Hogyan készítsünk egy "csináld magadnak" időrelét?

Mi az időrelé? Művelet algoritmus időrelé elég egyszerű, de néha csodálatot okozhat. Ha emlékeztetünk a régi mosógépekre, amelyeket szeretettel hívtak „vödör motorral”, akkor az idõrelé mûködése nagyon világos volt: néhány gombbal elfordították a gombot, valami elkezdett ketyegni, és a motor elindult.

Amint a fogantyú mutatója elérte a nulla skálán lévõ osztást, a mosás véget ért. Később megjelentek két időzítővel ellátott autók - mosás és centrifugálás. Az ilyen gépekben az időreléket fém henger formájában készítették, amelyben az óramechanizmus el volt rejtve, és kívül csak elektromos érintkezők és vezérlőgomb voltak.

A modern mosógépek - az automata gépek (elektronikus vezérlésűek) is rendelkeznek időrelével, és lehetetlenné vált, hogy különálló elemként vagy alkatrészként elkészítsék a vezérlőpulton. Az összes késleltetés programozottan történik a vezérlő mikrokontroller segítségével. Ha alaposan megvizsgálja az automata mosógép ciklust, az késések számát egyszerűen nem lehet számolni. Ha ezeket az időbeli késéseket a fentiekben ismertetett óramechanizmus formájában hajtanák végre, akkor egyszerűen nem lenne elég hely a mosógép tokjában.

Időrelé nemcsak mosógépekben, például mikrohullámú sütőkben használják, időbeli késleltetésekkel nemcsak a működési időt szabályozzák, hanem a fűtőteljesítményt is. Ez az alábbiak szerint történik: az RF feszültség 5 másodpercre bekapcsol, és 5 másodpercre kikapcsol. Az átlagos fűtőteljesítmény ebben az esetben 50%. A 30% -os teljesítmény eléréséhez elegendő az RF bekapcsolása 3 másodpercre. Ennek megfelelően kikapcsolt állapotban a magas frekvenciájú lámpa 7 másodpercre található. Természetesen ezek a számok különbözhetnek, például 50 és 50, illetve 30 és 70, csak itt látható a HF be- és kikapcsolási idejének aránya.

A régi mosógépeket okként említik. Itt van, ebben a példában láthatja, akár meg is érezheti a kezét, hogyan működik az időrelé.

A forgattyú óramutató járásával megegyező irányba történő forgatása nem más, mint a redőny sebessége. A hajtómű (elektromos motor) azonnal bekapcsol. A redőny sebessége, ebben az esetben percben, határozza meg a fogantyú elfordulási szögét. Így két műveletet hajtanak végre egyszerre: az expozíciós idő betöltése és az idő késleltetés tényleges indítása. A beállított idő letelte után a szelepmozgató kikapcsol. Az összes időrelé vagy időzítő megközelítőleg működik, még azok is, amelyek rejtve vannak mikrovezérlők (MK).

Óraműtől az elektronikáig

Hogyan lehet késleltetni az MK-t?

A modern MK sebessége nagyon magas, akár több tíz mips-ig (millió művelet másodpercenként). Úgy tűnik, hogy nem olyan régen küzdöttek a személyi számítógépek 1 mipséért. Most még az elavult MK-k, például a 8051 család is könnyen teljesítik ezt az 1 mp-et. Így pontosan egy másodpercbe tart az 1.000.000 művelet elvégzése.

Itt egy látszólag kész megoldás, hogyan lehet késleltetni az időt. Csak hajtsa végre ugyanazt a műveletet egymilliószor. Ez meglehetősen egyszerűen megtehető, ha ezt a műveletet hurkolják a programba. De a baj az, hogy ezen a műveleten túl az MK egy pillanatra semmit sem tehet. Itt van a mérnöki teljesítmény, itt van a mips! És ha több tíz másodperc vagy perc zársebességre van szüksége?

Időzítő - eszköz az idő számlálására

Az ilyen zavar elkerülése végett a processzor éppen nem melegszik fel, és szükségtelen parancsot hajtott végre, amely semmi hasznosat nem tenné, az időzítőket általában beépítették az MK-ba, általában ezek közül többet.Ha nem mész bele a részletekbe, akkor az időzítő egy bináris számláló, amely kiszámítja az MK-n belül egy speciális áramkör által generált impulzusokat.

Például a 8051 MK családban számlálási impulzust generálnak, amikor minden parancsot végrehajtanak, azaz az időzítő egyszerűen megszámolja a végrehajtott gépi utasításokat. Eközben a központi processzor (CPU) csendben részt vesz a főprogram végrehajtásában.

Tegyük fel, hogy az időzítő nulláról kezdi a számlálást (ehhez van egy ellenindítási parancs). Minden impulzus növeli a számláló tartalmát egyvel, és végül eléri a maximális értéket. Ezután a számláló tartalma visszaáll. Ezt a pillanatot „ellen túlcsordulásnak” hívják. Pontosan ez az időkéslelés vége (emlékezzen a mosógépre).

