Načelo delovanja in vrste časovnih relejev

Za preklop električnih tokokrogov za izvajanje algoritma delovanja opreme, v shemah avtomatizacije in preprosto za vklop ali izklop z zamikom - pogosto se uporabljajo časovni releji ... Časovni releji se lahko nahajajo tako na podlagi elektronskih elementov in elektromehanskih. V tem članku bomo govorili o vezjih elektronskih časovnih relejev, ki so zelo razširjena v današnji industriji.

Najprej morate razumeti, da časovni rele ustvarja določeno zakasnitev za delovanje neposrednih stikalnih naprav, ki so lahko elektronske in mehanske. Toda samo vezje časovnega releja je takšen elektronski časovnik.

V najpreprostejši obliki za nastavitev zakasnitve uporabimo RC vezje, kjer se v procesu polnjenja ali praznjenja kondenzatorja skozi upor napetost v njem spreminja eksponentno skozi čas, določeno RC-vezje pa ima določeno časovno konstanto, ki odvisno od vrednosti upora in kondenzatorja v njem.

Večja kot je kapacitivnost kondenzatorja vezja in večji kot je upor upora, daljši je proces polnjenja ali praznjenja kondenzatorja, zato dlje narašča ali pada napetost kondenzatorja.

V praksi je enkratna zakasnitev z uporabo vezja RC omejena na 30 sekund, to je posledica končnega upora tiskanega vezja, vendar ta omejitev ne velja za mikrokrmilniške releje, o katerih bo govora kasneje.

Da ne bi bili omejeni s časom enega samega prehoda v RC-vezju, je treba do neke mere zakomplicirati načelo organizacije zakasnitve, da bi rele naredil več ciklov, in sicer spremeniti RC-vezje v RC-generator in nato preštejte impulze iz generatorja, trajanje impulza pa bo ponovno nastavljeno na konstanten čas RC vezja v generatorju. Na ta način se lahko znatno poveča trajanje zakasnitve časovnega releja.

Natančnejši rezultat in večja stabilnost bosta omogočila pridobitev oscilatorja ne iz RC vezja, temveč iz kvarčnega resonatorja, saj ima kvarčni resonator zelo natančno in stabilno frekvenco, ki ni odvisna veliko od nihanj zunanje temperature. , kar pa ne moremo reči za kondenzatorje in upore.

Tako so elektronski časovni releji glede na število delovnih ciklov pogojno razdeljeni na večciklične in enociklične.

Enkratno vezje časovnega releja

V enosmernih tokokrogih se krmilni signal (kot je pritisk na gumb ali preprosto napajanje vezja) pretvori v ujemajočo se napravo, kjer se napetost ali tokovna raven pretvori za obdelavo v sprožilni napravi.

Zagonska naprava pošlje signal napravi za začetno nastavitev, ta pa zažene izvršilno napravo ali napolni RC-vezje. RC vezja je mogoče preklopiti in tako izbrati čas zakasnitve iz razpoložljivega območja.

V procesu polnjenja (praznjenja) kondenzatorja vezja napetost v njem eksponentno narašča (pada), medtem ko se nenehno primerja z referenčno napetostjo analognega primerjalnika.

Takoj ko napetost kondenzatorja preseže (pod) referenčno napetost, bo izhodni pretvornik zagnal izvršilno vezje. Očitno je, da časovni interval ni odvisen le od časovne konstante RC-vezja, ampak tudi od vrednosti referenčne napetosti, ki je nastavljena na drugem vhodu primerjalnika.

Večciklično vezje časovnega releja

Relejne sheme za večciklično sinhronizacijo vam omogočajo razširitev časovnega razpona, saj se, kot je navedeno zgoraj, v večcikličnih shemah upošteva več ciklov delovanja RC vezja ali več ciklov delovanja impulznega generatorja, tj. intervali so daljši.

Vezja z več cikli, tako kot vezja z enim ciklom, prejmejo signal od sprožilca, vendar gre ta signal v blok ponastavitve, kjer vrne digitalni del v prvotno nastavljeno stanje. Generator se nato zažene in pošlje niz impulzov na števec.Število impulzov, preštetih na števcu, se primerja s številom, nastavljenim na digitalnem primerjalniku, po dosegu določenega števila impulzov se sproži izhodni pretvornik, ki zažene izvršilno vezje, na primer močnostni kontaktor.

S spreminjanjem frekvence generatorja impulzov in vrednosti v digitalnem primerjalniku (ali v poenostavljeni različici izhod števca) se izbere čas zakasnitve časovnega releja. Takšne bloke je mogoče priročno implementirati na programabilnih mikrokontrolerjih z uporabo diskretnih elementov ali digitalnih čipov.

Torej, najpreprostejši večciklični rele vključuje naslednje osnovne bloke: digitalni generator impulzov s preklopnimi RC-vezji, števec impulzov, primerjalnik je lahko odsoten, izhod števca iz izbrane razelektritve pa je mogoče priključiti neposredno na krmilno vezje. Z uporabo "reset" na digitalnem delu se časovni rele vklopi.

Diagram časovnega releja mikrokrmilnika

Danes so mikrokrmilniška časovna vezja zelo pogosta, kjer je veliko blokov implementiranih v programski opremi. Za taktne impulze je odgovoren kvarčni resonator, nastavitev časa pa nastavi blok gumbov, povezanih z ustreznimi izhodi, katerih funkcije so v programu konfigurirane kot vhodi.

Na krmilnem izhodu — tranzistorsko stikalo, ki nadzoruje izvršilno napravo. Za indikacijo je na voljo zaslon, kjer lahko osebno vidite, kako se odšteva čas.

Mikrokrmilniški časovni releji so danes vse bolj priljubljeni zaradi nizkih stroškov mikrokrmilnikov, njihove majhnosti ter razpoložljivosti strojne in programske opreme.Poleg tega mikrokontrolerji porabijo malo električne energije in če je takšna zasnova razvita na diskretnih komponentah, se bo izkazala za veliko bolj okorno in z veliko več energije.

Če želite spremeniti časovni rele na programabilnem mikrokrmilniku, je dovolj, da posodobite vdelano programsko opremo in vam ni treba ničesar spajkati. Poleg tega digitalni vmesniki mikrokontrolerjev olajšajo njihovo povezovanje z zunanjimi indikatorji in tipkami, pa tudi med seboj in s številnimi bloki različne opreme, da ne omenjamo interakcije z računalnikom.

Današnji trend je nedvoumno usmerjen v široko uporabo programabilnih mikrokrmilnikov v vezjih časovnih relejev in avtomatizaciji tako v industrijski proizvodnji kot v vsakdanjem življenju.