Kako napraviti „uradi sam“ rele

Što je vremenski relej? Algoritam akcije vremenski relej dovoljno jednostavno, ali ponekad može izazvati divljenje. Ako se prisjetimo starih perilica rublja, koje su nježno zvali "kanta s motorom", tada je djelovanje vremenskog releja bilo vrlo jasno: okrenuli su gumb nekoliko krpelja, unutra je počelo nešto kucati i motor je pokrenuo.

Čim je pokazivač ručke stigao do nulte razmjere, pranje je završilo. Kasnije su se pojavili automobili s dva timera - pranje i predenje. U takvim su strojevima vremenski releji izrađeni u obliku metalnog cilindra, u kojem je bio sakriven mehanizam sata, a vani su bili samo električni kontakti i upravljački gumb.

Suvremene perilice rublja - automatski strojevi (s elektroničkim upravljanjem) također imaju vremenski relej, pa je bilo nemoguće izdvojiti ga kao odvojeni element ili dio na upravljačkoj ploči. Sva vremenska kašnjenja dobivaju se programski pomoću kontrolnog mikrokontrolera. Ako pomno pogledate ciklus automatske perilice, broj odgoda jednostavno se ne može računati. Kada bi se sva ta odlaganja vršila u obliku satnog mehanizma spomenutog, tada jednostavno ne bi bilo dovoljno prostora u tijelu perilice.

Vremenski relej koriste se ne samo u perilicama rublja, na primjer, u mikrovalnim pećnicama, uz pomoć vremenskih odgoda regulira se ne samo radno vrijeme, već i snaga grijanja. To se postiže na sljedeći način: RF napon se uključuje 5 sekundi, a isključuje se za 5. Prosječna snaga grijanja u ovom slučaju je 50%. Da biste dobili 30% snage, dovoljno je uključiti RF na 3 sekunde. Prema tome, u isključenom stanju, visokofrekventna žarulja nalazi se 7 sekundi. Naravno, ti brojevi mogu biti različiti, na primjer 50 i 50 ili 30 i 70, upravo je ovdje prikazan omjer vremena isključivanja HF-a.

Spominjanje starih perilica rublja dano je s razlogom. Ovdje u ovom primjeru možete vidjeti, čak i osjetiti svojim rukama kako funkcionira vremenski relej.

Okretanje ručice u smjeru kazaljke na satu nije ništa drugo do brzina zatvarača. Pokretač (elektromotor) odmah se uključuje. Brzina zatvarača, u ovom slučaju u minutima, određuje kut rotacije ručke. Na taj način se odjednom izvode dvije akcije: učitavanje vremena ekspozicije i stvarno pokretanje samog vremenskog odgađanja. Nakon isteka podešenog vremena, pogon se isključuje. Svi vremenski releji ili timeri rade čak i približno, čak i oni koji su skriveni unutra mikrokontroleri (MK).

Od kazaljke na satu do elektronike

Kako doći do kašnjenja pomoću MK

Brzina suvremenog MK vrlo je velika, do nekoliko desetaka milja (milijuni operacija u sekundi). Čini se da je ne tako davno došlo do borbe za 1 milju na osobnim računalima. Sada čak i zastarjeli MK, na primjer, obitelj 8051, lako ispunjavaju ovaj 1 kilometar. Dakle, trebat će točno jedna sekunda da završi 1.000.000 operacija.

Evo, naizgled spremnog rješenja, kako doći do odgode. Samo izvodite istu operaciju milijun puta. To se može učiniti jednostavno ako je ova operacija petlja u programu. Ali nevolja je u tome što pored ove operacije, MK na sekundu ne može ništa drugo. Ovdje imate dostignuća inženjerstva, ovdje imate kilometre! A ako vam treba brzina zatvarača od nekoliko desetaka sekundi ili minuta?

Tajmer - uređaj za brojanje vremena

Kako bi spriječio takvu neugodu, procesor se nije zagrijao baš tako, izvršavajući nepotrebnu naredbu koja ne bi učinila ništa korisno, u MK su u pravilu ugrađeni timeri, nekoliko njih.Ako ne ulazite u detalje, tada je tajmer binarni brojač koji broji impulse generirane posebnim krugom unutar MK.

Na primjer, u MK obitelji 8051, puls za brojanje se generira kada se izvrši svaka naredba, tj. tajmer jednostavno broji broj izvršenih uputa za stroj. U međuvremenu, središnja procesna jedinica (CPU) tiho se bavi izvršenjem glavnog programa.

Pretpostavimo da tajmer započinje odbrojavanje (za to postoji naredba brojača brojača) od nule. Svaki impuls povećava sadržaj brojača za jedan i, u konačnici, dostiže maksimalnu vrijednost. Nakon toga se sadržaj šaltera resetira. Ovaj se trenutak naziva "proticanje brojača". To je upravo kraj vremenskog kašnjenja (sjetite se perilice).

