Kuinka tehdä tee-se-itse-aikarele

Mikä on aikarele? Toimintaalgoritmi aikarele tarpeeksi yksinkertainen, mutta joskus se voi aiheuttaa ihailua. Jos muistutamme vanhoista pesukoneista, joita kutsuttiin hellästi "ämpäriä moottoriksi", niin ajastimen toiminta oli hyvin selkeä: he käänsivät nuppia muutama punkki, jotain alkoi tikkua sisälle, ja moottori käynnistyi.

Heti kun kahvaosoitin saavutti nolla-asteikon, pesu päättyi. Myöhemmin ilmestyi autoja, joissa oli kaksi ajastinta - pesu ja kehruu. Tällaisissa koneissa aikareleet tehtiin metallisylinterin muodossa, johon kellomekanismi oli piilotettu ja ulkopuolella olivat vain sähkökoskettimet ja ohjausnuppi.

Nykyaikaiset pesukoneet - automaattisissa koneissa (elektronisella ohjauksella) on myös aikarele, ja siitä tuli mahdotonta tehdä sitä erillisenä elementtinä tai osana ohjauskortissa. Kaikki aikaviiveet saadaan ohjelmallisesti ohjausmikro-ohjaimella. Jos tarkastellaan tarkkaan automaattisen pesukoneen kierrosta, viiveiden määrää ei yksinkertaisesti voida laskea. Jos kaikki nämä viiveet suoritettaisiin edellä mainitun kellomekanismin muodossa, pesukoneen rungossa ei yksinkertaisesti olisi riittävästi tilaa.

Aikarele Niitä ei käytetä pelkästään pesukoneissa, esimerkiksi mikroaaltouuneissa, aikaviiveiden avulla säädetään sekä käyttöajasta että myös lämmitysvoimasta. Tämä tehdään seuraavasti: RF-jännite kytkeytyy päälle 5 sekunniksi ja sammuu viiden sekunnin ajan. Keskimääräinen lämmitysteho on tässä tapauksessa 50%. 30%: n virran saamiseksi riittää RF: n kytkeminen päälle 3 sekunniksi. Vastaavasti, pois päältä -tilassa, korkeataajuuslamppu sijaitsee 7 sekunnin ajan. Tietenkin nämä luvut voivat olla erilaisia, esimerkiksi 50 ja 50 tai 30 ja 70, vain tässä näytetään HF: n päällä-ajan suhde.

Vanhojen pesukoneiden maininta annetaan syystä. Se on tässä, tässä esimerkissä, voit nähdä jopa tuntea kädet, kuinka aikarele toimii.

Kammen kääntäminen myötäpäivään on vain suljinaika. Toimilaite (sähkömoottori) kytkeytyy välittömästi päälle. Suljinnopeus, tässä tapauksessa minuutteina, määrittää kahvan kiertymiskulman. Siten suoritetaan kaksi toimintoa kerralla: valotusajan lataaminen ja itse viiveen itse aloittaminen. Asetetun ajan kuluttua toimilaite kytketään pois päältä. Kaikki aikareleet tai ajastimet toimivat jopa suunnilleen, jopa sisälle piilotetut mikro-ohjaimet (MK).

Kellotyöstä elektroniikkaan

Kuinka saada aikaviive käyttämällä MK: ta

Nykyaikaisen MK nopeus on erittäin korkea, jopa kymmeniin mipsiin (miljoonia operaatioita sekunnissa). Näyttää siltä, ​​että ei niin kauan sitten käytiin taistelu yhden mipsin päässä tietokoneista. Nyt jopa vanhentuneet MK: t, esimerkiksi 8051-perhe, täyttävät helposti tämän yhden mipsin. Siksi 1 000 000 operaation suorittamiseen kuluu tarkalleen yksi sekunti.

Tässä näennäisesti valmis ratkaisu, kuinka aikaviive saada. Suorita vain sama toimenpide miljoona kertaa. Tämä voidaan tehdä yksinkertaisesti, jos tämä toimenpide on silmukka ohjelmassa. Mutta ongelmana on, että tämän toimenpiteen lisäksi MK ei voi sekunniksi tehdä mitään muuta. Täällä sinulla on tekniikan saavutus, täällä sinulla mips! Ja jos tarvitset useita kymmeniä sekunteja tai minuutteja suljinaika?

