Jak si vyrobit časové relé do-it-yourself

Co je časové relé? Akční algoritmus časové relé jednoduché, ale někdy to může způsobit obdiv. Pokud si vzpomeneme na staré pračky, které se láskyplně nazývaly „kbelík s motorem“, pak byla činnost časového relé velmi jasná: otočili knoflíkem o několik tiků, něco začalo tikat uvnitř a motor nastartoval.

Jakmile ukazatel kliky dosáhl dělení na nulu, praní skončilo. Později se objevily automobily se dvěma časovači - praní a spřádání. V takových strojích byla časová relé vyrobena ve formě kovového válce, ve kterém byl skryt mechanismus hodin, a venku byly pouze elektrické kontakty a ovládací knoflík.

Moderní pračky - automatické pračky (s elektronickým ovládáním) mají také časové relé a bylo nemožné rozeznat je jako samostatný prvek nebo součást na ovládací desce. Všechna časová zpoždění jsou získána programově pomocí řídicího mikrokontroléru. Pokud se podrobně podíváte na cyklus automatické pračky, nelze časová zpoždění jednoduše spočítat. Pokud by všechna tato časová zpoždění byla provedena ve formě hodinového mechanismu výše uvedeného, ​​pak by v těle pračky prostě nebylo dost místa.

Časové relé používají se nejen v pračkách, například v mikrovlnných troubách, pomocí časových zpoždění je regulována nejen provozní doba, ale také topná energie. To se provádí následujícím způsobem: RF napětí se zapne na 5 sekund a vypne se na 5. Průměrný topný výkon je v tomto případě 50%. Pro získání 30% energie stačí zapnout RF na 3 sekundy. Ve vypnutém stavu je vysokofrekvenční lampa umístěna po dobu 7 sekund. Tato čísla se samozřejmě mohou lišit, například 50 a 50 nebo 30 a 70, právě zde je zobrazen poměr doby zapnutí HF.

Zmínky o starých pračkách jsou uvedeny z nějakého důvodu. Zde je v tomto příkladu vidět, dokonce i pocit z rukou, jak funguje časové relé.

Otočení kliky ve směru hodinových ručiček není nic jiného než rychlost závěrky. Pohon (elektrický motor) se okamžitě zapne. Rychlost závěrky, v tomto případě v minutách, určuje úhel natočení kliky. Jsou tedy provedeny dvě akce najednou: načtení času expozice a samotné spuštění časového zpoždění. Po uplynutí nastaveného času se pohon vypne. Všechna časová relé nebo časovače pracují přibližně, dokonce i ta, která jsou uvnitř skrytá mikrokontroléry (MK).

Od strojku k elektronice

Jak získat časové zpoždění pomocí MK

Rychlost moderního MK je velmi vysoká, až několik desítek mil (miliony operací za sekundu). Zdá se, že není to tak dávno, co na osobních počítačích došlo k boji o 1 mil. Nyní i zastaralé MK, například rodina 8051, snadno splní tuto 1 mips. Dokončení 1 000 000 operací tedy bude trvat přesně jednu sekundu.

Zde je zdánlivě připravené řešení, jak získat časové zpoždění. Pouze proveďte stejnou operaci milionkrát. To lze provést docela jednoduše, pokud je tato operace v programu opakována. Potíž je v tom, že kromě této operace nemůže MK na vteřinu dělat nic jiného. Zde máte úspěch techniky, tady máte čipy! A pokud potřebujete rychlost závěrky několik desítek sekund nebo minut?

Časovač - zařízení pro počítání času

Aby nedocházelo k takovému rozpakům, procesor se nezahříval právě takto, prováděním zbytečného příkazu, který by neudělal nic užitečného, ​​byly do MK zabudovány časovače, obvykle několik.Pokud nechcete jít do podrobností, pak je časovač binární čítač, který počítá impulsy generované zvláštním obvodem uvnitř MK.

Například v rodině MK 8051 je při provádění každého příkazu generován čítací impuls, tzn. časovač jednoduše spočítá počet provedených strojových pokynů. Mezitím je centrální procesorová jednotka (CPU) tiše zapojena do provádění hlavního programu.

Předpokládejme, že časovač začne počítat (je zde příkaz pro spuštění počítadla) od nuly. Každý impuls zvyšuje obsah čítače o jeden a nakonec dosahuje maximální hodnoty. Poté se obsah čítače vynuluje. Tento okamžik se nazývá „přetečení čítače“. To je přesně konec časového zpoždění (pamatujte na pračku).