Pretpostavimo da je tajmer 8-bitni, tada se može koristiti za izračunavanje vrijednosti u rasponu 0 ... 255, ili će brojač preplaviti svakih 256 impulsa. Da bi brzina zatvarača bila kraća, dovoljno je započeti brojanje ne ispočetka, već s različite vrijednosti. Da biste ga dobili, dovoljno je da prvo stavite ovu vrijednost u brojač, a zatim pokrenete brojač (još jednom, sjetite se perilice). Ovaj unaprijed učitani broj je kut rotacije vremenskog releja.

Takav tajmer s učestalošću operacija od 1 milje omogućit će vam da postignete brzinu zatvarača od najviše 255 mikrosekundi, ali trebate nekoliko sekundi ili čak minuta, što biste trebali učiniti?

Ispada da je sve prilično jednostavno. Svaki preljev tajmera događaj je zbog kojeg se glavni program prekida. Kao rezultat toga, CPU prelazi na odgovarajuću potprogramu, kojoj se od takvih sitnih izvadaka može dodati bilo koji, barem do nekoliko sati, pa čak i dana.

Rutina usluge prekida obično je kratka, ne više od nekoliko desetaka naredbi, nakon čega se opet vraća glavni program, koji se nastavlja s istog mjesta. Isprobajte ovaj odlomak jednostavnim ponavljanjem naredbi o kojima je gore rečeno! Iako, u nekim slučajevima, morate učiniti upravo to.

Da biste to učinili, u naredbenim sustavima procesora postoji naredba NOP, koja samo ne radi ništa, treba samo vrijeme stroja. Može se koristiti za rezerviranje memorije, a pri stvaranju vremenskih kašnjenja, samo vrlo kratkih, redom nekoliko mikrosekundi.

Da, čitatelj će reći kako je patio! Od perilica rublja izravno do mikrokontrolera. I što je bilo između tih ekstremnih točaka?

Što su vremenski releji?

Kao što je već spomenuto, Glavni zadatak vremenskog releja je postići odgodu između ulaznog i izlaznog signala. To kašnjenje može se stvoriti na više načina. Vremenski releji bili su mehanički (već opisani na početku članka), elektromehanički (također temeljeni na satu, samo što je opruga namotana elektromagnetom), kao i s različitim uređajima za prigušivanje. Primjer takvog releja je pneumatski vremenski prekidač prikazan na slici 1.

slika 1. Pneumatski vremenski relej.

Relej se sastoji od elektromagnetskog pogona i pneumatskog nastavka. Zavojnica releja dostupna je za radne napone od 12 ... 660V AC (16 ukupnih ocjena) s frekvencijom od 50 ... 60Hz. Ovisno o verziji releja, brzina zatvarača može početi bilo kad se aktivira ili kad se pusti elektromagnetski pogon.

Vrijeme se postavlja vijakom koji regulira presjek otvora za izlaz zraka iz komore. Opisani vremenski releji razlikuju se u ne baš stabilnim parametrima, stoga se, kad god je to moguće, uvijek koriste elektronički vremenski releji. Trenutno se takvi releji, i mehanički i pneumatski, mogu naći samo u drevnoj opremi, koja još nije zamijenjena modernom opremom, pa čak ni u muzeju.

Elektronski vremenski releji

Možda jedna od najčešćih bila je serija releja VL-60 ... 64 i neke druge, na primjer, releji VL-100 ... 140.Svi su tieri ugrađeni na specijalizirani čip KR512PS10. Izgled releja nadzemne linije prikazan je na slici 2.

Slika 2. Vremenski relej serije VL.

Krug vremenskog releja VL - 64 prikazan je na slici 3.

Slika 3 Shema časovnika VL - 64

Kada se napon dovodi na ulaz kroz ispravljački most VD1 ... VD4, napon kroz stabilizator na tranzistoru KT315A dovodi se na DD1 čip, čiji unutarnji generator počinje stvarati impulse. Učestalost impulsa regulira promjenjivi otpornik PPB-3B (to je onaj koji se prikazuje na prednjoj ploči releja), serijski spojen s vremenskim kondenzatorom od 5100 pF, koji ima toleranciju od 1% i vrlo mali TKE.

Primljeni impulsi broje se brojačem s promjenjivim koeficijentom podjele, koji se postavlja prebacivanjem terminala mikro kruga M01 ... M05. U releju serije VL ovo je prebacivanje izvedeno u tvornici. Maksimalni koeficijent dijeljenja cijelog brojača doseže 235,929,600. Prema dokumentaciji za mikro krug, na frekvenciji glavnog oscilatora 1 Hz, brzina zatvarača može doseći više od 9 mjeseci! Prema programerima, to je sasvim dovoljno za bilo koju primjenu.

Priključak 10 čipa END kraj je brzine zatvarača, spojenog na ulaz 3 - ST start-stop. Čim se napon visoke razine pojavi na kraju END, brojanje impulsa prestaje, a na 9. izlazu Q1 pojavljuje se napon visoke razine, koji će otvoriti tranzistor KT605 i relej spojen na KT605 kolektor.

