Cum să faci un releu de timp pentru a te descurca

Ce este un releu de timp? Algoritmul de acțiune releu de timp destul de simplu, dar uneori poate provoca admirație. Dacă ne amintim de vechile mașini de spălat, care erau numite afectuos „găleata cu motor”, atunci acțiunea cronometrului era foarte clară: au întors butonul câteva căpușe, ceva a început să bifeze în interior și motorul a pornit.

Imediat ce indicatorul mânerului a atins diviziunea la scară zero, spălarea s-a încheiat. Ulterior, au apărut mașini cu două cronometre - spălare și rotire. În astfel de mașini, releele de timp erau realizate sub forma unui cilindru metalic, în care era ascuns mecanismul de ceas, iar în exterior erau doar contacte electrice și un buton de control.

Mașinile moderne de spălat - mașinile automate (cu control electronic) au, de asemenea, un releu de timp, și a devenit imposibil să se facă ca un element sau o parte separată de pe placa de control. Întârzierile de timp se obțin programatic folosind microcontrolerul de control. Dacă priviți cu atenție ciclul mașinii de spălat automate, numărul de întârzieri pur și simplu nu poate fi calculat. Dacă toate aceste întârzieri s-ar face sub forma unui mecanism de ceas din cele menționate anterior, atunci pur și simplu nu ar exista suficient spațiu în corpul mașinii de spălat.

Releu de timp ele sunt utilizate nu numai la mașinile de spălat, de exemplu, în cuptoare cu microunde, cu ajutorul întârzierilor nu numai că timpul de funcționare este reglat, ci și puterea de încălzire. Aceasta se face după cum urmează: tensiunea RF se aprinde timp de 5 secunde și se oprește 5. Puterea medie de încălzire în acest caz este de 50%. Pentru a obține 30% putere, pornirea radioului radio timp de 3 secunde este suficientă. În consecință, în starea oprită, lampa de înaltă frecvență este localizată timp de 7 secunde. Desigur, aceste numere pot fi diferite, de exemplu 50 și 50 sau 30 și 70, tocmai aici este afișat raportul dintre timpul de închidere al HF.

Mentionarea masinilor de spalat vechi este data dintr-un motiv. Este aici, în acest exemplu, puteți vedea, chiar simți cu mâinile tale, cum funcționează releul de timp.

Rotirea manivelei în sens orar nu este altceva decât o viteză a obturatorului. Servomotorul (motorul electric) este pornit imediat. Viteza obturatorului, în acest caz în câteva minute, determină unghiul de rotație al mânerului. Astfel, două acțiuni sunt efectuate simultan: încărcarea timpului de expunere și începerea efectivă a întârzierii în timp. După trecerea timpului stabilit, actuatorul este oprit. Toate releele de timp sau cronometrele funcționează chiar aproximativ, chiar și cele ascunse în interior microcontrolere (MK).

De la ceasuri la electronice

Cum să obțineți o întârziere de timp folosind MK

Viteza MK-ului modern este foarte mare, până la câteva zeci de șoareci (milioane de operații pe secundă). Se pare că nu cu mult timp în urmă a existat o luptă pentru 1 mips pe computerele personale. Acum chiar și MK-urile învechite, de exemplu, familia 8051, îndeplinesc cu ușurință acest 1 șoarece. Astfel, va dura exact o secundă pentru a finaliza 1.000.000 de operațiuni.

Aici, o soluție aparent pregătită, cum să obții o întârziere în timp. Doar efectuați aceeași operație de un milion de ori. Acest lucru se poate face pur și simplu dacă această operațiune este blocată în program. Însă problema este că, pe lângă această operație, MK o secundă nu poate face altceva. Aici aveți realizarea ingineriei, aici aveți șoareci! Și dacă aveți nevoie de o expunere de câteva zeci de secunde sau minute?

Timer - un dispozitiv pentru numărarea timpului

Pentru a preveni o astfel de jenă, procesorul nu s-a încălzit așa, executând o comandă inutilă care nu ar face nimic util, cronometrele au fost încorporate în MK, de regulă, mai multe dintre ele.Dacă nu intrați în detalii, atunci cronometrul este un contor binar care contează impulsurile generate de un circuit special din interiorul MK.

De exemplu, în familia MK 8051, un puls de numărare este generat atunci când fiecare comandă este executată, adică. cronometrul numără pur și simplu numărul de instrucțiuni ale mașinii executate. Între timp, unitatea centrală de procesare (CPU) este angajată în liniște în execuția programului principal.

Să presupunem că temporizatorul începe să numere (există o comandă de start start pentru asta) de la zero. Fiecare impuls crește conținutul contorului cu unul și, în final, atinge valoarea maximă. După aceea, conținutul contorului este resetat. Acest moment se numește „overflow counter”. Acesta este tocmai sfârșitul întârzierii de timp (nu uitați de mașina de spălat).

