Comment faire un relais de temps à faire soi-même

Qu'est-ce qu'un relais temporel? Algorithme d'action relais temporisé assez simple, mais parfois il peut provoquer l'admiration. Si l'on se souvient des vieilles machines à laver, que l'on appelait affectueusement le "seau à moteur", alors l'action de la minuterie était très claire: elles tournaient le bouton de quelques tics, quelque chose commençait à tourner à l'intérieur, et le moteur démarrait.

Dès que le pointeur de la poignée a atteint la division zéro, le lavage s'est terminé. Plus tard, des voitures avec deux minuteries sont apparues - lavage et essorage. Dans ces machines, les relais temporisés étaient réalisés sous la forme d'un cylindre métallique, dans lequel le mécanisme de l'horloge était caché, et à l'extérieur il n'y avait que des contacts électriques et un bouton de commande.

Les machines à laver modernes - les machines automatiques (à commande électronique) ont également un relais temporisé, et il est devenu impossible de le distinguer en tant qu'élément ou pièce séparé sur le tableau de commande. Tous les délais sont obtenus par programmation à l'aide du microcontrôleur de contrôle. Si vous regardez attentivement le cycle de la machine à laver automatique, le nombre de retards ne peut tout simplement pas être compté. Si tous ces retards étaient effectués sous la forme d'un mécanisme d'horloge de ce qui précède, alors il n'y aurait tout simplement pas assez d'espace dans le corps de la machine à laver.

Relais temporisé ils sont utilisés non seulement dans les machines à laver, par exemple dans les fours à micro-ondes, à l'aide de retards non seulement la durée de fonctionnement est régulée, mais également la puissance de chauffage. Cela se fait comme suit: la tension RF s'allume pendant 5 secondes et s'éteint pendant 5. La puissance de chauffage moyenne dans ce cas est de 50%. Pour obtenir 30% de puissance, allumer le RF pendant 3 secondes suffit. Par conséquent, à l'état éteint, la lampe haute fréquence est située pendant 7 secondes. Bien sûr, ces nombres peuvent être différents, par exemple, 50 et 50 ou 30 et 70, juste ici le rapport du temps de marche / arrêt du HF est affiché.

La mention des vieilles machines à laver est donnée pour une raison. C'est ici, dans cet exemple, que vous pouvez voir, même sentir avec vos mains, comment fonctionne le relais temporel.

Tourner la manivelle dans le sens horaire n'est rien de plus qu'une vitesse d'obturation. L'actionneur (moteur électrique) est immédiatement mis en marche. La vitesse d'obturation, dans ce cas en minutes, détermine l'angle de rotation de la poignée. Ainsi, deux actions sont effectuées en même temps: charger le temps d'exposition et démarrer réellement le retard lui-même. Une fois le temps réglé écoulé, l'actionneur est désactivé. Tous les relais temporisés ou minuteries fonctionnent même approximativement, même ceux qui sont cachés à l'intérieur microcontrôleurs (MK).

De l'horlogerie à l'électronique

Comment obtenir un délai avec MK

La vitesse du MK moderne est très élevée, jusqu'à plusieurs dizaines de mips (millions d'opérations par seconde). Il semble qu'il n'y a pas si longtemps, il y avait une lutte pour 1 mip sur les ordinateurs personnels. Désormais, même les MK obsolètes, par exemple la famille 8051, remplissent facilement ces 1 mips. Ainsi, il faudra exactement une seconde pour effectuer 1 000 000 d'opérations.

Ici, une solution apparemment prête à l'emploi, comment obtenir un délai. Effectuez la même opération un million de fois. Cela peut être fait tout simplement si cette opération est bouclée dans le programme. Mais le problème est qu'en plus de cette opération, MK ne peut rien faire d'autre pendant une seconde. Ici vous avez la réalisation de l'ingénierie, ici vous avez des mips! Et si vous avez besoin d'une vitesse d'obturation de plusieurs dizaines de secondes ou minutes?

Minuterie - un appareil pour compter le temps

Pour éviter une telle gêne, le processeur ne s'est pas réchauffé comme ça, exécutant une commande inutile qui ne ferait rien d'utile, des minuteries ont été intégrées au MK, en règle générale, plusieurs d'entre elles.Si vous n'entrez pas dans les détails, la minuterie est un compteur binaire qui compte les impulsions générées par un circuit spécial à l'intérieur du MK.

Par exemple, dans la famille MK 8051, une impulsion de comptage est générée lorsque chaque commande est exécutée, c'est-à-dire le temporisateur compte simplement le nombre d'instructions machine exécutées. Pendant ce temps, l'unité centrale de traitement (CPU) est discrètement engagée dans l'exécution du programme principal.

Supposons que le temporisateur commence à compter (il y a une commande de démarrage de compteur pour cela) à partir de zéro. Chaque impulsion augmente le contenu du compteur d'une unité et, finalement, atteint la valeur maximale. Après cela, le contenu du compteur est réinitialisé. Ce moment est appelé «contre-débordement». C'est précisément la fin de la temporisation (rappelez-vous la machine à laver).

