Az időrelék működési elve és típusai

Elektromos áramkörök kapcsolására a berendezés működési algoritmusának megvalósítása érdekében, automatizálási sémákban és egyszerűen késleltetett be- és kikapcsoláshoz - gyakran használják időreléket... Az időrelék elektronikus elemek alapján egyaránt elhelyezhetők és az elektromechanikus. Ebben a cikkben a mai iparban elterjedt elektronikus időzítő relé áramkörökről fogunk beszélni.

Először is meg kell értenie, hogy az időrelé egy bizonyos késleltetést hoz létre a közvetlen kapcsolóberendezések működéséhez, amely lehet elektronikus és mechanikus is. De maga az időzítő relé áramkör egy ilyen elektronikus időzítő.

A legegyszerűbb formában a késleltetés beállításához használjunk RC áramkört, ahol a kondenzátor ellenálláson keresztüli töltése vagy kisütése során a benne lévő feszültség exponenciálisan változik az idő múlásával, és egy bizonyos RC-áramkörnek van egy bizonyos időállandója, az ellenállás és a kondenzátor értékétől függ.

Minél nagyobb az áramköri kondenzátor kapacitása és minél nagyobb az ellenállás ellenállása, annál hosszabb a kondenzátor töltési vagy kisütési folyamata, ezért annál hosszabb ideig nő vagy csökken a kondenzátor feszültsége.

A gyakorlatban az egyszeri késleltetés RC áramkör használata esetén 30 másodpercre korlátozódik, ez a nyomtatott áramköri lap végső ellenállásának köszönhető, de ez a korlátozás nem vonatkozik a mikrokontroller relékre, amiről később lesz szó.

Annak érdekében, hogy az RC-áramkör egyetlen átmenetének ideje ne korlátozza, bizonyos mértékig bonyolítani kell a késleltetés megszervezésének elvét, a relét többciklusossá kell tenni, vagyis az RC-áramkört át kell alakítani. egy RC-generátort, majd megszámolja a generátor impulzusait, és az impulzus időtartama ismét a generátor RC áramkörének állandó idejére lesz állítva. Ily módon az időrelé késleltetésének időtartama jelentősen megnövelhető.

A pontosabb eredmény és a nagyobb stabilitás lehetővé teszi, hogy nem RC áramkörből, hanem kvarc rezonátorból származó oszcillátort kapjunk, mivel a kvarc rezonátor nagyon pontos és stabil frekvenciával rendelkezik, amely nem nagyon függ a külső hőmérséklet ingadozásától. , ami nem mondható el a kondenzátorokról és az ellenállásokról.

Így a működési ciklusok száma szerint az elektronikus időrelék feltételesen fel vannak osztva többciklusra és egyciklusra.

Egyszeres időzítő relé áramkör

Az egyszeri áramkörökben a vezérlőjelet (például egy gomb megnyomása vagy egyszerűen az áramkör áramellátása) egy illesztő eszközzé alakítják, ahol a feszültség vagy az áram szintje az indítóeszközben történő feldolgozáshoz.

Az indítóeszköz jelet küld a kezdeti beállító eszköznek, amely viszont elindítja a végrehajtó eszközt, vagy tölti az RC-áramkört. Az RC áramkörök kapcsolhatók, így kiválasztható a késleltetési idő a rendelkezésre álló tartományból.

Az áramkör kondenzátorának töltése (kisütése) során a benne lévő feszültség exponenciálisan emelkedik (csökken), miközben folyamatosan összehasonlítja az analóg komparátor referenciafeszültségével.

Amint a kondenzátor feszültsége a referenciafeszültség fölé (alatt) megy, a kimeneti átalakító elindítja a végrehajtó áramkört. Nyilvánvaló, hogy az időintervallum nemcsak az RC-áramkör időállandójától függ, hanem a referenciafeszültség értékétől is, amely a komparátor második bemenetén van beállítva.

Többciklusú időzítő relé áramkör

A többciklusú szinkronizálás relésémái lehetővé teszik az időtartomány bővítését, mivel amint azt fentebb említettük, a többciklusú sémákban az RC áramkör több működési ciklusát vagy az impulzusgenerátor több működési ciklusát veszik figyelembe, azaz. az intervallumok hosszabbak.

A többciklusú áramkörök, mint az egyciklusúak, kapnak egy jelet a triggertől, de ez a jel a reset blokkba kerül, ahol visszaállítja a digitális részt a kezdeti beállítási állapotába. Ezután a generátort üzembe helyezik, és impulzussorozatot küldenek a számlálónak.A számlálón megszámlált impulzusok számát összehasonlítja a digitális komparátoron beállított számmal, a megadott impulzusszám elérése után a kimeneti konverter aktiválódik, amely elindítja a végrehajtó áramkört, például egy teljesítménykontaktort.

Az impulzusgenerátor frekvenciájának és a digitális komparátorban lévő értéknek (vagy egyszerűsített változatban a számláló kimenetének) megváltoztatásával az időrelé késleltetési ideje kerül kiválasztásra. Az ilyen blokkok kényelmesen megvalósíthatók programozható mikrokontrollereken diszkrét elemek vagy digitális chipek használatával.

Tehát a legegyszerűbb többciklusú relé a következő alapblokkokat tartalmazza: digitális impulzusgenerátor kapcsoló RC-áramkörökkel, impulzusszámláló, komparátor hiányozhat, és a számláló kimenete a kiválasztott kisülésből közvetlenül csatlakoztatható egy vezérlő áramkör. A digitális rész "reset" alkalmazásával az időrelé bekapcsol.

Mikrokontroller időzítő relé diagramja

Manapság nagyon elterjedtek a mikrokontroller időzítő áramkörök, ahol sok blokkot szoftveresen implementálnak. Az órajel impulzusaiért kvarc rezonátor felel, az idő beállítását pedig a megfelelő kimenetekre csatlakoztatott gombok blokkja állítja be, amelyek funkciói a programban bemenetként vannak konfigurálva.

A vezérlő kimeneten - tranzisztoros kapcsoló, amely a végrehajtó eszközt vezérli. Tájékoztatásul van egy kijelző, ahol személyesen láthatja, hogyan számol vissza az idő.

A mikrokontrollerek időreléke manapság egyre népszerűbb a mikrokontrollerek alacsony költsége, kis mérete, valamint a hardver és szoftver elérhetősége miatt.Ráadásul a mikrokontrollerek kevés áramot fogyasztanak, és ha egy ilyen kialakítást különálló alkatrészekre fejlesztenek ki, akkor az sokkal körülményesebb és sokkal több energiát igényel.

A programozható mikrokontroller időreléjének megváltoztatásához elegendő a firmware frissítése, és nem kell semmit forrasztania. Ráadásul a mikrokontrollerek digitális interfészei megkönnyítik párosításukat külső indikátorokkal és billentyűkkel, valamint egymással és sok különböző berendezés blokkjával, a számítógéppel való interakcióról nem is beszélve.

A mai trend egyértelműen a programozható mikrokontrollerek széles körű elterjedését célozza az időzítő relé áramkörökben és az automatizálásban mind az ipari termelésben, mind a mindennapi életben.