Ajastin - laite ajan laskemiseen

Tällaisen hämmennyksen estämiseksi prosessori ei vain lämmitin itseään suorittamalla tarpeetonta käskyä, joka ei tee mitään hyödyllistä, ajastimet rakennettiin MK: iin, yleensä useat niistä.Jos et mene yksityiskohtiin, ajastin on binäärinen laskuri, joka laskee MK: n sisällä olevan erityispiirin tuottamat pulssit.

Esimerkiksi MK-perheessä 8051 lasketaan pulssi, kun jokainen komento suoritetaan, ts. ajastin yksinkertaisesti laskee suoritettujen koneohjeiden määrän. Samaan aikaan keskusyksikkö (CPU) on hiljaa sitoutunut pääohjelman suorittamiseen.

Oletetaan, että ajastin alkaa laskea (tälle on laskurin käynnistyskomento) nollasta. Jokainen pulssi lisää laskurin sisältöä yhdellä ja lopulta saavuttaa maksimiarvon. Sen jälkeen laskurin sisältö nollataan. Tätä hetkeä kutsutaan ”laskurin ylivuotoksi”. Tämä on juuri aikaviiveen loppu (muista pesukone).

Oletetaan, että ajastin on 8-bittinen, niin sitä voidaan käyttää arvon laskemiseen alueella 0 ... 255, tai laskuri ylittää 256 pulssin välein. Suljinajan lyhentämiseksi riittää, että laskenta aloitetaan tyhjästä, vaan eri arvosta. Saadaksesi sen, riittää, kun lataat tämän arvon ensin laskuriin ja käynnistät sitten laskurin (muista jälleen pesukone). Tämä esiladattu luku on aikareleen kiertokulma.

Tällainen ajastin, jonka toimintataajuus on 1 mips, antaa sinulle valotusajan, joka on enintään 255 mikrosekuntia, mutta tarvitset muutaman sekunnin tai jopa minuutin, entä?

Osoittautuu, että kaikki on melko yksinkertaista. Jokainen ajastimen ylivuoto on tapahtuma, joka aiheuttaa pääohjelman keskeytyksen. Seurauksena on, että CPU siirtyy vastaavaan aliohjelmaan, joka sellaisista pienistä katkelmista voi lisätä minkä tahansa, ainakin useisiin tunteihin ja jopa päiviin.

Keskeytä palvelurutiini on yleensä lyhyt, korkeintaan muutama kymmenen komentoa, minkä jälkeen taas palaa pääohjelmaan, joka jatkaa ajamista samasta paikasta. Kokeile tätä otetta toistamalla yksinkertaisesti komennot, joista yllä sanottiin! Vaikka joissakin tapauksissa sinun on tehtävä vain se.

Tätä varten prosessorin komentojärjestelmissä on NOP-komento, joka ei vain tee mitään, se vie vain koneen ajan. Sitä voidaan käyttää muistin varaamiseen, ja kun luodaan aikaviiveitä, vain hyvin lyhyitä, muutaman mikrosekunnin luokkaa.

Kyllä, lukija kertoo kuinka kärsi! Pesukoneista suoraan mikrokontrollereihin. Ja mikä oli näiden ääripisteiden välillä?

Mitä ovat aikareleet?

Kuten jo mainittiin, Aikareleen päätehtävänä on saada aikaan viive tulosignaalin ja lähtösignaalin välille. Tämä viive voidaan tuottaa monella tapaa. Aikareleet olivat mekaanisia (jo kuvattu artikkelin alussa), sähkömekaanisia (perustuvat myös kellonmuotoon, vain jousi kietou sähkömagneetilla), samoin kuin erilaisilla vaimennuslaitteilla. Esimerkki tällaisesta releestä on kuviossa 1 esitetty pneumaattinen aikakytkin.

kuva 1. Pneumaattinen aikarele.

