Princíp činnosti a typy časových relé

Na spínanie elektrických obvodov za účelom implementácie prevádzkového algoritmu zariadenia, v automatizačných schémach a jednoducho na zapínanie alebo vypínanie s oneskorením - často sa používajú časové relé... Časové relé môžu byť umiestnené ako na báze elektronických prvkov a elektromechanických. V tomto článku budeme hovoriť o elektronických obvodoch časovacieho relé, ktoré sú v dnešnom priemysle rozšírené.

Najprv musíte pochopiť, že časové relé vytvára určité oneskorenie pre prevádzku priamych spínacích zariadení, ktoré môžu byť elektronické aj mechanické. Ale samotný obvod časovacieho relé je taký elektronický časovač.

Vo svojej najjednoduchšej forme, na nastavenie oneskorenia, použite RC obvod, kde sa v procese nabíjania alebo vybíjania kondenzátora cez odpor mení napätie v ňom exponenciálne v čase a určitý RC obvod má určitú časovú konštantu, ktorá závisí od hodnôt odporu a kondenzátora v ňom.

Čím väčšia je kapacita kondenzátora obvodu a čím väčší je odpor rezistora, tým dlhší je proces nabíjania alebo vybíjania kondenzátora, preto sa napätie kondenzátora dlhšie zvyšuje alebo znižuje.

V praxi je jednorazové oneskorenie pomocou RC obvodu obmedzené na 30 sekúnd, je to spôsobené konečným odporom dosky plošných spojov, ale toto obmedzenie neplatí pre relé mikrokontroléra, o ktorom bude reč neskôr.

Aby sme neboli limitovaní časom jediného prechodu v RC-obvode, je potrebné do určitej miery skomplikovať princíp organizácie oneskorenia, urobiť relé viaccyklovým, a to premeniť RC-obvod na RC-generátor a následne spočítajte impulzy z generátora a trvanie impulzu sa opäť nastaví na konštantný čas RC obvodu v generátore. Týmto spôsobom je možné výrazne predĺžiť trvanie oneskorenia v časovom relé.

Presnejší výsledok a vyššia stabilita umožní získať oscilátor nie RC obvodu, ale kremenného rezonátora, pretože kremenný rezonátor má veľmi presnú a stabilnú frekvenciu, ktorá veľmi nezávisí od kolísania vonkajšej teploty. , čo nemôžeme povedať o kondenzátoroch a rezistoroch.

Podľa počtu prevádzkových cyklov sú teda elektronické časové relé podmienene rozdelené na viaccyklové a jednocyklové.

Jednorazový obvod časovacieho relé

V jednorazových obvodoch sa riadiaci signál (ako je stlačenie tlačidla alebo jednoduché privedenie napájania do obvodu) prevedie na zodpovedajúce zariadenie, kde sa úroveň napätia alebo prúdu prevedie na spracovanie v spúšťacom zariadení.

Štartovacie zariadenie vyšle signál do počiatočného nastavovacieho zariadenia, ktoré následne spustí výkonné zariadenie alebo nabije RC-obvod. RC obvody je možné prepínať, čím sa volí čas oneskorenia z dostupného rozsahu.

V procese nabíjania (vybíjania) kondenzátora obvodu napätie v ňom exponenciálne stúpa (klesá), pričom sa neustále porovnáva s referenčným napätím analógového komparátora.

Akonáhle sa napätie kondenzátora dostane nad (pod) referenčné napätie, výstupný menič spustí výkonný obvod. Je zrejmé, že časový interval závisí nielen od časovej konštanty RC-obvodu, ale aj od hodnoty referenčného napätia, ktoré je nastavené na druhom vstupe komparátora.

Obvod viaccyklového časového relé

Reléové schémy pre viaccyklovú synchronizáciu vám umožňujú rozšíriť časový rozsah, pretože, ako je uvedené vyššie, vo viaccyklových schémach sa berie do úvahy niekoľko cyklov činnosti RC obvodu alebo niekoľko cyklov činnosti generátora impulzov, t.j. intervaly sú dlhšie.

Viaccyklové obvody, podobne ako jednocyklové, dostávajú signál zo spúšťača, ale tento signál ide do resetovacieho bloku, kde vráti digitálnu časť do počiatočného stavu nastavenia. Generátor sa potom uvedie do prevádzky a odošle sériu impulzov do počítadla.Počet impulzov napočítaných na počítadle sa porovnáva s počtom nastaveným na digitálnom komparátore, po dosiahnutí zadaného počtu impulzov sa spustí výstupný menič, ktorý spustí výkonný obvod, napríklad výkonový stykač.

Zmenou frekvencie generátora impulzov a hodnoty v digitálnom komparátore (alebo v zjednodušenej verzii výstup počítadla) sa volí čas oneskorenia časového relé. Takéto bloky možno pohodlne implementovať na programovateľných mikrokontroléroch pomocou diskrétnych prvkov alebo digitálnych čipov.

Najjednoduchšie viaccyklové relé teda obsahuje tieto základné bloky: digitálny generátor impulzov so spínacími RC obvodmi, počítadlo impulzov, komparátor môže chýbať a výstup počítadla z vybraného výboja je možné pripojiť priamo na riadiaci obvod. Aplikovaním "resetovania" na digitálnu časť sa časové relé zapne.

Schéma časovacieho relé mikrokontroléra

Dnes sú veľmi bežné časovacie obvody mikrokontrolérov, kde je softvérovo implementovaných veľa blokov. Za hodinové impulzy je zodpovedný kremenný rezonátor a nastavenie času sa nastavuje blokom tlačidiel pripojených k príslušným výstupom, ktorých funkcie sú v programe nakonfigurované ako vstupy.

Na riadiacom výstupe - tranzistorový spínač, ktorý ovláda výkonné zariadenie. Pre indikáciu slúži displej, na ktorom môžete osobne vidieť, ako sa čas odpočítava.

Časové relé mikrokontrolérov sú dnes čoraz populárnejšie kvôli nízkym nákladom na mikrokontroléry, ich malým rozmerom a dostupnosti hardvéru a softvéru.Okrem toho mikrokontroléry spotrebúvajú málo elektriny a ak je takýto dizajn vyvinutý na diskrétnych komponentoch, potom sa ukáže, že je oveľa ťažkopádnejší a s oveľa väčšou energiou.

Pre zmenu časového relé na programovateľnom mikrokontroléri stačí aktualizovať firmvér a nemusíte nič spájkovať. Digitálne rozhrania mikrokontrolérov navyše uľahčujú ich spárovanie s externými indikátormi a klávesmi, ako aj medzi sebou navzájom a s mnohými blokmi rôznych zariadení, nehovoriac o interakcii s počítačom.

Dnešný trend jednoznačne smeruje k širokému využívaniu programovateľných mikrokontrolérov v obvodoch časových relé a automatizácii ako v priemyselnej výrobe, tak aj v bežnom živote.