jeho krátkodobom vybití povedie k rozdeleniu v čase, v ktorom je relé opäť pripravené pracovať. Nanešťastie vyrobené kondenzátory s minimálnou adsorpciou náboja majú relatívne nízku kapacitu (rádovo niekoľko mikrofarád).

Relé s krátkym časovým oneskorením je možné realizovať na základe jedného cyklu nabíjania (vybíjania) RC obvodu.Ak je potrebné zabezpečiť dlhé časové oneskorenia, relé sú vyrobené na základe viacnásobných obvodov nabíjania a vybíjania RC obvodu. V takýchto viaccyklových časovacích relé je RC obvod súčasťou samooscilačného obvodu, ktorý poskytuje periodické nabíjanie-vybíjanie jeho kondenzátora... Napríklad samooscilačný obvod založený na RC obvode môže byť realizovaný na logických hradlach, ako je znázornené na obr. 1 rok

K nabíjaniu a vybíjaniu kondenzátora C dochádza cez odpor R2 v dôsledku rozdielnych úrovní napätia na vstupe a výstupe invertujúceho logického prvku DD2. Stav logického prvku DD2 je spínaný rovnakým logickým prvkom DD1, ale je použitý ako prahové napäťové teleso (uskutočňuje sa okolnosť, že logické prvky IO prechádzajú do stavu logickej nuly a naopak, pri rôznych úrovne vstupného napätia). Pri napájaní sa teda na výstupe DD2 vytvorí sekvencia impulzov s pomerne stabilnou periódou.. Počítaním výstupných impulzov od začiatku samooscilačného obvodu je možné získať elektronické relé s veľkým časovým rozsahom. oneskorenia pri relatívne malých hodnotách konštanty časového reťazca.

Najvyššiu presnosť poskytujú elektronické časové relé so samooscilačnými obvodmi na báze kremenných rezonátorov (pozri obr. 1, e).

Použitie nízkonapäťových a nízkoprúdových elektronických komponentov v elektronických časových relé si vyžaduje použitie rozhraní s externými vstupnými a výstupnými obvodmi v nich.

Štrukturálne schémy jednorazových a viaccyklových časových relé sú znázornené na obr. 2, a a b.Oba obvody obsahujú identické bloky: vstupný prevodník, jednotku na nastavenie časového obvodu do počiatočného stavu a výkonný (výstupný) orgán.

Ryža. 2. Blokové schémy časových relé

Účelom vstupného meniča je vytvoriť nízke napätie s normalizovanou úrovňou na napájanie synchronizačného obvodu, ako aj vytvoriť referenčné potenciály potrebné pre činnosť prahových orgánov.

Uzol na nastavenie časového obvodu do počiatočného stavu je potrebný na uvedenie všetkých reléových prvkov podieľajúcich sa na tvorbe časového oneskorenia do presne definovaného počiatočného režimu. Inicializácia relé môže byť vykonaná buď na konci predchádzajúceho cyklu relé alebo v momente, keď je relé pod napätím.

V relé s jedným oneskorením sa čas nastavuje buď zmenou časovej konštanty synchronizačného obvodu alebo zmenou prahu komparátora (prahového orgánu), ktorý porovnáva napätie v kondenzátore synchronizačného obvodu s nastavením a pôsobí na výstupný (výkonný) orgán.

Vo viaccyklových časových relé sa oneskorenie spravidla zabezpečuje počítaním impulzov generátora hodín v počítadle impulzov a koriguje sa (na kompenzáciu rozptylu parametrov prvkov) zmenou časovej konštanty RC. -reťazce generátora hodín. Po privedení napájacieho napätia sa spustí generátor hodín a na vstup počítadla začnú prichádzať impulzy.

Rozpoznanie dosiahnutia požadovaného stavu počítadla zabezpečuje obvod na dekódovanie jeho stavu na základe mechanických spínačov, ktoré nastavujú nastavenú hodnotu.V momente akumulácie určitého počtu impulzov v počítadle, ktorý sa zhoduje s nastavením dekodéra, je generovaný riadiaci signál pre výstupnú výkonnú jednotku.

Ryža. 3. Elektronické časové relé VL-54

V posledných rokoch boli implementované elektronické časové relé na báze mikrokontrolérov. Mikrokontrolér vyžaduje na svoju činnosť hodinové impulzy s dostatočne stabilnou frekvenciou. Spravidla sú tieto impulzy tvorené vstavaným oscilátorom na báze kremenných rezonátorov (obr. 1, e). Keď je prijatý štartovací signál časovacieho relé, mikrokontrolér začne počítať hodinové impulzy. Na rozdiel od elektronických časových relé založených na RC obvodoch sú časové oneskorenia kremenných časových relé prakticky nezávislé od okolitej teploty a napájacieho napätia relé.

Významnou výhodou časového relé pomocou mikrokontrolérov je možnosť ich naprogramovania priamo v zostavenom zariadení. Elektronické časové relé využívajúce softvérovo odstránené mikrokontroléry nevyžadujú žiadne nastavovanie a začnú pracovať hneď po pripojení napájania.

Najbežnejšie vnútorné elektronické časové relé: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Polovodičové časové relé.