Het werkingsprincipe en soorten tijdrelais

Voor het schakelen van elektrische circuits om het bedieningsalgoritme van de apparatuur te implementeren, in automatiseringsschema's en eenvoudig voor het in- of uitschakelen met een vertraging - het zijn vaak gebruikte tijdrelais... Tijdrelais kunnen zowel op basis van elektronische elementen worden geplaatst en van elektromechanisch. In dit artikel zullen we het hebben over elektronische tijdrelaiscircuits die wijdverspreid zijn in de hedendaagse industrie.

Allereerst moet u begrijpen dat het tijdrelais een zekere vertraging veroorzaakt voor de werking van directe schakelapparaten, die zowel elektronisch als mechanisch kunnen zijn. Maar het tijdrelaiscircuit zelf is zo'n elektronische timer.

In zijn eenvoudigste vorm, om de vertraging in te stellen, gebruikt u een RC-circuit, waarbij tijdens het opladen of ontladen van een condensator via een weerstand de spanning daarin exponentieel verandert in de tijd, en een bepaald RC-circuit heeft een bepaalde tijdconstante die hangt af van de weerstand en condensatorwaarden erin.

Hoe groter de capaciteit van de circuitcondensator en hoe groter de weerstand van de weerstand, hoe langer het proces van opladen of ontladen van de condensator, dus hoe langer de condensatorspanning toeneemt of afneemt.

In de praktijk is de eenmalige vertraging bij een RC-circuit beperkt tot 30 seconden, dit komt door de eindweerstand van de printplaat, maar deze beperking geldt niet voor microcontroller-relais, die later worden besproken.

Om niet beperkt te worden door de tijd van een enkele overgang in het RC-circuit, is het noodzakelijk om het principe van het organiseren van de vertraging tot op zekere hoogte te compliceren, om het relais meervoudig te maken, namelijk om het RC-circuit in een RC-generator en tel vervolgens de pulsen van de generator en de pulsduur wordt weer ingesteld op een constante tijd van het RC-circuit in de generator. Op deze manier kan de duur van de vertraging in het tijdrelais aanzienlijk worden vergroot.

Een nauwkeuriger resultaat en hogere stabiliteit zullen het mogelijk maken om een ​​oscillator te verkrijgen die niet van een RC-circuit is, maar van een kwartsresonator, omdat de kwartsresonator een zeer nauwkeurige en stabiele frequentie heeft die niet veel afhangt van de schommelingen van de buitentemperatuur , wat niet kan worden gezegd over condensatoren en weerstanden.

Dus, volgens het aantal werkcycli, worden elektronische tijdrelais voorwaardelijk verdeeld in meercyclische en enkele cyclus.

Eenmalig tijdrelaiscircuit

In eenmalige circuits wordt een besturingssignaal (zoals het indrukken van een knop of het simpelweg aanleggen van stroom op het circuit) omgezet naar een bijpassend apparaat waar het spannings- of stroomniveau wordt omgezet voor verwerking in het triggerapparaat.

Het startapparaat stuurt een signaal naar het initiële setup-apparaat, dat op zijn beurt het uitvoerende apparaat start of het RC-circuit oplaadt. RC-circuits kunnen worden geschakeld, waardoor de vertragingstijd uit het beschikbare bereik kan worden geselecteerd.

Tijdens het opladen (ontladen) van de condensator van het circuit stijgt (daalt) de spanning exponentieel, terwijl deze continu wordt vergeleken met de referentiespanning van de analoge comparator.

Zodra de condensatorspanning boven (onder) de referentiespanning komt, zal de uitgangsomvormer het uitvoerende circuit starten. Uiteraard is het tijdsinterval niet alleen afhankelijk van de tijdconstante van de RC-schakeling, maar ook van de waarde van de referentiespanning die op de tweede ingang van de comparator is ingesteld.

Multi-cycle timing relaiscircuit

Met relaisschema's voor synchronisatie met meerdere cycli kunt u het tijdbereik uitbreiden, aangezien, zoals hierboven vermeld, in schema's met meerdere cycli rekening wordt gehouden met verschillende werkingscycli van het RC-circuit of meerdere werkingscycli van de pulsgenerator, d.w.z. de intervallen zijn langer.

Circuits met meerdere cycli, zoals circuits met één cyclus, ontvangen een signaal van de trigger, maar dit signaal gaat naar het resetblok, waar het het digitale onderdeel terugzet naar de oorspronkelijke instellingsstatus. De generator wordt dan in werking gesteld en stuurt een reeks pulsen naar de teller.Het aantal op de teller getelde pulsen wordt vergeleken met het aantal dat is ingesteld op de digitale comparator. Na het bereiken van het gespecificeerde aantal pulsen wordt de uitvoeromvormer geactiveerd die het uitvoerende circuit start, bijvoorbeeld een vermogensschakelaar.

Door de frequentie van de pulsgenerator en de waarde in de digitale comparator (of in een vereenvoudigde versie, de uitgang van de teller) te wijzigen, wordt de vertragingstijd van het tijdrelais geselecteerd. Dergelijke blokken kunnen gemakkelijk worden geïmplementeerd op programmeerbare microcontrollers met behulp van discrete elementen of digitale chips.

Het eenvoudigste meertaktrelais bevat dus de volgende basisblokken: een digitale pulsgenerator met schakelende RC-circuits, een pulsteller, een comparator mag ontbreken, en de uitgang van de teller van de geselecteerde ontlading kan direct worden aangesloten op een besturingsschakeling. Door "reset" toe te passen op het digitale gedeelte, schakelt het tijdrelais in.

Microcontroller timing relais diagram

Tegenwoordig zijn microcontroller-timingcircuits heel gebruikelijk, waarbij veel blokken in software zijn geïmplementeerd. Een kwartsresonator is verantwoordelijk voor de klokpulsen en de tijdsinstelling wordt ingesteld door een blok knoppen die zijn aangesloten op de overeenkomstige uitgangen, waarvan de functies in het programma zijn geconfigureerd als ingangen.

Aan de besturingsuitgang — transistor schakelaar, die het uitvoerende apparaat bestuurt. Ter indicatie is er een display waar je persoonlijk kunt zien hoe de tijd aftelt.

Tijdrelais van microcontrollers worden tegenwoordig steeds populairder vanwege de lage kosten van microcontrollers, hun kleine formaat en de beschikbaarheid van hardware en software.Bovendien verbruiken microcontrollers weinig elektriciteit, en als zo'n ontwerp op discrete componenten wordt ontwikkeld, zal het veel omslachtiger en met veel meer energie blijken te zijn.

Om het tijdrelais op een programmeerbare microcontroller te wijzigen, volstaat het om de firmware bij te werken en hoeft u niets te solderen. Bovendien maken de digitale interfaces van microcontrollers het gemakkelijk om ze te koppelen met externe indicatoren en toetsen, maar ook met elkaar en met veel blokken van verschillende apparatuur, om nog maar te zwijgen van de interactie met een computer.

De trend van vandaag is ondubbelzinnig gericht op het wijdverbreide gebruik van programmeerbare microcontrollers in tijdrelaiscircuits en automatisering, zowel in de industriële productie als in het dagelijks leven.