Moderne releje vremena

U pravilu se izrađuju na MK. Lakše je programirati gotov mikrokanal, dodati nekoliko gumba, digitalni indikator, nego izmisliti nešto novo, a zatim precizno prilagoditi vrijeme. Takav relej prikazan je na slici 4.

Slika 4 Vremenski relej mikrokontrolera

Zašto vremenski relej "uradi sam"?

I premda postoji tako ogroman broj vremenskih sklopki, gotovo za svaki ukus, ponekad kod kuće morate napraviti nešto po svom, često vrlo jednostavno. Ali takvi se dizajni često opravdavaju potpuno i potpuno. Evo nekih od njih.

Čim smo upravo ispitali rad mikro kruga KR512PS10 kao dijela releja nadzemne linije, morat ćemo početi razmatrati amaterske sklopove s njega. Na slici 5 prikazan je krug tajmera.

Slika 5. Mjerač vremena na mikro krugu KR524PS10.

Mikrokrug se napaja iz parametričkog stabilizatora R4, VD1 sa stabilizacijskim naponom od oko 5 V. U trenutku uključivanja, krug R1C1 generira impuls za resetiranje mikro kruga. To pokreće unutarnji generator, čiju frekvenciju postavlja lanac R2C2, a unutarnji brojač mikro kruga počinje brojanje impulsa.

Broj tih impulsa (omjer brojača broja) postavljen je prebacivanjem terminala mikro kruga M01 ... M05. S položajem navedenim na dijagramu, ovaj će koeficijent biti 78643200. Taj broj impulsa čini cjelokupno razdoblje signala na izlazu END (pin 10). Priključak 10 povezan je s iglom 3 ST (start / stop).

Čim se izlaz END postavi na visoku razinu (odbrojano je pola razdoblja), brojač se zaustavlja. U isto vrijeme, izlaz Q1 (pin 9) također postavlja visoku razinu, što otvara tranzistor VT1. Kroz otvoreni tranzistor uključen je relej K1 koji svojim kontaktima upravlja opterećenjem.

Da biste pokrenuli vremensko odgađanje, dovoljno je nakratko isključiti i ponovo uključiti relej. Vremenski dijagram signala END i Q1 prikazan je na slici 6.

Slika 6. Vremenski dijagram signala END i Q1.

Sa vrijednostima vremenskog lanca R2C2 naznačenim na dijagramu, frekvencija generatora je oko 1000 Hz. Stoga će vremensko kašnjenje za naznačeni priključak terminala M01 ... M05 biti oko deset sati.

Da biste prilagodili ovu izloženost, napravite sljedeće. Spojite terminale M01 ... M05 na položaj "Seconds_10", kao što je prikazano na tablici na slici 7.

Slika 7. Tablica za podešavanje tajmera (kliknite na sliku za povećanje).

S ovom vezom zakrenite promjenjivi otpornik R2 da biste prilagodili brzinu zatvarača u trajanju od 10 sekundi. štopericom. Zatim spojite terminale M01 ... M05, kao što je prikazano na dijagramu.

Još jedan dijagram za KR512PS10 prikazan je na slici 8.

Slika 8 Vremenski relej čipa KR512PS10

Još jedan tajmer na KR512PS10 čipu.

Za početak, obratimo pozornost na KR512PS10, točnije, na END signale, koji uopće nisu prikazani, i ST signal, koji je jednostavno spojen na zajedničku žicu, što odgovara logičkoj nultoj razini.

S ovim uključivanjem brojač se neće zaustaviti, kao što je prikazano na slici 6. Signali END i Q1 ciklično će se, bez zaustavljanja, nastaviti. Oblik ovih signala bit će klasični meander. Tako se pokazao samo generator pravokutnih impulsa, čijom se frekvencijom može upravljati varijabilnim otpornikom R2, a faktor brojača brojača može se postaviti prema tablici prikazanoj na slici 7.

Kontinuirani impulsi iz izlaza Q1 idu na brojanje ulaza decimalnog brojača - dekoder DD2 K561IE8. Lanac R4C5, kada je uključen, resetira brojač na nulu. Kao rezultat, na izlazu dekodera "0" pojavljuje se visoka razina (pin 3). Na izlazima 1 ... 9 niske razine. Dolaskom prvog pulsa za brojanje, visoka razina prelazi na izlaz "1", drugi impuls postavlja visoku razinu na izlazu "2" i tako dalje, sve do izlaza "9". Tada se brojač preplavi i ciklus brojanja započinje iznova.

Rezultirajući upravljački signal preko prekidača SA1 može se uvesti u generator zvuka na elementima DD3.1 ... 4 ili na relejno pojačalo VT2. Količina kašnjenja ovisi o položaju prekidača SA1. Pomoću priključnih spojeva M01 ... M05, prikazanih na dijagramu, i parametara vremenskog lanca R2C2 moguće je dobiti vremensko kašnjenje u rasponu od 30 sekundi do 9 sati.

Boris Aladyskin