Să presupunem că cronometrul este pe 8 biți, atunci poate fi utilizat pentru a calcula o valoare în intervalul 0 ... 255, sau contorul se va revărsa la fiecare 256 impulsuri. Pentru ca viteza obturatorului să fie mai scurtă, este suficient să începeți numărarea nu de la zero, ci de la o valoare diferită. Pentru a obține, este suficient să încărcați mai întâi această valoare în contor și apoi să porniți contorul (încă o dată, amintiți-vă mașina de spălat). Acest număr preîncărcat este unghiul de rotație al releului de timp.

Un astfel de cronometru cu o frecvență de operare de 1 mips vă va permite să obțineți o viteză a obturatorului de maxim 255 microsecunde, dar aveți nevoie de câteva secunde sau chiar minute, ce ar trebui să faceți?

Se dovedește că totul este destul de simplu. Fiecare overflow de cronometru este un eveniment care determină întreruperea programului principal. Drept urmare, CPU trece la subrutina corespunzătoare, care din astfel de fragmente minuscule poate adăuga oricare, cel puțin până la câteva ore și chiar zile.

Rutina serviciului de întrerupere este de obicei scurtă, nu mai mult de câteva zeci de comenzi, după care din nou apare o revenire la programul principal, care continuă să ruleze din același loc. Încercați acest extras printr-o simplă repetare a comenzilor despre care s-a spus mai sus! Deși, în unele cazuri, trebuie să faceți doar asta.

Pentru a face acest lucru, există o comandă NOP în sistemele de comandă ale procesorului, care nu face nimic, ci durează doar timp. Poate fi folosit pentru a rezerva memorie, iar la crearea întârzierilor de timp, doar cele foarte scurte, de ordinul câtorva microsecunde.

Da, cititorul va spune cum a suferit! De la mașinile de spălat direct la microcontrolere. Și ce a fost între aceste puncte extreme?

Ce sunt releele de timp?

După cum am menționat deja, Sarcina principală a releului de timp este de a obține o întârziere între semnalul de intrare și semnalul de ieșire. Această întârziere poate fi generată în mai multe moduri. Releele de timp au fost mecanice (descrise deja la începutul articolului), electromecanice (de asemenea, bazate pe un ceasornic, numai arcul este înfășurat de un electromagnet), precum și cu diferite dispozitive de amortizare. Un exemplu de astfel de releu este comutatorul de timp pneumatic prezentat în figura 1.

imagine 1. Releu de timp pneumatic.

Releul este format dintr-o acționare electromagnetică și un atașament pneumatic. Bobina releului este disponibilă la tensiuni de operare de 12 ... 660V AC (16 valori totale) cu o frecvență de 50 ... 60Hz. În funcție de versiunea releului, viteza obturatorului poate începe fie când este declanșat, fie când este eliberată acționarea electromagnetică.

Timpul este setat de un șurub care reglează secțiunea transversală a găurii pentru ca aerul să iasă din cameră. Releele de timp descrise diferă de parametrii nu foarte stabili, prin urmare, ori de câte ori este posibil, se folosesc întotdeauna relee electronice de timp. În prezent, astfel de relee, atât mecanice, cât și pneumatice, pot fi găsite poate doar în echipamente antice, care nu au fost încă înlocuite cu echipamente moderne și chiar într-un muzeu.

Relee de timp electronice

Poate unul dintre cele mai frecvente a fost seria de relee VL-60 ... 64 și altele, de exemplu, releele VL-100 ... 140.Toate aceste cronometre au fost construite pe un cip specializat KR512PS10. Aspectul releului liniei aeriene este prezentat în figura 2.

Figura 2. Seria releelor ​​de timp VL.

Circuitul releului de timp VL - 64 este prezentat în figura 3.

Figura 3 Schema cronometrului VL - 64

Când o tensiune este furnizată la intrare prin puntea de redresare VD1 ... VD4, tensiunea prin stabilizator de pe tranzistorul KT315A este furnizată cipului DD1, al cărui generator intern începe să genereze impulsuri. Frecvența impulsurilor este reglată de un rezistor variabil PPB-3B (este afișat pe panoul frontal al releului), conectat în serie cu un condensator de cronometrare 5100 pF, care are o toleranță de 1% și un TKE foarte mic.

Impulsurile primite sunt contorizate de un contor cu un coeficient de divizare variabil, care este setat prin comutarea bornelor microcircuitului M01 ... M05. În releul seria VL, această comutare a fost efectuată în fabrică. Coeficientul maxim de diviziune al întregului contor ajunge la 235.929.600. Conform documentației pentru microcircuit, la o frecvență a oscilatorului principal 1 Hz, viteza obturatorului poate atinge mai mult de 9 luni! Potrivit dezvoltatorilor, acest lucru este suficient pentru orice aplicație.

Pinul 10 al cipului END este sfârșitul vitezei obturatorului, conectat la intrarea 3 - ST start-stop. Imediat ce apare o tensiune de nivel înalt la ieșirea END, numărarea impulsurilor se oprește și pe a 9-a ieșire Q1 apare o tensiune de nivel înalt, care va deschide tranzistorul KT605 și releul conectat la colectorul KT605 va declanșa.

