Jak zrobić przekaźnik czasowy zrób to sam

Co to jest przekaźnik czasowy? Algorytm działania przekaźnik czasowy dość proste, ale czasem może powodować podziw. Jeśli przypomnimy sobie stare pralki, które pieszczotliwie nazywano „wiadrem z silnikiem”, wówczas działanie przekaźnika czasowego było bardzo wyraźne: obrócili pokrętło o kilka tyknięć, coś zaczęło tykać wewnątrz i silnik się uruchomił.

Gdy wskaźnik rączki osiągnął zerową podziałkę skali, pranie zakończyło się. Później pojawiły się samochody z dwoma licznikami - mycie i wirowanie. W takich maszynach przekaźniki czasowe były wykonane w postaci metalowego cylindra, w którym ukryty był mechanizm zegarowy, a na zewnątrz były tylko styki elektryczne i pokrętło sterujące.

Nowoczesne pralki - automaty (ze sterowaniem elektronicznym) również mają przekaźnik czasowy i stało się niemożliwe, aby rozróżnić je jako oddzielny element lub część na płycie sterowania. Wszystkie opóźnienia czasowe uzyskuje się programowo za pomocą mikrokontrolera kontrolnego. Jeśli przyjrzysz się uważnie cyklowi pralki automatycznej, liczby opóźnień czasowych po prostu nie można policzyć. Gdyby wszystkie te opóźnienia zostały wykonane w postaci mechanizmu zegarowego wyżej wspomnianego, po prostu nie byłoby wystarczającej ilości miejsca w obudowie pralki.

Przekaźnik czasowy są stosowane nie tylko w pralkach, na przykład w kuchenkach mikrofalowych, przy pomocy opóźnień czasowych regulowany jest nie tylko czas pracy, ale także moc grzewcza. Odbywa się to w następujący sposób: napięcie RF włącza się na 5 sekund i wyłącza na 5. Średnia moc grzewcza w tym przypadku wynosi 50%. Aby uzyskać 30% mocy, wystarczy włączyć RF na 3 sekundy. Odpowiednio, w stanie wyłączonym lampa wysokiej częstotliwości znajduje się na 7 sekund. Oczywiście liczby te mogą być różne, na przykład 50 i 50 lub 30 i 70, właśnie tutaj pokazano stosunek czasu włączenia / wyłączenia HF.

Wzmianka o starych pralkach została podana z jakiegoś powodu. To tutaj, w tym przykładzie, możesz zobaczyć, a nawet poczuć rękami, jak działa przekaźnik czasowy.

Obracanie korby w prawo to nic innego jak czas otwarcia migawki. Siłownik (silnik elektryczny) zostaje natychmiast włączony. Czas otwarcia migawki, w tym przypadku w minutach, określa kąt obrotu rączki. Zatem wykonywane są jednocześnie dwie czynności: ładowanie czasu ekspozycji i faktyczne rozpoczęcie samego opóźnienia czasowego. Po upływie ustawionego czasu siłownik jest wyłączany. Wszystkie przekaźniki czasowe lub timery działają nawet w przybliżeniu, nawet te ukryte w środku mikrokontrolery (MK).

Od zegarka po elektronikę

Jak uzyskać opóźnienie czasowe za pomocą MK

Szybkość współczesnego MK jest bardzo wysoka, do kilkudziesięciu bitów (miliony operacji na sekundę). Wygląda na to, że nie tak dawno temu na komputerach osobistych toczyła się walka o 1 mips. Teraz nawet przestarzałe MK, na przykład rodzina 8051, z łatwością spełniają ten 1 mips. Tak więc wykonanie dokładnie 1 000 000 operacji zajmie dokładnie jedną sekundę.

Tutaj pozornie gotowe rozwiązanie, jak uzyskać opóźnienie czasowe. Po prostu wykonaj tę samą operację milion razy. Można to zrobić po prostu, jeśli operacja jest zapętlona w programie. Ale problem polega na tym, że oprócz tej operacji MK przez sekundę nie może zrobić nic więcej. Tutaj masz osiągnięcia inżynieryjne, tutaj masz mips! A jeśli potrzebujesz czasu otwarcia migawki rzędu kilkudziesięciu sekund lub minut?

