Elektroniske tidsreleer

Elektroniske klokker er utviklet for å erstatte dem tidsrelé med elektromagnetisk og mekanisk forsinkelse… De første elektroniske tidsreléene ble produsert basert på transistorkretser. Etter det begynte integrerte kretser å bli brukt i elektroniske releer, og senere var det en overgang til mikrokontrollere.

Generelt er ethvert elektronisk tidsrelé en enhet som styres av en inngangsspenning (forsyningsspenning) og bytter utgangskontaktene med en spesifisert tidsforsinkelse.

Synkroniseringsblokken til de fleste elektroniske tidsreleer er basert på RC-kretser (fig. 1, a). Endringen i spenning over kondensatoren til en RC-krets koblet til en likespenningskilde er beskrevet av en eksponentiell funksjon av tid. Dette gjør det mulig, ved å overvåke kondensatorspenningen, å danne de innstilte tidsintervallene, for eksempel fra det øyeblikket RC-kretsen kobles til kilden til kondensatorspenningen når det spesifiserte nivået. En eksponentiell funksjon brukes også til å lade ut den forhåndsladede kondensatoren til den parallelle RC-kretsen.Slike kretser brukes i tidsreléer som må bytte kontakt etter tap av forsyningsspenning.

Ris. 1. Varianter av tidsskjemaer som brukes i elektroniske tidsreleer

I noen tidsreléer brukes ladningen til kondensatoren til RC-kretsen med en stabil strøm (fig. 1, b og c). I dette tilfellet endres spenningen i kondensatoren lineært med tiden, noe som gjør det mulig å få litt mer nøyaktighet i dannelsen av tidsforsinkelser. Rollen til en stabil strømkilde i slike releer utføres av en elektronisk krets. Tidsreleer med en stabil strømkilde er imidlertid vanskeligere å implementere og er derfor ikke mye brukt.

Ladetiden for en RC-krets i ekte kretser overstiger ikke noen få sekunder. Dette skyldes flere forhold. For det første må motstanden til tidsmotstanden i RC-kretsen begrenses (innen noen få megaohm) slik at ladningen på kondensatoren ikke påvirkes av lekkasjestrømmene gjennom isolasjonsmaterialet til kretskortet og inngangsstrømmene til en krets som styrer spenningen i kondensatoren.

For det andre, i RC-kretsen er det nødvendig å bruke kondensatorer med minimal ladningsadsorpsjon. Ellers vil egenskapen til kondensatoren for å gjenopprette spenningen på platene etter dens kortsiktige utladning føre til en fordeling på tidspunktet da reléet er klart til å fungere igjen. Dessverre har produserte kondensatorer med minimal ladningsadsorpsjon relativt lav kapasitans (i størrelsesorden noen få mikrofarader).

Releer med korte tidsforsinkelser kan implementeres basert på en enkelt ladesyklus (utlading) av RC-kretsen.Hvis det er nødvendig å gi lange tidsforsinkelser, er reléene laget på grunnlag av flere lade-utladningskretser i RC-kretsen. I slike flersyklustidsreléer er RC-kretsen inkludert i en selvoscillerende krets som gir periodisk lade-utlading av kondensatoren... For eksempel kan en selvoscillerende krets basert på en RC-krets implementeres på logiske porter som vist i fig. 1 år

Ladingen og utladingen av kondensatoren C skjer gjennom motstanden R2 på grunn av forskjellige spenningsnivåer ved inngangen og utgangen til det inverterende logiske elementet DD2. Tilstanden til det logiske elementet DD2 byttes av det samme logiske elementet DD1, men det brukes som et terskelspenningslegeme (omstendigheten er realisert at de logiske elementene til IC går til tilstanden logisk null og omvendt, ved forskjellige nivåer av inngangsspenningen). Ved strømtilførsel dannes det således en sekvens av pulser med en ganske stabil periode ved utgangen DD2. Ved å telle utgangspulsene fra begynnelsen av den selvoscillerende kretsen er det mulig å få et elektronisk relé med et stort tidsrom forsinkelser ved relativt små verdier av tidstimingskjedekonstanten.

Den høyeste nøyaktigheten leveres av elektroniske tidsreleer med selvoscillerende kretser basert på kvartsresonatorer (se fig. 1, e).

Bruken av lavspennings- og lavstrømselektroniske komponenter i elektroniske tidsreleer nødvendiggjør bruk av grensesnitt med eksterne inngangs- og utgangskretser i dem.

Strukturdiagrammer av engangs- og flersyklustidsreleer er vist i fig. 2, henholdsvis a og b.Begge kretsene inkluderer identiske blokker: en inngangsomformer, en enhet for å sette tidskretsen i sin opprinnelige tilstand, og et utøvende (utgangs) organ.

Ris. 2. Blokkdiagrammer over tidsreleer

Hensikten med inngangsomformeren er å danne en lav spenning med et normalisert nivå for å drive synkroniseringskretsen, samt å skape referansepotensialene som er nødvendige for driften av terskelorganene.

Noden for å sette tidskretsen i sin opprinnelige tilstand er nødvendig for å bringe alle reléelementene som er involvert i dannelsen av tidsforsinkelsen til en strengt definert startmodus. Initialisering av reléet kan gjøres enten ved slutten av forrige syklus av reléet eller i det øyeblikket reléet aktiveres.

I enkeltforsinkelsesreléer justeres tiden enten ved å endre tidskonstanten til synkroniseringskretsen eller ved å endre terskelen til komparatoren (terskelorganet), som sammenligner spenningen i kondensatoren til synkroniseringskretsen med innstillingen og virker på utgangsorganet (utøvende).

I flersyklustidsreleer tilveiebringes forsinkelsen som regel ved å telle pulsene til klokkegeneratoren i pulstelleren og korrigeres (for å kompensere for spredningen av parametrene til elementene) ved å endre tidskonstanten RC -kjeder til klokkegeneratoren. Når forsyningsspenningen tilføres, starter klokkegeneratoren og pulser begynner å komme til inngangen til telleren.

Gjenkjennelse av å nå den nødvendige tilstanden til telleren er gitt av en krets for å dekode dens tilstand basert på mekaniske brytere som setter den innstilte verdien.I øyeblikket av akkumulering i telleren av et visst antall pulser, som faller sammen med innstillingen av dekoderen, genereres et styresignal for utgangsenheten.

Ris. 3. Elektronisk tidsrelé VL-54

De siste årene har mikrokontrollerbaserte elektroniske tidsreleer blitt implementert. En mikrokontroller krever klokkepulser med en tilstrekkelig stabil frekvens for å fungere. Som regel dannes disse pulsene av en innebygd oscillator basert på kvartsresonatorer (fig. 1, e). Når startsignalet for tidsreléet mottas, begynner mikrokontrolleren å telle klokkepulsene. I motsetning til elektroniske tidsreleer basert på RC-kretser, er tidsforsinkelsene til kvartstidsreleer praktisk talt uavhengige av omgivelsestemperatur og reléforsyningsspenning.

En betydelig fordel med et tidsrelé som bruker mikrokontrollere er muligheten til å programmere dem direkte i den sammensatte enheten. Elektroniske tidsreleer som bruker programvare-fjernede mikrokontrollere krever ingen oppsett og begynner å fungere så snart strømmen er koblet til.

De vanligste innendørs elektroniske tidsreléene: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Tidsreléer for halvledere.