Supposons que le temporisateur soit de 8 bits, alors il peut être utilisé pour calculer une valeur dans la plage 0 ... 255, ou le compteur débordera toutes les 256 impulsions. Pour raccourcir l'exposition, il suffit de démarrer le décompte non pas à partir de zéro, mais à partir d'une valeur différente. Pour l'obtenir, il suffit de charger d'abord cette valeur dans le compteur, puis de démarrer le compteur (encore une fois, souvenez-vous de la machine à laver). Ce nombre préchargé est l'angle de rotation du relais temporisé.

Une telle minuterie avec une fréquence de fonctionnement de 1 mips vous permettra d'obtenir une vitesse d'obturation d'un maximum de 255 microsecondes, mais vous avez besoin de quelques secondes voire de quelques minutes, que devez-vous faire?

Il s'avère que tout est assez simple. Chaque dépassement de temporisateur est un événement qui provoque l'interruption du programme principal. En conséquence, le processeur passe au sous-programme correspondant, lequel de ces minuscules extraits peut en ajouter n'importe quel, au moins jusqu'à plusieurs heures et même plusieurs jours.

La routine de service d'interruption est généralement courte, pas plus de quelques dizaines de commandes, après quoi il y a à nouveau un retour au programme principal, qui continue de s'exécuter au même endroit. Essayez cet extrait par une simple répétition des commandes dont il a été dit plus haut! Bien que, dans certains cas, vous devez faire exactement cela.

Pour ce faire, il existe une commande NOP dans les systèmes de commande du processeur, qui ne fait rien, cela ne prend que du temps machine. Il peut être utilisé pour réserver de la mémoire, et lors de la création de délais, seulement très courts, de l'ordre de quelques microsecondes.

Oui, le lecteur dira comment il a souffert! Des machines à laver directement aux microcontrôleurs. Et qu'y avait-il entre ces points extrêmes?

Que sont les relais temporels?

Comme déjà mentionné, La tâche principale du relais temporisé est d'obtenir un retard entre le signal d'entrée et le signal de sortie. Ce retard peut être généré de plusieurs manières. Les relais temporels étaient mécaniques (déjà décrits au début de l'article), électromécaniques (également basés sur un mouvement d'horlogerie, seul le ressort est bobiné par un électro-aimant), ainsi qu'avec divers dispositifs d'amortissement. Un exemple d'un tel relais est l'interrupteur horaire pneumatique illustré à la figure 1.

Dessin 1. Relais temporisé pneumatique.

Le relais se compose d'un entraînement électromagnétique et d'un accessoire pneumatique. La bobine de relais est disponible à des tensions de fonctionnement de 12 ... 660 V CA (16 valeurs nominales totales) avec une fréquence de 50 ... 60 Hz. Selon la version du relais, la vitesse d'obturation peut démarrer soit lors de son déclenchement, soit lorsque le variateur électromagnétique est relâché.

Le temps est réglé par une vis régulant la section transversale du trou pour que l'air sorte de la chambre. Les relais temporisés décrits diffèrent par des paramètres peu stables, par conséquent, dans la mesure du possible, des relais temporisés électroniques sont toujours utilisés. À l'heure actuelle, de tels relais, tant mécaniques que pneumatiques, ne se trouvent peut-être que dans des équipements anciens, qui n'ont pas encore été remplacés par des équipements modernes, et même dans un musée.

Relais temporisés électroniques

L'une des plus courantes était peut-être la série de relais VL-60 ... 64 et quelques autres, par exemple, les relais VL-100 ... 140.Tous ces chronomètres ont été construits sur une puce spécialisée KR512PS10. L'aspect du relais de ligne aérienne est illustré à la figure 2.

Figure 2. Série de relais temporels VL.

Le circuit du relais temporisé VL - 64 est illustré à la figure 3.

Figure 3 Schéma de la minuterie VL - 64

Lorsqu'une tension est fournie à l'entrée via le pont redresseur VD1 ... VD4, la tension via le stabilisateur sur le transistor KT315A est fournie à la puce DD1, dont le générateur interne commence à générer des impulsions. La fréquence d'impulsion est régulée par une résistance variable PPB-3B (c'est lui qui est affiché sur la face avant du relais), connectée en série avec un condensateur de temporisation de 5100 pF, qui a une tolérance de 1% et un TKE très petit.

Les impulsions reçues sont comptées par un compteur à coefficient de division variable, qui est réglé en commutant les bornes du microcircuit M01 ... M05. Dans le relais de la série VL, cette commutation a été effectuée en usine. Le rapport de division maximum de l'ensemble du compteur atteint 235 929 600. Selon la documentation du microcircuit, à une fréquence de l'oscillateur maître 1 Hz, la vitesse d'obturation peut atteindre plus de 9 mois! Selon les développeurs, cela suffit pour n'importe quelle application.

La broche 10 de la puce END est la fin de la vitesse d'obturation, connectée à l'entrée 3 - ST start - stop. Dès qu'une tension de haut niveau apparaît à la sortie END, le comptage d'impulsions s'arrête et une tension de haut niveau apparaît sur la 9e sortie de Q1, ce qui ouvrira le transistor KT605 et le relais connecté au collecteur KT605 se déclenchera.