Předpokládejme, že časovač je 8bitový, pak jej lze použít k výpočtu hodnoty v rozsahu 0 ... 255, nebo čítač přeteče každých 256 pulzů. Chcete-li zkrátit rychlost závěrky, stačí začít počítat nikoli od nuly, ale od jiné hodnoty. Pro její získání stačí nejprve načíst tuto hodnotu do počítadla a poté spustit počítadlo (znovu si pamatujte pračku). Toto přednastavené číslo je úhel natočení časového relé.

Takový časovač s frekvencí operací 1 mips vám umožní získat rychlost závěrky maximálně 255 mikrosekund, ale potřebujete několik sekund nebo dokonce minut, co byste měli dělat?

Ukázalo se, že vše je celkem jednoduché. Každý přetečení časovače je událost, která způsobí přerušení hlavního programu. V důsledku toho se CPU přepne na odpovídající podprogram, který z těchto malých výňatků může přidat jakýkoli, nejméně až několik hodin a dokonce i dní.

Rutina přerušení služby je obvykle krátká, ne více než několik desítek příkazů, po kterých je opět návrat k hlavnímu programu, který nadále běží ze stejného místa. Vyzkoušejte tento výňatek jednoduchým opakováním příkazů, o nichž bylo řečeno výše! I když v některých případech musíte udělat jen to.

K tomu je v systémech příkazových procesorů příkaz NOP, který prostě nedělá nic, vyžaduje to jen strojový čas. Může být použit k rezervě paměti a při vytváření časových zpoždění, pouze velmi krátkých, v řádu několika mikrosekund.

Ano, čtenář řekne, jak trpěl! Od praček přímo po mikrokontroléry. A co bylo mezi těmito extrémními body?

Co jsou časová relé?

Jak již bylo zmíněno, Hlavním úkolem časového relé je získat zpoždění mezi vstupním signálem a výstupním signálem. Toto zpoždění může být generováno několika způsoby. Časová relé byla jak mechanická (již popsaná na začátku článku), elektromechanická (také založená na hodinovém stroji, pouze pružina je vinutá elektromagnetem), jakož i různá tlumicí zařízení. Příkladem takového relé je pneumatický časový spínač znázorněný na obrázku 1.

Kresba 1. Pneumatické časové relé.

Relé se skládá z elektromagnetického pohonu a pneumatického příslušenství. Cívka relé je k dispozici při provozním napětí 12 ... 660V AC (16 jmenovitých hodnot) s frekvencí 50 ... 60 Hz. V závislosti na verzi relé se může rychlost závěrky spustit buď při spuštění nebo při uvolnění elektromagnetického pohonu.

Čas se nastavuje šroubem, který reguluje průřez otvoru pro výstup vzduchu z komory. Popsaná časová relé se liší v málo stabilních parametrech, proto se vždy, když je to možné, používají elektronická časová relé. V současné době lze taková relé, jak mechanická, tak pneumatická, nalézt jen ve starodávném vybavení, které dosud nebylo nahrazeno moderním vybavením, a dokonce ani v muzeu.

Elektronická časová relé

Snad jedním z nejčastějších byla řada relé VL-60 ... 64 a některé další, například relé VL-100 ... 140.Všechny tyto časovače byly postaveny na specializovaném čipu KR512PS10. Vzhled relé nadzemního vedení je znázorněn na obrázku 2.

Obrázek 2. Časové relé řady VL.

Obvod časového relé VL - 64 je znázorněn na obrázku 3.

Obrázek 3 Schéma časovače VL - 64

Když je na vstup přiváděno napětí přes usměrňovací můstek VD1 ... VD4, napětí přes stabilizátor na tranzistoru KT315A je dodáváno do čipu DD1, jehož vnitřní generátor začíná generovat impulsy. Frekvenci pulsu reguluje variabilní rezistor PPB-3B (je to on, který je zobrazen na předním panelu relé), zapojený do série s časovacím kondenzátorem 5100 pF, který má toleranci 1% a velmi malý TKE.

Přijaté impulsy se počítají čítačem s proměnným koeficientem dělení, který se nastavuje přepínáním terminálů mikroobvodu M01 ... M05. V relé řady VL bylo toto přepínání provedeno v továrně. Maximální dělicí koeficient celého čítače dosahuje 235 929 600. Podle dokumentace pro mikroobvod může při frekvenci hlavního oscilátoru 1 Hz rychlost závěrky dosáhnout více než 9 měsíců! Podle vývojářů je to dost pro jakoukoli aplikaci.

Pin 10 čipu END je konec rychlosti závěrky, připojený ke vstupu 3 - ST start - stop. Jakmile se na výstupu END objeví vysoké napětí, počítání pulzů se zastaví a na 9. výstupu Q1 se objeví vysoké napětí, které otevře tranzistor KT605 a relé připojené ke kolektoru KT605 se vypne.