Relee de timp moderne

De regulă, sunt făcute pe MK. Este mai ușor să programați un microcircuit proprietar gata pregătit, să adăugați câteva butoane, un indicator digital, decât să inventați ceva nou și apoi să reglați timpul. Un astfel de releu este prezentat în figura 4.

Figura 4 Releul de timp al microcontrollerului

De ce un releu de timp face-it-yourself?

Și deși există un număr atât de mare de întrerupătoare de timp, aproape pentru fiecare gust, uneori acasă trebuie să faceți ceva propriu, de multe ori foarte simplu. Dar astfel de designuri se justifică adesea complet și complet. Iată câteva dintre ele.

Imediat ce tocmai am examinat funcționarea microcircuitului KR512PS10 ca parte a releului liniei aeriene, va trebui să începem să luăm în considerare circuitele de amatori de la acesta. Figura 5 prezintă circuitul cronometru.

Figura 5. Cronometru pe microcircuitul KR524PS10.

Microcircuitul este alimentat de la stabilizatorul parametric R4, VD1 cu o tensiune de stabilizare de aproximativ 5 V. În momentul alimentării, circuitul R1C1 generează un impuls de resetare a microcircuită. Aceasta pornește generatorul intern, a cărui frecvență este setată de lanțul R2C2, iar contorul intern al microcircuitului începe să numere impulsuri.

Numărul acestor impulsuri (raportul de divizare contrar) este setat prin comutarea bornelor microcircuitului M01 ... M05. Cu poziția indicată în diagrama, acest coeficient va fi de 78643200. Acest număr de impulsuri alcătuiește întreaga perioadă a semnalului la ieșirea END (pin 10). Pinul 10 este conectat la pinul 3 ST (pornire / oprire).

De îndată ce ieșirea END este setată la un nivel ridicat (s-a numărat o jumătate de perioadă), contorul se oprește. În același timp, ieșirea Q1 (pinul 9) stabilește și un nivel ridicat, care deschide tranzistorul VT1. Printr-un tranzistor deschis, releul K1 este pornit, care controlează sarcina cu contactele sale.

Pentru a începe întârzierea timpului, este suficient să opriți scurt și să porniți din nou releul. Diagrama de sincronizare a semnalelor END și Q1 este prezentată în figura 6.

Figura 6. Schema de sincronizare a semnalelor END și Q1.

Cu valorile lanțului de sincronizare R2C2 indicate în diagramă, frecvența generatorului este de aproximativ 1000 Hz. Prin urmare, întârzierea pentru conectarea indicată a terminalelor M01 ... M05 va fi de aproximativ zece ore.

Pentru a ajusta această viteză a obturatorului, trebuie efectuate următoarele. Conectați terminalele M01 ... M05 la poziția "Secunde_10", așa cum se arată în tabelul din figură 7.

Figura 7. Tabel de setare temporizator (faceți clic pe imagine pentru a mări).

Cu această conexiune, rotiți rezistența variabilă R2 pentru a regla viteza obturatorului timp de 10 secunde. prin cronometru. Apoi conectați terminalele M01 ... M05, așa cum se arată în diagramă.

O altă diagramă de pe KR512PS10 este prezentată în figura 8.

Figura 8 Releu de timp pentru cip KR512PS10

Un alt cronometru pe cipul KR512PS10.

Pentru început, să fim atenți la KR512PS10, mai precis, la semnalele END, care nu sunt deloc arătate, și la semnalul ST, care este pur și simplu conectat la un fir comun, care corespunde unui nivel de logică zero.

Cu această pornire, contorul nu se va opri, așa cum se arată în figura 6. Semnalele END și Q1 vor continua ciclic, fără oprire, vor continua. Forma acestor semnale va fi un meandru clasic. Astfel, s-a dovedit doar un generator de impulsuri dreptunghiulare, a căror frecvență poate fi controlată de o rezistență variabilă R2, iar factorul de diviziune contrar poate fi setat în conformitate cu tabelul prezentat în figura 7.

Impulsurile continue de la ieșirea Q1 se duc la intrarea de numărare a contorului decodificator DD2 K561IE8. Lanțul R4C5, când este pornit, resetează contorul la zero. Drept urmare, la ieșirea decodificatorului „0” (pin 3) apare un nivel ridicat. La ieșiri de 1 ... 9 niveluri joase. Odată cu venirea primului impuls de numărare, un nivel ridicat trece la ieșirea „1”, cel de-al doilea impuls stabilește un nivel ridicat la ieșirea „2” și așa mai departe, până la ieșirea „9”. Apoi, contorul se revarsă și ciclul de numărare începe din nou.

Semnalul de control rezultat prin comutatorul SA1 poate fi transmis către generatorul de sunet de pe elementele DD3.1 ... 4 sau amplificatorul releului VT2. Cantitatea de întârziere depinde de poziția întrerupătorului SA1. Cu conexiunile terminale M01 ... M05 indicate în diagrama și parametrii lanțului de sincronizare R2C2, este posibil să se obțină întârzieri de timp cuprinse între 30 de secunde și 9 ore.

Boris Aladyshkin