Как да направите реле сам да направите

Какво е реле за време? Алгоритъм за действие време реле достатъчно проста, но понякога може да предизвика възхищение. Ако си припомним старите перални машини, които бяха наречени нежно „кофата с мотор“, тогава действието на таймера беше много ясно: завъртяха копчето с няколко кърлежи, нещо започна да цъка вътре и двигателят стартира.

Щом показалеца на дръжката достигна нулево деление на скалата, измиването приключи. По-късно се появяват коли с два таймера - пране и въртене. В такива машини часовите релета бяха направени под формата на метален цилиндър, в който механизмът на часовника беше скрит, а отвън имаше само електрически контакти и копче за управление.

Съвременните перални машини - автоматичните машини (с електронно управление) също имат реле за време и стана невъзможно да се направи това като отделен елемент или част от таблото за управление. Всички закъснения във времето се получават програмно с помощта на контролния микроконтролер. Ако погледнете внимателно цикъла на автоматичната пералня, броят на забавянията във времето просто не може да бъде преброен. Ако всички тези времеви закъснения бяха изпълнени под формата на часовник механизъм на горепосочените, тогава просто нямаше да има достатъчно място в тялото на пералнята.

Време реле те се използват не само в перални машини, например в микровълнови фурни, с помощта на забавяне във времето се регулира не само работното време, но и отоплителната мощност. Това се прави по следния начин: RF напрежението се включва за 5 секунди и се изключва за 5. Средната мощност на отопление в този случай е 50%. За да получите 30% мощност, включването на RF за 3 секунди е достатъчно. Съответно, в изключено състояние, високочестотната лампа е разположена за 7 секунди. Разбира се, тези числа могат да бъдат различни, например 50 и 50 или 30 и 70, точно тук е показано съотношението на времето на изключване на HF.

Споменаването на стари перални машини е дадено с причина. Именно тук, в този пример, можете да видите, дори да почувствате с ръцете си как работи релето за време.

Завъртането на манивела по посока на часовниковата стрелка не е нищо повече от скорост на затвора. Задвижването (електрически мотор) незабавно се включва. Скоростта на затвора, в този случай за минути, определя ъгъла на въртене на дръжката. По този начин се извършват две действия наведнъж: зареждане на времето на експозиция и действително стартиране на самото забавяне на времето. След като изтече зададеното време, задвижването се изключва. Всички релета или таймери работят дори приблизително, дори и тези, които са скрити вътре микроконтролери (MK).

От часовник до електроника

Как да получите забавяне във времето с помощта на МК

Скоростта на съвременния МК е много висока, до няколко десетки мили (милиони операции в секунда). Изглежда, че не толкова отдавна е имало борба за 1 мили на лични компютри. Сега дори остарелите МК, например, семейството 8051, лесно изпълняват тази 1 миля. По този начин ще отнеме точно една секунда, за да завършите 1 000 000 операции.

Ето, привидно готово решение, как да получите забавяне във времето. Просто извършете същата операция милион пъти. Това може да се направи доста просто, ако тази операция е циклична в програмата. Бедата обаче е, че освен тази операция МК за секунда не може да направи нищо друго. Тук имате постижението на инженерството, тук имате мип! И ако имате нужда от скорост на затвора от няколко десетки секунди или минути?

Таймер - устройство за броене на времето

За да се предотврати подобно смущение, процесорът не просто се затопли, изпълнявайки ненужна команда, която няма да направи нищо полезно, таймерите бяха вградени в MK, като правило, няколко от тях.Ако не навлизате в подробности, тогава таймерът е двоичен брояч, който отчита импулсите, генерирани от специална схема вътре в МК.

Например, в MK семейство 8051, когато се изпълнява всяка команда, се генерира отброяващ импулс, т.е. таймерът просто отчита броя на изпълнените инструкции на машината. Междувременно централният процесор (CPU) е тихо ангажиран с изпълнението на основната програма.

Да предположим, че таймерът започва да отброява (за това има команда за стартиране на брояча) от нула. Всеки импулс увеличава съдържанието на брояча с едно и в крайна сметка достига максималната стойност. След това съдържанието на брояча се нулира. Този момент се нарича „противоположен преливник“. Това е точно краят на забавянето във времето (не забравяйте пералнята).

