Elektronische tijdrelais

Elektronische horloges zijn ontwikkeld om ze te vervangen tijdrelais met elektromagnetische en mechanische vertraging… De eerste elektronische tijdrelais werden geproduceerd op basis van transistorcircuits. Daarna begonnen geïntegreerde schakelingen te worden gebruikt in elektronische relais en later was er een overgang naar microcontrollers.

Over het algemeen is elk elektronisch tijdrelais een apparaat dat wordt bestuurd door een ingangs- (voedings) spanning en dat zijn uitgangscontacten met een bepaalde tijdvertraging schakelt.

Het synchronisatieblok van de meeste elektronische tijdrelais is gebaseerd op RC-circuits (afb. 1, a). De verandering in spanning over de condensator van een RC-circuit dat is aangesloten op een gelijkspanningsbron wordt beschreven door een exponentiële functie van de tijd. Dit maakt het mogelijk om, door de condensatorspanning te bewaken, de ingestelde tijdsintervallen te vormen, bijvoorbeeld vanaf het moment dat het RC-circuit is aangesloten op de bron totdat de condensatorspanning het gespecificeerde niveau bereikt. Een exponentiële functie wordt ook gebruikt om de voorgeladen condensator van de parallelle RC-schakeling te ontladen.Dergelijke circuits worden gebruikt in tijdrelais die hun contacten moeten schakelen na het wegvallen van de voedingsspanning.

Rijst. 1. Varianten van timingschema's die worden gebruikt in elektronische tijdrelais

In sommige tijdrelais wordt de lading van de condensator van het RC-circuit gebruikt met een stabiele stroom (Fig. 1, b en c). In dit geval verandert de spanning in de condensator lineair met de tijd, wat het mogelijk maakt om wat meer nauwkeurigheid te krijgen bij het vormen van tijdvertragingen. De rol van een stabiele stroombron in dergelijke relais wordt vervuld door een elektronisch circuit. Tijdrelais met een stabiele stroombron zijn echter moeilijker te implementeren en worden daarom niet veel gebruikt.

De laad- (ontlaad) tijd van een RC-circuit in echte circuits is niet langer dan enkele seconden. Dit komt door verschillende omstandigheden. Ten eerste moet de weerstand van de tijdweerstand in de RC-schakeling worden begrensd (binnen enkele megaohms) zodat de lading op de condensator niet wordt beïnvloed door de lekstromen door het isolatiemateriaal van de printplaat en de ingangsstromen van een circuit dat de spanning in de condensator regelt.

Ten tweede is het in het RC-circuit noodzakelijk om condensatoren te gebruiken met minimale ladingsadsorptie. Anders zal de eigenschap van de condensator om de spanning op de platen te herstellen na een korte ontlading leiden tot een verdeling in de tijd dat het relais weer klaar is om te werken. Helaas hebben gefabriceerde condensatoren met minimale ladingsadsorptie een relatief lage capaciteit (in de orde van enkele microfarads).

Relais met korte tijdvertragingen kunnen worden geïmplementeerd op basis van een enkele laad- (ontlaad) cyclus van het RC-circuit.Als het nodig is om lange tijdvertragingen te bieden, worden de relais gemaakt op basis van meerdere laad-ontlaadcircuits van het RC-circuit. In dergelijke tijdrelais met meerdere cycli is het RC-circuit opgenomen in een zelfoscillerend circuit dat periodiek levert lading-ontlading van zijn condensator... Een zelfoscillerend circuit op basis van een RC-circuit kan bijvoorbeeld worden geïmplementeerd op logische poorten zoals getoond in Fig. 1 jaar

Het laden en ontladen van de condensator C vindt plaats via de weerstand R2 als gevolg van verschillende spanningsniveaus aan de ingang en uitgang van het inverterende logische element DD2. De toestand van het logische element DD2 wordt geschakeld door hetzelfde logische element DD1, maar het wordt gebruikt als een drempelspanningslichaam (de omstandigheid wordt gerealiseerd dat de logische elementen van de IC naar de toestand van logisch nul gaan en vice versa, op verschillende niveaus van de ingangsspanning). Dus, wanneer gevoed, wordt een reeks pulsen met een redelijk stabiele periode gevormd aan de uitgang DD2.Door de uitgangspulsen te tellen vanaf het begin van het zelfoscillerende circuit, is het mogelijk om een ​​elektronisch relais met een groot tijdbereik te verkrijgen vertragingen bij relatief kleine waarden van de tijd timing ketenconstante.