Rele koostuu sähkömagneettisesta käytöstä ja pneumaattisesta kiinnityksestä. Reelikela on saatavana käyttöjännitteillä 12 ... 660 V AC (16 kokonaisarvoa) taajuudella 50 ... 60 Hz. Releen versiosta riippuen valotusaika voi alkaa joko sen laukaistaessa tai kun sähkömagneettinen asema vapautetaan.

Aika asetetaan ruuvilla, jolla säädetään reiän poikkileikkausta, jotta ilma poistuu kammiosta. Kuvatut aikareleet eroavat toisistaan ​​ei kovin vakaiden parametrien suhteen, joten elektronisia aikareleitä käytetään aina kun mahdollista. Tällä hetkellä sellaisia, sekä mekaanisia että pneumaattisia releitä löytyy ehkä vain muinaisista laitteista, joita ei ole vielä korvattu nykyaikaisilla laitteilla, ja jopa museosta.

Elektroniset aikareleet

Ehkä yksi yleisimmistä oli VL-60 ... 64 relesarja ja jotkut muut, esimerkiksi VL-100 ... 140 releet.Kaikki nämä ajastimet rakennettiin erikoistuneelle sirulle KR512PS10. Ilmajohtoreleen ulkonäkö on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Aikarelesarja VL.

VL-64-aikareleen piiri on esitetty kuvassa 3.

Kuvio 3 Ajastimen VL - 64 kaavio

Kun tuloon syötetään jännitettä tasasuuntaajasillan VD1 ... VD4 kautta, KT315A-transistorin stabilisaattorin kautta kulkeva jännite syötetään DD1-sirulle, jonka sisäinen generaattori alkaa tuottaa pulsseja. Pulssien taajuutta säätelee muuttuva vastus PPB-3B (se on se, joka näkyy releen etupaneelissa), kytkettynä sarjaan 5100 pF: n ajoituskondensaattoriin, jonka toleranssi on 1% ja erittäin pieni TKE.

Vastaanotetut pulssit lasketaan laskurilla, jolla on muuttuva jakokerroin, joka asetetaan vaihtamalla mikrosirun M01 ... M05 päätteitä. VL-sarjan releessä tämä kytkentä suoritettiin tehtaalla. Koko laskurin enimmäisjakokerroin on 235 929 600. Mikropiiriä koskevien asiakirjojen mukaan pääoskillaattorin taajuudella 1 Hz, valotusaika voi olla yli 9 kuukautta! Kehittäjien mukaan tämä riittää kaikissa sovelluksissa.

END-sirun pin 10 on suljinajan loppupää, kytkettynä tuloon 3 - ST start - stop. Heti kun END-ulostuloon ilmestyy korkea jännite, pulssien laskeminen pysähtyy ja Q1: n yhdeksänteen ulostuloon ilmestyy korkea jännite, joka avaa KT605-transistorin ja KT605-kollektoriin kytketty rele laukeaa.

Nykyaikaiset releet

Yleensä tehdään MK: lla. On helpompaa ohjelmoida valmis patentoitu mikropiiri, lisätä muutama painike, digitaalinen ilmaisin, kuin keksiä jotain uutta, ja sitten myös hienosäätää aikaa. Tällainen rele on esitetty kuvassa 4.

Kuvio 4 Mikrokontrollerin aikarele

Miksi tee itse-aika-aikarele?

Ja vaikka aikakytkimiä on niin paljon, melkein jokaiselle maulle, joskus kotona, sinun on tehtävä jotain omaasi, usein hyvin yksinkertaista. Mutta tällaiset mallit oikeuttavat itsensä usein täysin ja täysin. Tässä on joitain niistä.

Heti kun tutkimme juuri KR512PS10-mikropiirin toimintaa osana ilmajohdinrelettä, meidän on aloitettava harkita amatööripiirejä siitä. Kuvio 5 näyttää ajastinpiirin.

Kuva 5. Ajastin KR524PS10-mikropiirissä.

Mikropiiri saa virtansa parametrisesta stabilisaattorista R4, VD1 stabilointijännitteellä noin 5 V. Käynnistyksen yhteydessä R1C1-piiri tuottaa mikropiirin nollauspulssin. Tämä käynnistää sisäisen generaattorin, jonka taajuuden asettaa ketju R2C2 ja mikrosirun sisäinen laskuri alkaa laskea pulsseja.

