Elektroniska tidsreläer

Elektroniska klockor har utvecklats för att ersätta dem tidsrelä med elektromagnetisk och mekanisk fördröjning… De första elektroniska tidsreläerna tillverkades baserade på transistorkretsar. Därefter började integrerade kretsar användas i elektroniska reläer, och senare skedde en övergång till mikrokontroller.

I allmänhet är alla elektroniska tidreläer en anordning som styrs av en ingångsspänning (matningsspänning) och kopplar dess utgångskontakter med en specificerad tidsfördröjning.

Synkroniseringsblocket för de flesta elektroniska tidsreläer är baserat på RC-kretsar (Fig. 1, a). Ändringen i spänning över kondensatorn hos en RC-krets ansluten till en DC-spänningskälla beskrivs av en exponentiell funktion av tiden. Detta tillåter, genom att övervaka kondensatorspänningen, att bilda de inställda tidsintervallen, till exempel från det ögonblick som RC-kretsen är ansluten till källan tills kondensatorspänningen når den specificerade nivån. En exponentiell funktion används också för att ladda ur den förladdade kondensatorn i den parallella RC-kretsen.Sådana kretsar används i tidsreläer som måste koppla om sina kontakter efter en försörjningsspänningsbortfall.

Ris. 1. Varianter av tidscheman som används i elektroniska tidsreläer

I vissa tidsreläer används laddningen av RC-kretsens kondensator med en stabil ström (fig. 1, b och c). I det här fallet ändras spänningen i kondensatorn linjärt med tiden, vilket gör det möjligt att få lite mer noggrannhet i bildandet av tidsfördröjningar. Rollen för en stabil strömkälla i sådana reläer utförs av en elektronisk krets. Tidsreläer med en stabil strömkälla är dock svårare att implementera och används därför inte i stor utsträckning.

Laddningstiden (urladdnings-) för en RC-krets i verkliga kretsar överstiger inte några sekunder. Detta beror på flera omständigheter. För det första måste resistansen hos tidsmotståndet i RC-kretsen begränsas (inom några få megaohm) så att laddningen på kondensatorn inte påverkas av läckströmmarna genom kretskortets isoleringsmaterial och inströmmarna för en krets som styr spänningen i kondensatorn.

För det andra, i RC-kretsen är det nödvändigt att använda kondensatorer med minimal laddningsadsorption. Annars kommer kondensatorns egenskap att återställa spänningen på plattorna efter dess kortvariga urladdning leda till en fördelning i den tid då reläet är redo att fungera igen. Tyvärr har tillverkade kondensatorer med minimal laddningsadsorption relativt låg kapacitans (i storleksordningen några mikrofarader).

Reläer med korta tidsfördröjningar kan implementeras baserat på en enkel laddningscykel (urladdning) av RC-kretsen.Om det är nödvändigt att tillhandahålla långa tidsfördröjningar, görs reläerna på basis av flera laddnings-urladdningskretsar i RC-kretsen. I sådana flercykeltidsreläer ingår RC-kretsen i en självoscillerande krets som ger periodisk laddning-urladdning av dess kondensator... Till exempel kan en självoscillerande krets baserad på en RC-krets implementeras på logiska grindar som visas i fig. 1 år

Laddningen och urladdningen av kondensatorn C sker genom motståndet R2 på grund av olika spänningsnivåer vid ingången och utgången av det inverterande logiska elementet DD2. Tillståndet för det logiska elementet DD2 omkopplas av samma logiska element DD1, men det används som en tröskelspänningskropp (omständigheten inser att de logiska elementen i IC går till tillståndet logisk noll och vice versa, vid olika nivåer av inspänningen). Vid strömförsörjning bildas alltså en sekvens av pulser med en ganska stabil period vid utgången DD2. Genom att räkna utpulserna från början av den självoscillerande kretsen är det möjligt att få ett elektroniskt relä med ett stort tidsintervall fördröjningar vid relativt små värden av tidskedjekonstanten.

Den högsta noggrannheten tillhandahålls av elektroniska tidsreläer med självoscillerande kretsar baserade på kvartsresonatorer (se fig. 1, e).

Användningen av elektroniska komponenter med låg spänning och låg ström i elektroniska tidsreläer kräver användning av gränssnitt med externa in- och utgångskretsar i dem.

Strukturdiagram för engångs- och flercykeltidsreläer visas i fig. 2, a respektive b.Båda kretsarna inkluderar identiska block: en ingångsomvandlare, en enhet för att ställa in tidskretsen i dess initiala tillstånd och en verkställande (utgångs-) kropp.

Ris. 2. Blockdiagram över tidsreläer

Syftet med ingångsomvandlaren är att bilda en lågspänning med en normaliserad nivå för att driva synkroniseringskretsen, samt att skapa de referenspotentialer som är nödvändiga för driften av tröskelorganen.

Noden för inställning av tidskretsen i dess initiala tillstånd är nödvändig för att bringa alla reläelement som är involverade i bildandet av tidsfördröjningen till ett strikt definierat initialläge. Initiering av reläet kan göras antingen i slutet av den föregående cykeln av reläet eller vid det ögonblick då reläet är aktiverat.

I enkelfördröjningsreläer justeras tiden antingen genom att ändra tidskonstanten för synkroniseringskretsen eller genom att ändra tröskeln för komparatorn (tröskelorganet), som jämför spänningen i synkroniseringskretsens kondensator med inställningen och verkar på utgångsorganet (verkställande).

I flercykeltidsreläer tillhandahålls fördröjningen som regel genom att räkna klockgeneratorns pulser i pulsräknaren och korrigeras (för att kompensera för spridningen av elementens parametrar) genom att ändra tidskonstanten RC -kedjor av klockgeneratorn. När matningsspänningen läggs på startar klockgeneratorn och pulser börjar komma till räknarens ingång.

Igenkänning av att nå det erforderliga tillståndet för räknaren tillhandahålls av en krets för avkodning av dess tillstånd baserat på mekaniska omkopplare som ställer in det inställda värdet.I det ögonblick då ett visst antal pulser ackumuleras i räknaren, vilket sammanfaller med inställningen av avkodaren, genereras en styrsignal för den utgående verkställande enheten.

Ris. 3. Elektroniskt tidsrelä VL-54

Under senare år har mikrokontrollerbaserade elektroniska tidsreläer implementerats. En mikrokontroller kräver klockpulser med en tillräckligt stabil frekvens för att fungera. Dessa pulser bildas i regel av en inbyggd oscillator baserad på kvartsresonatorer (fig. 1, e). När tidreläets startsignal tas emot börjar mikrokontrollern räkna klockpulserna. Till skillnad från elektroniska tidsreläer baserade på RC-kretsar, är tidsfördröjningarna för kvartstidsreläer praktiskt taget oberoende av omgivningstemperatur och relämatningsspänning.

En betydande fördel med ett tidsrelä som använder mikrokontroller är möjligheten att programmera dem direkt i den monterade enheten. Elektroniska tidsreläer som använder mjukvaruborttagna mikrokontroller kräver ingen installation och börjar fungera så snart strömmen kopplas på.

De vanligaste elektroniska tidsreläerna inomhus: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Tidsreläer för halvledare.