De hoogste nauwkeurigheid wordt geleverd door elektronische tijdrelais met zelfoscillerende circuits op basis van kwartsresonatoren (zie figuur 1, e).

Het gebruik van elektronische componenten met lage spanning en lage stroom in elektronische tijdrelais vereist het gebruik van interfaces met externe invoer- en uitvoercircuits daarin.

Structurele diagrammen van eenmalige en multi-cyclus tijdrelais worden getoond in Fig. 2, a en b respectievelijk.Beide circuits bevatten identieke blokken: een input-converter, een eenheid om het tijdcircuit in de begintoestand te brengen en een uitvoerend (output) lichaam.

Rijst. 2. Blokschema's van tijdrelais

Het doel van de ingangsomzetter is om een ​​lage spanning met een genormaliseerd niveau te vormen om het synchronisatiecircuit van stroom te voorzien, evenals om de referentiepotentialen te creëren die nodig zijn voor de werking van de drempelorganen.

Het knooppunt voor het instellen van het tijdcircuit in zijn begintoestand is nodig om alle relaiselementen die betrokken zijn bij de vorming van de tijdvertraging naar een strikt gedefinieerde beginmodus te brengen. Initialisatie van het relais kan worden gedaan aan het einde van de vorige cyclus van het relais of op het moment dat het relais wordt bekrachtigd.

In enkelvertragingsrelais wordt de tijd aangepast door de tijdconstante van het synchronisatiecircuit te wijzigen of door de drempel van de comparator (drempelorgaan) te wijzigen, die de spanning in de condensator van het synchronisatiecircuit vergelijkt met de instelling en inwerkt op het uitvoerende (uitvoerende) orgaan.

In tijdrelais met meerdere cycli wordt de vertraging in de regel geleverd door de pulsen van de klokgenerator in de pulsteller te tellen en wordt gecorrigeerd (om de spreiding van de parameters van de elementen te compenseren) door de tijdconstante RC te wijzigen -ketens van de klokgenerator. Wanneer de voedingsspanning wordt aangelegd, start de klokgenerator en beginnen er pulsen aan de ingang van de teller te komen.

Herkenning van het bereiken van de vereiste status van de teller wordt geleverd door een circuit voor het decoderen van de status op basis van mechanische schakelaars die de ingestelde waarde instellen.Op het moment van accumulatie in de teller van een bepaald aantal pulsen, dat samenvalt met de instelling van de decoder, wordt een stuursignaal gegenereerd voor de uitvoer uitvoerende eenheid.

Rijst. 3. Elektronisch tijdrelais VL-54

In de afgelopen jaren zijn op microcontrollers gebaseerde elektronische tijdrelais geïmplementeerd. Een microcontroller heeft klokpulsen nodig met een voldoende stabiele frequentie om te kunnen werken. In de regel worden deze pulsen gevormd door een ingebouwde oscillator op basis van kwartsresonatoren (fig. 1, e). Wanneer het startsignaal van het tijdrelais wordt ontvangen, begint de microcontroller met het tellen van de klokpulsen. In tegenstelling tot elektronische tijdrelais op basis van RC-circuits, zijn de tijdvertragingen van kwarts-tijdrelais praktisch onafhankelijk van de omgevingstemperatuur en de relaisvoedingsspanning.

Een belangrijk voordeel van een tijdrelais met behulp van microcontrollers is de mogelijkheid om ze rechtstreeks in het geassembleerde apparaat te programmeren. Elektronische tijdrelais die gebruikmaken van software-verwijderde microcontrollers vereisen geen installatie en beginnen te werken zodra de stroom wordt ingeschakeld.

De meest voorkomende elektronische tijdrelais voor binnenshuis: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya Halfgeleider tijdrelais.