Näiden pulssien lukumäärä (laskurin jakosuhde) asetetaan vaihtamalla mikropiirin M01 ... M05 päätteitä. Kaaviossa ilmoitetussa asennossa tämä kerroin on 78643200. Tämä pulssien lukumäärä muodostaa signaalin koko ajanjakson END-ulostulossa (nasta 10). Tappi 10 on kytketty napaan 3 ST (start / stop).

Heti kun END-lähtö on asetettu korkealle tasolle (puoli ajanjaksoa on laskettu), laskuri pysähtyy. Samalla lähtö Q1 (nasta 9) asettaa myös korkean tason, joka avaa transistorin VT1. Rele K1 kytketään päälle avoimen transistorin kautta, joka ohjaa kuormaa koskettimillaan.

Aikaviiveen käynnistämiseksi riittää, että rele kytketään hetkeksi pois päältä ja uudelleen päälle. END- ja Q1-signaalien ajoituskaavio on esitetty kuvassa 6.

Kuva 6. END- ja Q1-signaalien ajoituskaavio.

Kaaviossa esitetyllä R2C2-ajoitusketjun arvoilla generaattorin taajuus on noin 1000 Hz. Siksi terminaalien M01 ... M05 osoitetun kytkennän aikaviive on noin kymmenen tuntia.

Tämän valotusajan hienosäätöä varten on tehtävä seuraava. Kytke liittimet M01 ... M05 asentoon "Seconds_10" kuvan taulukon mukaisesti 7.

Kuva 7. Ajastimen asetustaulukko (napsauta kuvaa suurentaaksesi).

Kytke tällä liitännällä muuttuvaa vastusta R2 säätääksesi valotusaikaa 10 sekunniksi. sekuntikello. Kytke sitten liittimet M01 ... M05 kuvan osoittamalla tavalla.

Toinen kaavio KR512PS10: stä on esitetty kuvassa 8.

Kuvio 8 Sirun aikarele KR512PS10

Toinen ajastin KR512PS10-sirulla.

Aluksi kiinnitetään huomiota KR512PS10: ään, tarkemmin, END-signaaleihin, joita ei lainkaan näytetä, ja ST-signaaliin, joka on yksinkertaisesti kytketty yhteiseen johtoon, joka vastaa loogista nollatasoa.

Tämän kytkemisen jälkeen laskuri ei pysähdy, kuten kuvassa 6 näkyy. END- ja Q1-signaalit jatkuvat syklisesti, pysähtymättä. Näiden signaalien muoto on klassinen mutkikas. Siten osoittautui, että muodostui vain suorakulmaisten pulssien generaattori, jonka taajuutta voidaan säätää muuttuvalla vastuksella R2, ja vastajakokerroin voidaan asettaa kuviossa 7 esitetyn taulukon mukaisesti.

Jatkuvat pulssit Q1: n ulostulosta menevät desimaalilukitusdekooderin DD2 K561IE8 laskentatuloon. R4C5-ketju, kun se on päällä, nollaa laskurin nollaan. Seurauksena on korkea taso dekooderin ”0” ulostulossa (nasta 3). Lähdöissä 1 ... 9 matalaa tasoa. Ensimmäisen laskentapulssin saapuessa korkea taso siirtyy lähtöön "1", toinen pulssi asettaa korkean tason lähdössä "2" ja niin edelleen, lähtöön "9". Sitten laskuri valuu ylös ja laskurisykli alkaa uudelleen.

Tuloksena oleva ohjaussignaali kytkimen SA1 kautta voidaan syöttää elementtien DD3.1 ... 4 äänengeneraattoriin tai relevahvistimeen VT2. Viiveen määrä riippuu kytkimen SA1 asennosta. Kaaviossa esitetyillä liitäntäkohdilla M01 ... M05 ja R2C2-ajoitusketjun parametreilla on mahdollista saada aikaan viiveitä 30 sekunnista 9 tuntiin.

Boris Aladyshkin