Timer - urządzenie do odliczania czasu

Aby zapobiec takiemu zawstydzeniu, procesor nie rozgrzał się w ten sposób, wykonując niepotrzebne polecenie, które nie zrobiłoby nic użytecznego, timery były wbudowane w MK, z reguły kilka z nich.Jeśli nie zagłębisz się w szczegóły, to licznik binarny zlicza impulsy generowane przez specjalny obwód wewnątrz MK.

Na przykład, w rodzinie MK 8051, impuls zliczający jest generowany po wykonaniu każdego polecenia, tj. zegar po prostu zlicza liczbę wykonanych instrukcji maszyny. Tymczasem jednostka centralna (CPU) jest cicho zaangażowana w wykonywanie programu głównego.

Załóżmy, że licznik czasu zaczyna odliczanie (istnieje w tym celu polecenie uruchomienia licznika) od zera. Każdy impuls zwiększa zawartość licznika o jeden i ostatecznie osiąga wartość maksymalną. Następnie zawartość licznika jest resetowana. Ten moment nazywa się „przepełnieniem licznika”. To jest dokładnie koniec opóźnienia (pamiętaj o pralce).

Załóżmy, że licznik czasu jest 8-bitowy, wówczas można go użyć do obliczenia wartości z zakresu 0 ... 255 lub licznik przepełni się co 256 impulsów. Aby skrócić czas otwarcia migawki, wystarczy rozpocząć odliczanie nie od zera, ale od innej wartości. Aby go uzyskać, wystarczy najpierw załadować tę wartość do licznika, a następnie uruchomić licznik (jeszcze raz, pamiętaj o pralce). Ta wstępnie załadowana liczba to kąt obrotu przekaźnika czasowego.

Taki zegar z częstotliwością operacji 1 mipsa pozwoli ci uzyskać czas otwarcia migawki wynoszący maksymalnie 255 mikrosekund, ale potrzebujesz kilku sekund, a nawet minut, co powinieneś zrobić?

Okazuje się, że wszystko jest dość proste. Każde przepełnienie timera jest zdarzeniem, które powoduje przerwanie programu głównego. W rezultacie procesor przechodzi do odpowiedniego podprogramu, który z tak małych fragmentów może dodać dowolne, przynajmniej do kilku godzin, a nawet dni.

Procedura obsługi przerwań jest zwykle krótka, nie więcej niż kilkadziesiąt poleceń, po czym ponownie następuje powrót do programu głównego, który nadal działa z tego samego miejsca. Wypróbuj ten fragment poprzez proste powtórzenie poleceń, o których wspomniano powyżej! Chociaż w niektórych przypadkach musisz to zrobić.

Aby to zrobić, w systemach poleceń procesora znajduje się polecenie NOP, które po prostu nic nie robi, zajmuje tylko czas komputera. Można go wykorzystać do rezerwowania pamięci, a podczas tworzenia opóźnień, tylko bardzo krótkich, rzędu kilku mikrosekund.

Tak, czytelnik powie, jak cierpiał! Od pralek bezpośrednio po mikrokontrolery. A co było między tymi ekstremalnymi punktami?

Co to są przekaźniki czasowe?

Jak już wspomniano Głównym zadaniem przekaźnika czasowego jest uzyskanie opóźnienia między sygnałem wejściowym a sygnałem wyjściowym. To opóźnienie można wygenerować na kilka sposobów. Przekaźniki czasowe były mechaniczne (już opisane na początku artykułu), elektromechaniczne (również oparte na zegarku, tylko sprężyna jest uzwojona przez elektromagnes), a także z różnymi urządzeniami tłumiącymi. Przykładem takiego przekaźnika jest pneumatyczny wyłącznik czasowy pokazany na rysunku 1.

Rysunek 1. Pneumatyczny przekaźnik czasowy.

Przekaźnik składa się z napędu elektromagnetycznego i przyłącza pneumatycznego. Cewka przekaźnika jest dostępna przy napięciu roboczym 12 ... 660 V AC (16 wartości znamionowych) przy częstotliwości 50 ... 60 Hz. W zależności od wersji przekaźnika, czas otwarcia migawki może rozpocząć się albo po uruchomieniu, albo po zwolnieniu napędu elektromagnetycznego.

Czas ustawia śruba regulująca przekrój otworu, aby powietrze mogło opuścić komorę. Opisane przekaźniki czasowe różnią się niezbyt stabilnymi parametrami, dlatego w miarę możliwości zawsze stosuje się elektroniczne przekaźniki czasowe. Obecnie takie przekaźniki, zarówno mechaniczne, jak i pneumatyczne, można być może znaleźć tylko w starożytnym sprzęcie, który nie został jeszcze zastąpiony nowoczesnym sprzętem, a nawet w muzeum.