Moderní časová relé

Zpravidla se vyrábějí na MK. Je snazší naprogramovat hotový patentovaný mikroobvod, přidat několik tlačítek, digitální indikátor, než vymyslet něco nového, a pak také doladit čas. Takové relé je znázorněno na obr. 4.

Obrázek 4 Časové relé mikrokontroléru

Proč časové relé do-it-yourself?

A i když existuje tak velké množství časových spínačů, téměř pro každý vkus, někdy doma musíte udělat něco vlastního, často velmi jednoduchého. Ale takové návrhy se často ospravedlňují úplně a úplně. Zde jsou některé z nich.

Jakmile jsme právě prozkoumali fungování mikroobvodu KR512PS10 v rámci relé nadzemního vedení, musíme z něj začít uvažovat amatérské obvody. Obrázek 5 ukazuje obvod časovače.

Obrázek 5. Časovač na mikroobvodu KR524PS10.

Mikroobvod je napájen z parametrického stabilizátoru R4, VD1 se stabilizačním napětím asi 5 V. V okamžiku zapnutí generuje obvod R1C1 resetovací impuls mikroobvodu. Tím se spustí interní generátor, jehož frekvence je nastavena řetězcem R2C2 a interní čítač mikroobvodu začne počítat impulsy.

Počet těchto pulzů (poměr dělení čítačů) se nastavuje přepínáním terminálů mikroobvodu M01 ... M05. S polohou uvedenou v diagramu bude tento koeficient 78643200. Tento počet pulzů tvoří kompletní periodu signálu na výstupu END (pin 10). Kolík 10 je připojen ke kolíku 3 ST (start / stop).

Jakmile je výstup END nastaven na vysokou úroveň (počítá se půl periody), počítadlo se zastaví. Současně výstup Q1 (pin 9) také nastavuje vysokou úroveň, která otevírá tranzistor VT1. Prostřednictvím otevřeného tranzistoru se zapne relé K1, které pomocí kontaktů řídí zátěž.

K zahájení časového zpoždění stačí krátce vypnout a znovu zapnout relé. Časový diagram signálů END a Q1 je znázorněn na obrázku 6.

Obrázek 6. Časový diagram signálů END a Q1.

S hodnotami časovacího řetězce R2C2 uvedenými na obrázku je frekvence generátoru asi 1 000 Hz. Časové zpoždění pro indikované připojení terminálů M01 ... M05 bude tedy asi deset hodin.

Pro jemné doladění této rychlosti závěrky je třeba provést následující. Připojte svorky M01 ... M05 do polohy "Seconds_10", jak je uvedeno v tabulce na obrázku 7.

Obrázek 7. Tabulka nastavení časovače (kliknutím obrázek zvětšíte).

S tímto připojením otočte variabilní rezistor R2 a upravte rychlost závěrky na 10 sekund. stopkami. Poté připojte svorky M01 ... M05, jak je znázorněno na obrázku.

Další diagram na KR512PS10 je zobrazen na obrázku 8.

Obrázek 8 Čipové časové relé KR512PS10

Další časovač na čipu KR512PS10.

Nejprve věnujeme pozornost KR512PS10, přesněji, signálům END, které nejsou vůbec znázorněny, a signálu ST, který je jednoduše připojen ke společnému vodiči, který odpovídá logické nulové hladině.

Při tomto zapnutí se čítač nezastaví, jak je znázorněno na obrázku 6. Signály END a Q1 budou cyklicky pokračovat bez zastavení. Tvar těchto signálů bude klasický meandr. Ukázalo se tedy pouze generátor pravoúhlých pulzů, jejichž frekvence může být řízena proměnným odporem R2 a faktor dělení čítače lze nastavit podle tabulky znázorněné na obr. 7.

Nepřetržité impulsy z výstupu Q1 přejdou na počítací vstup dekadického dekodéru DD2 K561IE8. Když je řetězec R4C5 zapnutý, vynuluje čítač. Ve výsledku se na výstupu dekodéru „0“ objeví vysoká úroveň (pin 3). Na výstupech 1 ... 9 nízkých úrovní. S příchodem prvního čítacího impulzu se vysoká úroveň posune na výstup "1", druhý impuls nastaví vysokou úroveň na výstupu "2" a tak dále, až na výstup "9". Pak čítač přeteče a počítací cyklus začíná znovu.

Výsledný řídicí signál přes spínač SA1 může být veden do zvukového generátoru na prvcích DD3.1 ... 4, nebo do reléového zesilovače VT2. Délka časového zpoždění závisí na poloze spínače SA1. S připojením terminálu M01 ... M05 zobrazeným na diagramu a parametry časovacího řetězce R2C2 je možné získat časové zpoždění v rozsahu od 30 sekund do 9 hodin.

Boris Aladyshkin