Elektronski časovni releji

Za njihovo zamenjavo so bile razvite elektronske ure časovni rele z elektromagnetno in mehansko zakasnitvijo… Prvi elektronski časovni releji so bili izdelani na osnovi tranzistorskih vezij. Po tem so se integrirana vezja začela uporabljati v elektronskih relejih, kasneje pa je prišlo do prehoda na mikrokontrolerje.

Na splošno je vsak elektronski časovni rele naprava, ki jo krmili vhodna (napajalna) napetost in preklopi svoje izhodne kontakte z določeno časovno zakasnitvijo.

Sinhronizacijski blok večine elektronskih časovnih relejev temelji na vezjih RC (slika 1, a). Sprememba napetosti na kondenzatorju RC vezja, priključenega na vir enosmerne napetosti, je opisana z eksponentno funkcijo časa. To omogoča s spremljanjem napetosti kondenzatorja oblikovanje nastavljenih časovnih intervalov, na primer od trenutka, ko je vezje RC priključeno na vir, dokler napetost kondenzatorja ne doseže določene ravni. Eksponentna funkcija se uporablja tudi za praznjenje predhodno napolnjenega kondenzatorja vzporednega vezja RC.Takšna vezja se uporabljajo v časovnih relejih, ki morajo preklopiti svoje kontakte po izgubi napajalne napetosti.

riž. 1. Variante časovnih shem, ki se uporabljajo v elektronskih časovnih relejih

V nekaterih časovnih relejih se polnjenje kondenzatorja RC-vezja uporablja s stabilnim tokom (sl. 1, b in c). V tem primeru se napetost v kondenzatorju spreminja linearno s časom, kar omogoča nekoliko večjo natančnost pri oblikovanju časovnih zakasnitev. Vlogo stabilnega tokovnega vira v takih relejih opravlja elektronsko vezje. Časovne releje s stabilnim virom toka pa je težje izvesti in zato niso v široki uporabi.

Čas polnjenja (praznjenja) vezja RC v realnih vezjih ne presega nekaj sekund. To je posledica več okoliščin. Prvič, upornost časovnega upora v vezju RC mora biti omejena (znotraj nekaj megaomov), tako da na naboj kondenzatorja ne vplivajo uhajajoči tokovi skozi izolacijski material tiskanega vezja in vhodni tokovi vezje, ki uravnava napetost v kondenzatorju.

Drugič, v vezju RC je treba uporabiti kondenzatorje z minimalno adsorpcijo naboja. V nasprotnem primeru bo lastnost kondenzatorja, da obnovi napetost na ploščah po kratkotrajni izpraznitvi, povzročila porazdelitev v času, ko je rele ponovno pripravljen za delo. Na žalost imajo proizvedeni kondenzatorji z minimalno adsorpcijo naboja relativno nizko kapacitivnost (reda nekaj mikrofaradov).

Releji s kratkimi časovnimi zamiki se lahko izvedejo na podlagi enega cikla polnjenja (praznjenja) vezja RC.Če je treba zagotoviti dolge časovne zakasnitve, so releji izdelani na podlagi več krogov polnjenja in praznjenja vezja RC. V takšnih večcikličnih časovnih relejih je vezje RC vključeno v samooscilirajoče vezje, ki zagotavlja periodične polnjenje-praznjenje njegovega kondenzatorja... Na primer, samonihajno vezje, ki temelji na vezju RC, je mogoče implementirati na logičnih vratih, kot je prikazano na sl. 1 leto

Polnjenje in praznjenje kondenzatorja C poteka skozi upor R2 zaradi različnih nivojev napetosti na vhodu in izhodu invertirajočega logičnega elementa DD2. Stanje logičnega elementa DD2 preklaplja isti logični element DD1, vendar se uporablja kot telo mejne napetosti (uresničuje se okoliščina, da gredo logični elementi IC v stanje logične ničle in obratno, pri različnih ravni vhodne napetosti). Tako se pri napajanju na izhodu DD2 oblikuje zaporedje impulzov s precej stabilno periodo.S štetjem izhodnih impulzov od začetka samooscilirajočega vezja je mogoče dobiti elektronski rele z velikim časovnim razponom zamude pri relativno majhnih vrednostih konstante časovne verige.

Najvišjo natančnost zagotavljajo elektronski časovni releji s samooscilirajočimi vezji na osnovi kvarčnih resonatorjev (glej sliko 1, e).

Uporaba nizkonapetostnih in nizkotokovnih elektronskih komponent v elektronskih časovnih relejih zahteva uporabo vmesnikov z zunanjimi vhodnimi in izhodnimi vezji v njih.

Strukturni diagrami enkratnih in večcikličnih časovnih relejev so prikazani na sl. 2, a oziroma b.Oba vezja vključujeta enake bloke: vhodni pretvornik, enoto za nastavitev časovnega vezja v začetno stanje in izvršilno (izhodno) telo.

riž. 2. Blokovne sheme časovnih relejev

Namen vhodnega pretvornika je oblikovati nizko napetost z normaliziranim nivojem za napajanje sinhronizacijskega vezja, pa tudi ustvariti referenčne potenciale, potrebne za delovanje mejnih organov.

Vozlišče za nastavitev časovnega vezja v začetnem stanju je potrebno, da se vsi relejni elementi, ki sodelujejo pri oblikovanju časovne zakasnitve, privedejo do strogo določenega začetnega načina. Inicializacija releja se lahko izvede na koncu prejšnjega cikla releja ali v trenutku, ko je rele pod napetostjo.

Pri relejih z enojno zakasnitvijo se čas prilagodi bodisi s spremembo časovne konstante sinhronizacijskega vezja bodisi s spremembo praga primerjalnika (pragovnega organa), ki primerja napetost v kondenzatorju sinhronizacijskega vezja z nastavitvijo in deluje na izhodni (izvršni) organ.

V večcikličnih časovnih relejih se zakasnitev praviloma zagotovi s štetjem impulzov generatorja ure v števcu impulzov in se popravi (za kompenzacijo disperzije parametrov elementov) s spreminjanjem časovne konstante RC -verige generatorja ure. Ko je napajalna napetost, se zažene taktni generator in impulzi začnejo prihajati na vhod števca.

Prepoznavanje doseganja želenega stanja števca omogoča vezje za dekodiranje njegovega stanja na podlagi mehanskih stikal, ki nastavljajo nastavljeno vrednost.V trenutku kopičenja v števcu določenega števila impulzov, ki sovpada z nastavitvijo dekoderja, se ustvari krmilni signal za izhodno izvršilno enoto.

riž. 3. Elektronski časovni rele VL-54

V zadnjih letih so bili implementirani elektronski časovni releji na osnovi mikrokrmilnikov. Mikrokrmilnik za delovanje potrebuje taktne impulze z dovolj stabilno frekvenco. Praviloma te impulze tvori vgrajen oscilator na osnovi kvarčnih resonatorjev (slika 1, e). Ko je prejet signal za zagon časovnega releja, začne mikrokrmilnik šteti taktne impulze. Za razliko od elektronskih časovnih relejev, ki temeljijo na RC vezjih, so časovne zakasnitve kvarčnih časovnih relejev praktično neodvisne od temperature okolja in napajalne napetosti releja.

Pomembna prednost časovnega releja z uporabo mikrokrmilnikov je možnost njihovega programiranja neposredno v sestavljeni napravi. Elektronski časovni releji, ki uporabljajo mikrokontrolerje, odstranjene s programsko opremo, ne potrebujejo nastavitve in začnejo delovati takoj, ko se priključi napajanje.

Najpogostejši notranji elektronski časovni releji: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Polprevodniški časovni releji.