Laika releju darbības princips un veidi
Elektrisko ķēžu pārslēgšanai, lai realizētu iekārtas darbības algoritmu, automatizācijas shēmās un vienkārši ieslēgšanai vai izslēgšanai ar aizkavi - tos bieži izmanto laika relejus... Laika relejus var izvietot gan uz elektronisko elementu bāzes un elektromehāniskās. Šajā rakstā mēs runāsim par elektroniskā laika releju shēmām, kas ir plaši izplatītas mūsdienu nozarē.
Pirmkārt, jums ir jāsaprot, ka laika relejs rada noteiktu aizkavi tiešo komutācijas ierīču darbībai, kas var būt gan elektroniska, gan mehāniska. Bet pati laika releja ķēde ir tāds elektronisks taimeris.
Vienkāršākajā veidā aizkaves iestatīšanai izmantojiet RC ķēdi, kur kondensatora uzlādes vai izlādes procesā caur rezistoru spriegums tajā laika gaitā mainās eksponenciāli, un noteiktai RC ķēdei ir noteikta laika konstante, ir atkarīgs no rezistora un kondensatora vērtībām tajā.
Jo lielāka ir ķēdes kondensatora kapacitāte un lielāka rezistora pretestība, jo ilgāks ir kondensatora uzlādes vai izlādes process, tāpēc jo ilgāk palielinās vai samazinās kondensatora spriegums.
Praksē vienreizējā aizkave, izmantojot RC ķēdi, ir ierobežota līdz 30 sekundēm, tas ir saistīts ar iespiedshēmas plates galīgo pretestību, taču šis ierobežojums neattiecas uz mikrokontrolleru relejiem, kas tiks apspriesti vēlāk.
Lai to neierobežotu vienas pārejas laiks RC ķēdē, ir nepieciešams zināmā mērā sarežģīt aiztures organizēšanas principu, padarīt releju daudzciklisku, proti, pārvērst RC ķēdi RC ģeneratoru un pēc tam saskaitiet ģeneratora impulsus, un impulsa ilgums atkal tiks iestatīts uz konstantu ģeneratora RC ķēdes laiku. Tādā veidā laika releja aizkaves ilgumu var ievērojami palielināt.
Precīzāks rezultāts un lielāka stabilitāte ļaus iegūt nevis RC ķēdes, bet kvarca rezonatora oscilatoru, jo kvarca rezonatoram ir ļoti precīza un stabila frekvence, kas nav īpaši atkarīga no ārējās temperatūras svārstībām. , ko nevar teikt par kondensatoriem un rezistoriem.
Tādējādi atbilstoši darbības ciklu skaitam elektroniskos laika relejus nosacīti iedala vairāku ciklu un vienciklu.
Vienreizēja laika releja ķēde
Vienreizējās shēmās vadības signāls (piemēram, pogas nospiešana vai vienkārši strāvas pieslēgšana ķēdei) tiek pārveidots par atbilstošo ierīci, kur sprieguma vai strāvas līmenis tiek pārveidots apstrādei sprūda ierīcē.
Startēšanas ierīce nosūta signālu sākotnējās iestatīšanas ierīcei, kas savukārt iedarbina izpildierīci vai uzlādē RC ķēdi. RC ķēdes var pārslēgt, tādējādi izvēloties aizkaves laiku no pieejamā diapazona.
Ķēdes kondensatora uzlādes (izlādes) procesā spriegums tajā paaugstinās (krītas) eksponenciāli, kamēr to nepārtraukti salīdzina ar analogā komparatora atsauces spriegumu.
Tiklīdz kondensatora spriegums pārsniedz (zem) atsauces spriegumu, izejas pārveidotājs sāks izpildshēmu. Acīmredzot laika intervāls ir atkarīgs ne tikai no RC ķēdes laika konstantes, bet arī no atsauces sprieguma vērtības, kas iestatīta salīdzinājuma otrajā ieejā.
Vairāku ciklu laika releja ķēde
Releju shēmas vairāku ciklu sinhronizācijai ļauj paplašināt laika diapazonu, jo, kā minēts iepriekš, vairāku ciklu shēmās tiek ņemti vērā vairāki RC ķēdes darbības cikli vai vairāki impulsu ģeneratora darbības cikli, t.i. intervāli ir garāki.
Daudzciklu shēmas, tāpat kā viena cikla shēmas, saņem signālu no sprūda, bet šis signāls nonāk atiestatīšanas blokā, kur tas atgriež digitālo daļu sākotnējā iestatījuma stāvoklī. Pēc tam ģenerators tiek nodots ekspluatācijā, nosūtot impulsu sēriju uz skaitītāju.Skaitītājā saskaitīto impulsu skaits tiek salīdzināts ar ciparu komparatorā iestatīto skaitu, pēc norādītā impulsu skaita sasniegšanas tiek iedarbināts izejas pārveidotājs, kas iedarbinās izpildshēmu, piemēram, jaudas kontaktoru.
Mainot impulsu ģeneratora frekvenci un vērtību ciparu komparatorā (vai vienkāršotā variantā skaitītāja izeju), tiek izvēlēts laika releja aizkaves laiks. Šādus blokus var ērti ieviest programmējamos mikrokontrolleros, izmantojot diskrētus elementus vai digitālās mikroshēmas.
Tātad vienkāršākais vairāku ciklu relejs ietver šādus pamata blokus: ciparu impulsu ģenerators ar komutācijas RC ķēdēm, impulsu skaitītājs, komparatora var nebūt, un skaitītāja izvadi no izvēlētās izlādes var tieši savienot ar vadības ķēde. Izmantojot "atiestatīšanu" digitālajai daļai, laika relejs ieslēdzas.
Mikrokontrollera laika releja diagramma
Mūsdienās ļoti izplatītas ir mikrokontrolleru laika shēmas, kurās programmatūrā ir ieviesti daudzi bloki. Par pulksteņa impulsiem ir atbildīgs kvarca rezonators, un laika iestatījumu nosaka pogu bloks, kas savienots ar attiecīgajām izejām, kuru funkcijas programmā ir konfigurētas kā ieejas.
Pie vadības izejas — tranzistora slēdzis, kas kontrolē izpildierīci. Norādei ir displejs, kurā varat personīgi redzēt, kā tiek skaitīts laiks.
Mikrokontrolleru laika releji mūsdienās kļūst arvien populārāki mikrokontrolleru zemo izmaksu, mazā izmēra, kā arī aparatūras un programmatūras pieejamības dēļ.Turklāt mikrokontrolleri patērē maz elektrības, un, ja šāds dizains ir izstrādāts uz diskrētiem komponentiem, tad tas izrādīsies daudz apgrūtinošāks un ar daudz vairāk enerģijas.
Lai mainītu programmējamā mikrokontrollera laika releju, pietiek ar programmaparatūras atjaunināšanu, un jums nekas nav jālodē. Turklāt mikrokontrolleru digitālās saskarnes ļauj tos ērti savienot pārī ar ārējiem indikatoriem un taustiņiem, kā arī savā starpā un ar daudziem dažādu iekārtu blokiem, nemaz nerunājot par mijiedarbību ar datoru.
Mūsdienu tendence viennozīmīgi ir vērsta uz programmējamo mikrokontrolleru plašu izmantošanu laika releju shēmās un automatizācijā gan rūpnieciskajā ražošanā, gan ikdienā.