Elektronická časová relé

Aby je nahradily, byly vyvinuty elektronické hodinky časové relé s elektromagnetickým a mechanickým zpožděním… První elektronická časová relé byla vyrobena na bázi tranzistorových obvodů. Poté se v elektronických relé začaly používat integrované obvody a později došlo k přechodu na mikrokontroléry.

Obecně je jakékoli elektronické časové relé zařízení ovládané vstupním (napájecím) napětím a spínající jeho výstupní kontakty se stanoveným časovým zpožděním.

Synchronizační blok většiny elektronických časových relé je založen na RC obvodech (obr. 1, a). Změna napětí na kondenzátoru RC obvodu připojeného ke zdroji stejnosměrného napětí je popsána exponenciální funkcí času. To umožňuje sledováním napětí kondenzátoru tvořit nastavené časové intervaly např. od okamžiku připojení RC obvodu ke zdroji, dokud napětí kondenzátoru nedosáhne stanovené úrovně. Exponenciální funkce se také používá k vybití předem nabitého kondenzátoru paralelního RC obvodu.Takové obvody se používají v časových relé, která po ztrátě napájecího napětí musí sepnout kontakty.

Rýže. 1. Varianty časových schémat používaných v elektronických časových relé

U některých časových relé se využívá nabíjení kondenzátoru RC-obvodu stabilním proudem (obr. 1, b a c). V tomto případě se napětí v kondenzátoru mění lineárně s časem, což umožňuje získat trochu větší přesnost při vytváření časových zpoždění. Roli stabilního zdroje proudu v takových relé plní elektronický obvod. Časová relé se stabilním zdrojem proudu jsou však obtížněji realizovatelná, a proto se příliš nepoužívají.

Doba nabíjení (vybíjení) RC obvodu v reálných obvodech nepřesahuje několik sekund. Je to způsobeno několika okolnostmi. Za prvé, odpor časovacího rezistoru v RC obvodu musí být omezen (v řádu několika megaohmů), aby náboj na kondenzátoru nebyl ovlivněn svodovými proudy přes izolační materiál desky s plošnými spoji a vstupními proudy obvod, který řídí napětí v kondenzátoru.

Za druhé, v RC obvodu je nutné použít kondenzátory s minimální adsorpcí náboje. V opačném případě vlastnost kondenzátoru obnovit napětí na deskách po jeho krátkodobém vybití povede k rozložení v době, kdy je relé připraveno znovu pracovat. Bohužel vyráběné kondenzátory s minimální adsorpcí náboje mají relativně nízkou kapacitu (řádově několik mikrofarad).

Relé s krátkými časovými prodlevami lze realizovat na základě jednoho nabíjecího (vybíjecího) cyklu RC obvodu.Pokud je potřeba zajistit velká časová zpoždění, jsou relé vyrobena na bázi více nabíjecích-vybíjecích obvodů RC obvodu. V takových vícecyklových časových relé je RC obvod součástí samooscilačního obvodu, který zajišťuje periodické nabíjení-vybíjení jeho kondenzátoru... Například samooscilační obvod založený na RC obvodu může být realizován na logických hradlech, jak je znázorněno na Obr. 1 rok

K nabíjení a vybíjení kondenzátoru C dochází přes rezistor R2 v důsledku rozdílných úrovní napětí na vstupu a výstupu invertujícího logického prvku DD2. Stav logického prvku DD2 je spínán stejným logickým prvkem DD1, ale je použit jako prahové napěťové těleso (uskutečňuje se okolnost, že logické prvky IO přecházejí do stavu logické nuly a naopak, při různém úrovně vstupního napětí). Při napájení se tedy na výstupu DD2 vytvoří sekvence pulsů s celkem stabilní periodou.Počítáním výstupních pulsů od začátku samooscilačního obvodu je možné získat elektronické relé s velkým časovým rozsahem. zpoždění při relativně malých hodnotách konstanty časového časového řetězce.

Nejvyšší přesnost poskytují elektronická časová relé se samokmitajícími obvody na bázi křemenných rezonátorů (viz obr. 1, e).

Použití nízkonapěťových a nízkoproudých elektronických součástek v elektronických časových relé vyžaduje použití rozhraní s externími vstupními a výstupními obvody v nich.

Strukturní schémata jednorázových a vícecyklových časových relé jsou znázorněna na Obr. 2, a, respektive b.Oba obvody obsahují shodné bloky: vstupní převodník, jednotku pro nastavení časového obvodu do výchozího stavu a výkonný (výstupní) orgán.

Rýže. 2. Bloková schémata časových relé

Účelem vstupního převodníku je vytvořit nízké napětí s normalizovanou úrovní pro napájení synchronizačního obvodu a také vytvořit referenční potenciály nezbytné pro činnost prahových orgánů.

Uzel pro nastavení časového obvodu do počátečního stavu je nutný k uvedení všech reléových prvků podílejících se na tvorbě časového zpoždění do přesně definovaného počátečního režimu. Inicializaci relé lze provést buď na konci předchozího cyklu relé nebo v okamžiku, kdy je relé sepnuto.

U relé s jedním zpožděním se čas nastavuje buď změnou časové konstanty synchronizačního obvodu nebo změnou prahu komparátoru (prahového orgánu), který porovnává napětí v kondenzátoru synchronizačního obvodu s nastavením a působí na výstupní (výkonný) orgán.

U vícecyklových časových relé je zpoždění zpravidla zajištěno počítáním impulsů generátoru hodin v čítači impulsů a je korigováno (pro kompenzaci rozptylu parametrů prvků) změnou časové konstanty RC -řetězce generátoru hodin. Po přivedení napájecího napětí se spustí generátor hodin a na vstup čítače začnou přicházet impulsy.

Rozpoznání dosažení požadovaného stavu čítače zajišťuje obvod pro dekódování jeho stavu na základě mechanických spínačů, které nastavují nastavenou hodnotu.V okamžiku akumulace určitého počtu impulsů v čítači, který se shoduje s nastavením dekodéru, je generován řídicí signál pro výstupní výkonnou jednotku.

Rýže. 3. Elektronické časové relé VL-54

V posledních letech byla implementována elektronická časová relé založená na mikrokontrolérech. Mikrokontrolér vyžaduje ke své činnosti hodinové impulsy s dostatečně stabilní frekvencí. Tyto impulsy jsou zpravidla tvořeny vestavěným oscilátorem na bázi křemenných rezonátorů (obr. 1, e). Když je přijat signál spuštění časového relé, mikrokontrolér začne počítat hodinové impulsy. Na rozdíl od elektronických časových relé založených na RC obvodech jsou časová zpoždění quartzových časových relé prakticky nezávislá na okolní teplotě a napájecím napětí relé.

Významnou výhodou časového relé využívajícího mikrokontroléry je možnost jejich programování přímo v sestaveném zařízení. Elektronická časová relé využívající softwarově odstraněné mikrokontroléry nevyžadují žádné nastavování a začnou pracovat ihned po připojení napájení.

Nejběžnější vnitřní elektronická časová relé: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Polovodičová časová relé.