Tegyük fel, hogy az időzítő 8 bites, akkor felhasználható egy 0 ... 255 tartományba eső érték kiszámítására, különben a számláló 256 impulzusonként túlcsordul. A redőny rövidítéséhez elegendő a számlálást nem a semmiből, hanem egy másik értékből indítani. Ahhoz, hogy megkapja, elegendő ezt az értéket először betölteni a számlálóba, majd elindítani a számlálót (ismét emlékezzen a mosógépre). Ez az előre betöltött szám az időrelé forgási szöge.

Egy ilyen, 1 mips műveleti frekvenciájú időzítő maximálisan 255 mikrosekundos záridőt biztosít, de néhány másodpercre vagy akár percre is szüksége van, mi van?

Kiderül, hogy minden nagyon egyszerű. Minden időzítő túlcsordulás olyan esemény, amely a főprogram megszakítását okozza. Ennek eredményeként a CPU átvált a megfelelő alprogramra, amely az ilyen apró részletekből bármilyen, legalább néhány óráig és akár napig is hozzáadhat.

A megszakítási szolgáltatási rutin általában rövid, legfeljebb néhány tucat parancs, ezután ismét visszatér a főprogramhoz, amely továbbra is ugyanazon a helyen fut. Próbáld ki ezt a kivonatot a fentiekben említett parancsok egyszerű megismétlésével! Bár bizonyos esetekben ezt csak meg kell tennie.

Ehhez van egy NOP parancs a processzor parancsrendszereiben, amely csak nem tesz semmit, csak gépi időt vesz igénybe. Használható memória lefoglalására, és késleltetések létrehozásakor, csak nagyon rövidek, néhány mikrosekundumonként.

Igen, az olvasó elmondja, hogy szenvedett! A mosógépektől a mikrokontrollerekig. És mi volt ezek között a szélsőséges pontok között?

Mik az időrelék?

Mint már említettük, Az időrelé fő feladata a késleltetés elérése a bemeneti jel és a kimeneti jel között. Ez a késés többféle módon generálható. Az időrelék mechanikusak (már a cikk elején le voltak írva), elektromechanikusak (szintén óramű alapúak, csak a rugót egy elektromágnes tekercseli), valamint különféle csillapító eszközökkel. Az ilyen relékre példa az 1. ábrán látható pneumatikus időkapcsoló.

kép 1. Pneumatikus időrelé.

A relé egy elektromágneses meghajtóból és egy pneumatikus szerelvényből áll. A relétekercs 12 ... 660 V AC (16 névleges névleges feszültség) üzemi feszültséggel kapható, 50 ... 60Hz frekvencián. A relé verziójától függően a zársebesség indulhat, amikor kioldják, vagy amikor az elektromágneses meghajtót elengedik.

Az időt egy csavar állítja be, amely szabályozza a lyuk keresztmetszetét a levegő számára a kamrából való kilépéshez. A leírt időrelék különböznek a nem nagyon stabil paraméterekben, ezért lehetőség szerint mindig elektronikus időreléket használnak. Jelenleg az ilyen relék, mind mechanikus, mind pneumatikus, valószínűleg csak az ősi berendezésekben találhatók, amelyeket még nem cseréltek ki modern eszközökkel, és még egy múzeumban is.

Elektronikus időrelék

Talán az egyik leggyakoribb a VL-60 ... 64 relé sorozat és néhány más, például a VL-100 ... 140 relék.Mindezeket az időzítőket egy speciális KR512PS10 chipre építették. A légvezeték-relé megjelenését a 2. ábra mutatja.

2. ábra: VL időrelé sorozat.

A VL-64 időrelé áramköre a 3. ábrán látható.

3. ábra A VL - 64 időzítő sémája

Amikor a bemenetre feszültséget szolgáltatnak a VD1 ... VD4 egyenirányító hídon keresztül, akkor a KT315A tranzisztor stabilizátorán keresztüli feszültséget a DD1 chipre továbbítják, amelynek belső generátora impulzusokat generál. Az impulzusfrekvenciát egy változó PPB-3B ellenállás szabályozza (ez az, aki a relé előlapján jelenik meg), sorba kötve egy 5100 pF időmérő kondenzátorral, amelynek 1% -os tűrése és nagyon kicsi a TKE.

A vett impulzusokat egy változó megosztási együtthatóval rendelkező számláló számolja, amelyet az M01 ... M05 mikroáramkör kivezetésével lehet beállítani. A VL sorozatú relében ezt a kapcsolást gyárilag hajtották végre. A teljes számláló maximális megosztási aránya eléri a 235 929 600-at. A mikroáramkör dokumentációja szerint a fő oszcillátor frekvenciáján 1 Hz a zársebesség elérheti a 9 hónapot is! A fejlesztők szerint ez elég minden alkalmazáshoz.

Az END chip 10. érintkezője a zársebesség vége, csatlakoztatva a 3. bemenethez - ST start - stop. Amint magas szintű feszültség jelenik meg az END kimenetnél, az impulzusszámlálás leáll, és magas szintű feszültség jelenik meg a Q1 9. kimenetén, amely kinyitja a KT605 tranzisztorot, és a KT605 kollektorhoz csatlakoztatott relé kiold.