Да предположим, че таймерът е 8-битов, тогава той може да се използва за изчисляване на стойност в диапазона 0 ... 255, или броячът ще прелее всеки 256 импулса. За да направите експозицията по-кратка, достатъчно е да започнете броя не от нулата, а от различна стойност. За да го получите, достатъчно е първо да заредите тази стойност в брояча и след това да стартирате брояча (още веднъж, не забравяйте пералнята). Това предварително заредено число е ъгълът на въртене на релето за време.

Такъв таймер с честота на операциите от 1 мип ще ви позволи да получите скорост на затвора от максимум 255 микросекунди, но ви трябват няколко секунди или дори минути, какво трябва да направите?

Оказва се, че всичко е съвсем просто. Всяко преливане на таймера е събитие, което причинява прекъсване на основната програма. В резултат на това процесорът преминава към съответната подпрограма, която от такива малки откъси може да добави всякакви, поне до няколко часа и дори дни.

Рутината на услугата за прекъсване обикновено е кратка, не повече от няколко десетки команди, след което отново има връщане към основната програма, която продължава да се изпълнява от същото място. Опитайте този откъс чрез обикновено повторение на командите, за които беше казано по-горе! Въпреки че в някои случаи трябва да направите точно това.

За целта в командните системи на процесора има команда NOP, която просто не прави нищо, отнема само машинно време. Може да се използва за резервиране на паметта, а при създаване на закъснения във времето, само много кратки, от порядъка на няколко микросекунди.

Да, читателят ще каже как е пострадал! От перални машини директно до микроконтролери. И какво беше между тези крайни точки?

Какво представляват релетата за време?

Както вече споменахме, Основната задача на релето за време е да получи закъснение между входния сигнал и изходния сигнал. Това забавяне може да бъде генерирано по няколко начина. Времевите релета бяха механични (вече описани в началото на статията), електромеханични (също базирани на часовник, само пружината е навита от електромагнит), както и с различни устройства за амортизация. Пример за такова реле е пневматичният превключвател за време, показан на фигура 1.

снимка 1. Пневматично реле за време.

Релето се състои от електромагнитно задвижване и пневматично закрепване. Релейната бобина се предлага при работни напрежения от 12 ... 660V AC (16 обща мощност) с честота 50 ... 60Hz. В зависимост от версията на релето, скоростта на затвора може да започне или когато се задейства, или когато се освободи електромагнитното устройство.

Времето се определя от винт, регулиращ напречното сечение на отвора за извеждане на въздух от камерата. Описаните времеви релета се различават по не много стабилни параметри, следователно, когато е възможно, винаги се използват електронни релета за време. Понастоящем подобни релета, както механични, така и пневматични, може да се намерят само в древно оборудване, което все още не е заменено с модерно оборудване и дори в музей.

Електронни релета за време

Може би една от най-разпространените бяха релейните серии VL-60 ... 64 и някои други, например VL-100 ... 140 релета.Всички тези таймери са изградени на специализиран чип KR512PS10. Появата на релето за въздушна линия е показана на фигура 2.

Фигура 2. Реле от време VL.

Веригата на релето VL - 64 е показана на фигура 3.

Фигура 3 Схема на таймера VL - 64

Когато на входа се подава напрежение през изправителния мост VD1 ... VD4, напрежението през стабилизатора на транзистора KT315A се подава към чипа DD1, чийто вътрешен генератор започва да генерира импулси. Честотата на импулсите се регулира от променлив резистор PPB-3B (именно той е показан на предния панел на релето), свързан последователно с 5100 pF времеви кондензатор, който има толеранс от 1% и много малък TKE.

Получените импулси се броят чрез брояч с променлив коефициент на деление, който се задава чрез превключване на клемите на микросхемата M01 ... M05. В релето от серията VL това превключване се извършва във фабриката. Максималният коефициент на деление на целия брояч достига 235 929 600. Според документацията за микросхемата при честота на главния осцилатор 1 Hz скоростта на затвора може да достигне повече от 9 месеца! Според разработчиците това е напълно достатъчно за всяко приложение.

Пин 10 на чипа END е краят на скоростта на затвора, свързан към вход 3 - ST старт - стоп. Веднага щом напрежението на високо ниво се появи на крайния изход, броенето на импулсите спира и напрежението на високо ниво се появява на 9-ия изход на Q1, който ще отвори транзистора KT605 и релето, свързано към колектора KT605, ще се отключи.