Relais temporisés modernes

En règle générale, sont faites sur MK. Il est plus facile de programmer un microcircuit propriétaire prêt à l'emploi, d'ajouter quelques boutons, un indicateur numérique, que d'inventer quelque chose de nouveau, puis de procéder à un réglage fin de l'heure. Un tel relais est illustré à la figure 4.

Figure 4 Relais temporisé microcontrôleur

Pourquoi un relais temporel à faire soi-même?

Et bien qu'il y ait un si grand nombre d'interrupteurs horaires, presque pour tous les goûts, parfois à la maison, vous devez faire quelque chose de vous-même, souvent très simple. Mais ces conceptions se justifient souvent complètement et complètement. En voici quelques uns.

Dès que nous venons d'examiner le fonctionnement du microcircuit KR512PS10 dans le cadre du relais de ligne aérienne, nous devrons commencer à envisager des circuits amateurs à partir de celui-ci. La figure 5 montre le circuit de la minuterie.

Figure 5. Minuterie sur le microcircuit KR524PS10.

Le microcircuit est alimenté par le stabilisateur paramétrique R4, VD1 avec une tension de stabilisation d'environ 5 V. Au moment de la mise sous tension, le circuit R1C1 génère une impulsion de réinitialisation du microcircuit. Cela démarre le générateur interne, dont la fréquence est réglée par la chaîne R2C2 et le compteur interne du microcircuit commence à compter les impulsions.

Le nombre de ces impulsions (rapport de contre-division) est fixé en commutant les bornes du microcircuit M01 ... M05. Avec la position indiquée dans le diagramme, ce coefficient sera 78643200. Ce nombre d'impulsions constitue la période complète du signal à la sortie END (broche 10). La broche 10 est connectée à la broche 3 ST (démarrage / arrêt).

Dès que la sortie END est réglée à un niveau élevé (une demi-période a été comptée), le compteur s'arrête. Dans le même temps, la sortie Q1 (broche 9) définit également un niveau haut, ce qui ouvre le transistor VT1. Grâce à un transistor ouvert, le relais K1 est activé, qui contrôle la charge avec ses contacts.

Pour démarrer la temporisation, il suffit d'éteindre puis de rallumer brièvement le relais. Le chronogramme des signaux END et Q1 est illustré à la figure 6.

Figure 6. Diagramme temporel des signaux END et Q1.

Avec les valeurs de la chaîne de synchronisation R2C2 indiquées sur le schéma, la fréquence du générateur est d'environ 1000 Hz. Par conséquent, la temporisation pour la connexion indiquée des bornes M01 ... M05 sera d'environ dix heures.

Pour affiner cette vitesse d'obturation, procédez comme suit. Connectez les bornes M01 ... M05 à la position "Secondes_10", comme indiqué dans le tableau de la figure 7.

Figure 7. Tableau de réglage de la minuterie (cliquez sur l'image pour agrandir).

Avec cette connexion, tournez la résistance variable R2 pour régler la vitesse d'obturation pendant 10 secondes. par chronomètre. Connectez ensuite les bornes M01 ... M05, comme indiqué sur le schéma.

Un autre schéma du KR512PS10 est illustré à la figure 8.

Figure 8 Relais de temps de puce KR512PS10

Une autre minuterie sur la puce KR512PS10.

Pour commencer, prêtons attention au KR512PS10, plus précisément, aux signaux END, qui ne sont pas du tout représentés, et au signal ST, qui est simplement connecté à un fil commun, ce qui correspond à un niveau logique zéro.

Avec cette mise en marche, le compteur ne s'arrêtera pas, comme le montre la figure 6. Les signaux END et Q1 continueront cycliquement, sans s'arrêter. La forme de ces signaux sera un méandre classique. Ainsi, il s'est avéré juste un générateur d'impulsions rectangulaires, dont la fréquence peut être contrôlée par une résistance variable R2, et le facteur de contre-division peut être réglé selon le tableau montré sur la figure 7.

Les impulsions continues de la sortie Q1 vont à l'entrée de comptage du compteur décodeur décodeur DD2 K561IE8. La chaîne R4C5, lorsqu'elle est activée, remet le compteur à zéro. En conséquence, un niveau élevé apparaît à la sortie du décodeur «0» (broche 3). Aux sorties 1 ... 9 niveaux bas. Avec l'arrivée de la première impulsion de comptage, un niveau élevé passe à la sortie "1", la deuxième impulsion définit un niveau élevé à la sortie "2" et ainsi de suite, jusqu'à la sortie "9". Ensuite, le compteur déborde et le cycle de comptage recommence.

Le signal de commande résultant via le commutateur SA1 peut être envoyé au générateur de sons sur les éléments DD3.1 ... 4, ou à l'amplificateur relais VT2. La durée du retard dépend de la position du commutateur SA1. Avec les connexions aux bornes M01 ... M05 indiquées sur le schéma et les paramètres de la chaîne de temporisation R2C2, il est possible d'obtenir des temporisations allant de 30 secondes à 9 heures.

Boris Aladyshkin