Modern időrelék

Általában készülnek az MK. Könnyebb programozni egy kész mikroáramkört, hozzáadni néhány gombot, egy digitális kijelzőt, mint valami újat kitalálni, majd elvégezni az idő finomítását. Egy ilyen relét a 4. ábra mutat.

4. ábra Mikrokontroller időrelé

Miért csináld magad csináld magad?

És bár ilyen hatalmas számú időkapcsoló van, szinte minden ízléshez, néha otthon kell csinálnia valami saját, gyakran nagyon egyszerűt. De az ilyen tervek gyakran teljesen és teljesen igazolják magukat. Itt van néhány közülük.

Amint éppen megvizsgáltuk a KR512PS10 mikroáramkör működését a légvezeték relé részeként, meg kell kezdenünk mérlegelni az amatőr áramköröket. Az 5. ábra az időzítő áramkört mutatja.

5. ábra: Időzítő a KR524PS10 mikroáramkörön.

A mikroáramkört az R4, VD1 paraméteres stabilizátor táplálja, körülbelül 5 V stabilizációs feszültséggel. A bekapcsoláskor az R1C1 áramkör mikroáramkör visszaállítási impulzusát generálja. Ez elindítja a belső generátort, amelynek frekvenciáját az R2C2 lánc állítja be, és a mikroáramkör belső számlálója megkezdi az impulzusok számlálását.

Ezen impulzusok számát (ellenosztási arány) az M01 ... M05 mikroáramkör kapcsaival kell beállítani. Az ábrán jelzett helyzetnél ez az együttható 78643200 lesz. Ez az impulzusszám adja meg a jel teljes periódust az END kimenetnél (10. érintkező). A 10-es érintkező csatlakoztatva van a 3-as ST-hez (start / stop).

Amint az END kimenet magas szintre van állítva (félidőt számoltak), a számláló leáll. Ugyanakkor a Q1 kimenet (9. érintkező) egy magas szintet is beállít, amely megnyitja a VT1 tranzisztorot. Egy nyitott tranzisztoron keresztül bekapcsol a K1 relé, amely érintkezőivel szabályozza a terhet.

Az időkésés indításához elegendő a relét röviden kikapcsolni és újra bekapcsolni. Az END és Q1 jelek időzítési diagramját a 6. ábra mutatja.

6. ábra: Az END és a Q1 jelek időzítési diagramja.

Az ábrán feltüntetett R2C2 időzítési lánc értékeivel a generátor frekvenciája körülbelül 1000 Hz. Ezért az M01 ... M05 kapcsok jelzett csatlakoztatásának késleltetési ideje körülbelül tíz óra lesz.

A záridő finomhangolása érdekében a következőket kell tenni. Csatlakoztassa az M01 ... M05 kapcsokat a "Másodperc_10" helyzetbe, az ábra táblázatában látható módon 7.

7. ábra. Időzítő táblázat (kattintson a képre a nagyításhoz).

Ezzel a csatlakozással forgassa el a R2 változó ellenállást a redőny sebességének 10 másodpercre történő beállításához. stopperrel. Ezután csatlakoztassa az M01 ... M05 kapcsokat az ábra szerint.

A KR512PS10 másik diagramját a 8. ábra mutatja.

8. ábra Chip időrelé KR512PS10

Egy újabb időzítő a KR512PS10 chipen.

Először is figyelünk a KR512PS10-re, pontosabban az END jelekre, amelyek egyáltalán nem jelennek meg, valamint az ST jelre, amelyet egyszerűen egy közös vezetékhez kötünk, amely logikai nulla szintnek felel meg.

Ezzel a bekapcsolással a számláló nem áll le, ahogy az a 6. ábrán látható. Az END és Q1 jelek ciklikusan, megállás nélkül folytatódnak. Ezeknek a jeleknek a formája klasszikus kanyargós lesz. Így kiderült, hogy csak egy téglalap alakú impulzusgenerátor, amelynek frekvenciáját egy változó R2 ellenállás vezérelheti, és az ellenosztási tényező a 7. ábrán bemutatott táblázat szerint beállítható.

A Q1 kimenetről folyamatos impulzusok a DD2 K561IE8 decimális számláló dekóder számláló bemenetére kerülnek. Az R4C5 lánc, amikor be van kapcsolva, nullára állítja a számlálót. Ennek eredményeként magas szint jelenik meg a „0” dekóder kimenetén (3. tű). 1 ... 9 kimenetnél alacsony szint. Az első számláló impulzus megérkezésével a magas szint az "1" kimenetre mozog, a második impulzus a "2" kimenetnél magas értéket állít fel, és így tovább, a "9" kimenetig. Ezután a számláló túlcsordul és a számlálási ciklus újból elindul.

Az így kapott vezérlőjelet az SA1 kapcsolón keresztül továbbíthatjuk a DD3.1 ... 4 elemek hanggenerátorához vagy a VT2 reléerősítőhöz. Az késleltetés mértéke az SA1 kapcsoló helyzetétől függ. Az ábrán feltüntetett M01 ... M05 csatlakozókkal és az R2C2 vezérlőlánc paramétereivel 30 másodperc és 9 óra közötti késések érhetők el.

Boris Aladyshkin