Съвременни релета

По правило се правят на МК. По-лесно е да програмирате готова собствена микросхема, да добавите няколко бутона, цифров индикатор, отколкото да измислите нещо ново, а след това също да прецизирате времето. Такова реле е показано на фигура 4.

Фигура 4 Време реле за микроконтролер

Защо да направите реле сами?

И въпреки че има такъв огромен брой часови превключватели, почти за всеки вкус, понякога вкъщи трябва да направите нещо свое, често много просто. Но такива дизайни често се оправдават напълно и напълно. Ето някои от тях.

Щом току-що разгледахме работата на микросхемата KR512PS10 като част от релето на въздушната линия, ще трябва да започнем да разглеждаме аматьорски вериги от нея. Фигура 5 показва веригата на таймера.

Фигура 5. Таймер на микросхема KR524PS10.

Микросхемата се захранва от параметричния стабилизатор R4, VD1 със стабилизационно напрежение около 5 V. По време на включване на захранването веригата R1C1 генерира импулс за нулиране на микросхемата. Това стартира вътрешния генератор, честотата на който се задава от веригата R2C2 и вътрешният брояч на микросхемата започва да брои импулсите.

Броят на тези импулси (коефициент на деление на брояча) се определя чрез превключване на клемите на микросхемата M01 ... M05. С позицията, посочена на диаграмата, този коефициент ще бъде 78643200. Този брой импулси съставлява пълния период на сигнала на изхода END (щифт 10). Пин 10 е свързан с щифт 3 ST (старт / стоп).

Веднага щом изходът на END е настроен на високо ниво (преброен е половин период), броячът спира. В същото време изходът Q1 (пин 9) също задава високо ниво, което отваря транзистора VT1. Чрез отворен транзистор се включва реле K1, което управлява товара със своите контакти.

За да стартирате забавянето на времето, достатъчно е за кратко да изключите и отново включите релето. Диаграмата на времето на сигналите END и Q1 е показана на фигура 6.

Фигура 6. Времева диаграма на END и Q1 сигнали.

Със стойностите на времевата верига R2C2, посочени на диаграмата, честотата на генератора е около 1000 Hz. Следователно забавянето на времето за посочената връзка на клемите M01 ... M05 ще бъде около десет часа.

За да настроите тази скорост на затвора, трябва да направите следното. Свържете клемите M01 ... M05 към позицията "Seconds_10", както е показано на таблицата на фигурата 7.

Фигура 7. Таблица за настройка на таймера (кликнете върху снимката за уголемяване).

С тази връзка завъртете променливия резистор R2, за да регулирате скоростта на затвора за 10 секунди. чрез хронометър. След това свържете клемите M01 ... M05, както е показано на диаграмата.

Друга диаграма на KR512PS10 е показана на Фигура 8.

Фигура 8 Чип реле време KR512PS10

Друг таймер на чипа KR512PS10.

Като начало, нека обърнем внимание на KR512PS10, по-точно, на END сигналите, които изобщо не са показани, и ST сигнала, който е просто свързан с общ проводник, който съответства на логическо нулево ниво.

С това включване броячът няма да спре, както е показано на фигура 6. Сигналите END и Q1 циклично, без спиране, ще продължат. Формата на тези сигнали ще бъде класически меандър. По този начин се оказа просто генератор на правоъгълни импулси, честотата на които може да се управлява от променлив резистор R2, а коефициентът на разделяне на брояча може да бъде зададен според таблицата, показана на фигура 7.

Непрекъснатите импулси от изхода Q1 отиват до броещия вход на десетичния брояч - декодер DD2 K561IE8. Веригата R4C5, когато е включена, нулира брояча до нула. В резултат на това се появява високо ниво на изхода на декодера "0" (щифт 3). На изходи 1 ... 9 ниски нива. С пристигането на първия отброяващ импулс високо ниво се придвижва към изход "1", вторият импулс задава високо ниво на изход "2" и така нататък, до изход "9". Тогава броячът прелива и цикълът на броене започва наново.

Полученият управляващ сигнал през превключвателя SA1 може да бъде подаден към звуковия генератор на елементите DD3.1 ... 4 или към релейния усилвател VT2. Времето закъснение зависи от позицията на превключвателя SA1. С терминалните връзки M01 ... M05, посочени на диаграмата, и параметрите на веригата за синхронизация R2C2, е възможно да се получат закъснения във времето от 30 секунди до 9 часа.

Борис Аладишкин