Princip činnosti a typy časových relé

Pro spínání elektrických obvodů za účelem implementace provozního algoritmu zařízení, v automatizačních schématech a jednoduše pro zapínání nebo vypínání se zpožděním - často se používají časová relé... Časová relé mohou být umístěna jak na bázi elektronických prvků a elektromechanických. V tomto článku budeme hovořit o elektronických obvodech časovacího relé, které jsou v dnešním průmyslu rozšířené.

Nejprve musíte pochopit, že časové relé vytváří určité zpoždění pro provoz přímých spínacích zařízení, které mohou být elektronické i mechanické. Ale samotný obvod časovacího relé je takový elektronický časovač.

Ve své nejjednodušší podobě, pro nastavení zpoždění, použijte RC obvod, kde se v procesu nabíjení nebo vybíjení kondenzátoru přes rezistor mění napětí v něm exponenciálně v čase a určitý RC obvod má určitou časovou konstantu, která závisí na hodnotách odporu a kondenzátoru v něm.

Čím větší je kapacita obvodového kondenzátoru a čím větší je odpor rezistoru, tím delší je proces nabíjení nebo vybíjení kondenzátoru, tedy čím déle se napětí kondenzátoru zvyšuje nebo snižuje.

V praxi je jednorázové zpoždění pomocí RC obvodu omezeno na 30 sekund, je to způsobeno konečným odporem desky plošných spojů, ale toto omezení se netýká relé mikrokontroléru, o kterém bude řeč později.

Abychom nebyli omezeni dobou jednoho přechodu v RC-obvodu, je nutné princip organizace zpoždění do určité míry zkomplikovat, udělat relé vícecyklové, a to udělat z RC-obvodu RC-generátor a poté spočítáme pulsy z generátoru a doba trvání pulsu bude opět nastavena na konstantní čas RC obvodu v generátoru. Tímto způsobem lze výrazně prodloužit dobu trvání zpoždění v časovém relé.

Přesnější výsledek a vyšší stabilita umožní získat oscilátor nikoli RC obvodu, ale quartzového rezonátoru, protože křemenný rezonátor má velmi přesnou a stabilní frekvenci, která příliš nezávisí na kolísání vnější teploty. , což nelze říci o kondenzátorech a rezistorech.

Podle počtu pracovních cyklů jsou tedy elektronická časová relé podmíněně rozdělena na vícecyklová a jednocyklová.

Obvod jednorázového časového relé

V jednorázových obvodech je řídicí signál (jako je stisknutí tlačítka nebo jednoduše přivedení napájení do obvodu) převeden na přizpůsobovací zařízení, kde je úroveň napětí nebo proudu převedena pro zpracování ve spouštěcím zařízení.

Startovací zařízení vyšle signál do počátečního nastavovacího zařízení, které zase spustí výkonné zařízení nebo nabije RC-obvod. RC obvody lze přepínat, a tak zvolit dobu zpoždění z dostupného rozsahu.

V procesu nabíjení (vybíjení) kondenzátoru obvodu v něm napětí exponenciálně stoupá (klesá), přičemž je průběžně porovnáváno s referenčním napětím analogového komparátoru.

Jakmile napětí kondenzátoru překročí (pod) referenční napětí, výstupní měnič spustí výkonný obvod. Je zřejmé, že časový interval závisí nejen na časové konstantě RC obvodu, ale také na hodnotě referenčního napětí, které je nastaveno na druhém vstupu komparátoru.

Obvod vícecyklového časového relé

Reléová schémata pro vícecyklovou synchronizaci umožňují rozšířit časový rozsah, protože, jak je uvedeno výše, ve vícecyklových schématech se bere v úvahu několik cyklů provozu RC obvodu nebo několik cyklů provozu generátoru impulsů, tj. intervaly jsou delší.

Vícecyklové obvody, stejně jako jednocyklové, přijímají signál ze spouště, ale tento signál jde do resetovacího bloku, kde vrátí digitální část do původního stavu nastavení. Generátor se poté uvede do provozu a odešle sérii impulsů do čítače.Počet pulsů napočítaných na čítači se porovnává s počtem nastaveným na digitálním komparátoru, po dosažení zadaného počtu pulsů se spustí výstupní převodník, který spustí výkonný obvod, např. výkonový stykač.

Změnou frekvence pulzního generátoru a hodnoty v digitálním komparátoru (nebo ve zjednodušené verzi výstupu čítače) se volí doba zpoždění časového relé. Takové bloky lze pohodlně implementovat na programovatelných mikrokontrolérech pomocí diskrétních prvků nebo digitálních čipů.

Nejjednodušší vícecyklové relé tedy obsahuje tyto základní bloky: digitální generátor impulzů se spínacími RC obvody, může chybět čítač impulsů, komparátor a výstup čítače z vybraného výboje lze připojit přímo k řídicí obvod. Aplikací "reset" na digitální část se časové relé sepne.

Schéma časovacího relé mikrokontroléru

Dnes jsou velmi rozšířené časovací obvody mikrokontroléru, kde je softwarově implementováno mnoho bloků. Za hodinové pulsy je zodpovědný quartzový rezonátor a nastavení času se nastavuje blokem tlačítek připojených k odpovídajícím výstupům, jejichž funkce jsou v programu konfigurovány jako vstupy.

Na řídicím výstupu - tranzistorový spínač, který ovládá výkonné zařízení. Pro indikaci slouží displej, kde můžete osobně vidět, jak se čas odpočítává.

Časová relé mikrokontrolérů jsou dnes stále populárnější kvůli nízkým nákladům na mikrokontroléry, jejich malé velikosti a dostupnosti hardwaru a softwaru.Kromě toho mikrokontroléry spotřebovávají málo elektřiny, a pokud je takový design vyvinut na diskrétních součástech, pak se ukáže být mnohem těžkopádnější a s mnohem více energie.

Pro změnu časového relé na programovatelném mikrokontroléru stačí aktualizovat firmware a nemusíte nic pájet. Digitální rozhraní mikrokontrolérů navíc usnadňují jejich spárování s externími indikátory a klávesami, stejně jako mezi sebou navzájem a s mnoha bloky různých zařízení, nemluvě o interakci s počítačem.

Dnešní trend jednoznačně směřuje k širokému využití programovatelných mikrokontrolérů v obvodech časových relé a automatizaci jak v průmyslové výrobě, tak v běžném životě.