Elektroniczne przekaźniki czasowe

Być może jedną z najczęstszych była seria przekaźników VL-60 ... 64 i niektóre inne, na przykład przekaźniki VL-100 ... 140.Wszystkie te zegary zostały zbudowane na specjalnym układzie KR512PS10. Wygląd przekaźnika linii napowietrznej pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Seria przekaźników czasowych VL.

Obwód przekaźnika czasowego VL - 64 pokazano na rysunku 3.

Rycina 3 Schemat timera VL - 64

Kiedy napięcie jest doprowadzane do wejścia przez mostek prostowniczy VD1 ... VD4, napięcie przez stabilizator na tranzystorze KT315A jest dostarczane do układu DD1, którego wewnętrzny generator zaczyna generować impulsy. Częstotliwość impulsów jest regulowana przez rezystor zmienny PPB-3B (to on jest wyświetlany na przednim panelu przekaźnika), połączony szeregowo z kondensatorem taktującym 5100 pF, który ma tolerancję 1% i bardzo mały TKE.

Otrzymane impulsy są zliczane przez licznik o zmiennym współczynniku podziału, który jest ustawiany przez przełączanie zacisków mikroukładu M01 ... M05. W przekaźniku serii VL to przełączenie zostało wykonane fabrycznie. Maksymalny współczynnik podziału całego licznika sięga 235 929 600. Zgodnie z dokumentacją mikroukładu, przy częstotliwości oscylatora głównego 1 Hz, czas otwarcia migawki może osiągnąć ponad 9 miesięcy! Według twórców wystarczy to do każdej aplikacji.

Pin 10 układu END to koniec czasu otwarcia migawki, podłączony do wejścia 3 - ST start - stop. Gdy tylko na wyjściu END pojawi się napięcie wysokiego poziomu, liczenie impulsów zostanie zatrzymane, a na 9 wyjściu Q1 pojawi się napięcie wysokiego poziomu, co otworzy tranzystor KT605 i przekaźnik podłączony do kolektora KT605 wyłączy się.

Przekaźniki czasu współczesnego

Z reguły są wykonane na MK. Łatwiej jest zaprogramować gotowy zastrzeżony mikroukład, dodać kilka przycisków, cyfrowy wskaźnik, niż wymyślić coś nowego, a następnie zaangażować się w dostosowanie czasu. Taki przekaźnik pokazano na rysunku 4.

Rycina 4 Przekaźnik czasowy mikrokontrolera

Dlaczego przekaźnik czasowy „zrób to sam”?

I chociaż istnieje tak ogromna liczba przełączników czasowych, prawie na każdy gust, czasami w domu musisz zrobić coś własnego, często bardzo prostego. Ale takie projekty często usprawiedliwiają się całkowicie i całkowicie. Oto niektóre z nich.

Jak tylko sprawdzimy działanie mikroukładu KR512PS10 jako części przekaźnika linii napowietrznej, będziemy musieli zacząć od rozważenia z niego obwodów amatorskich. Rysunek 5 pokazuje obwód timera.

Rysunek 5. Zegar na mikroukładzie KR524PS10.

Mikroukład zasilany jest ze stabilizatora parametrycznego R4, VD1 napięciem stabilizacyjnym około 5 V. W momencie włączenia obwód R1C1 generuje impuls zerowania obwodu. To uruchamia wewnętrzny generator, którego częstotliwość jest ustalana przez łańcuch R2C2, a wewnętrzny licznik mikroukładu zaczyna zliczać impulsy.

Liczbę tych impulsów (współczynnik podziału dzielonego) ustala się przełączając zaciski mikroukładu M01 ... M05. Przy pozycji wskazanej na schemacie współczynnik ten wyniesie 78643200. Ta liczba impulsów stanowi pełny okres sygnału na wyjściu END (pin 10). Pin 10 jest podłączony do pin 3 ST (start / stop).

Gdy tylko wyjście END zostanie ustawione na wysoki poziom (zliczono pół okresu), licznik zatrzymuje się. Jednocześnie wyjście Q1 (pin 9) również ustawia wysoki poziom, który otwiera tranzystor VT1. Przez otwarty tranzystor włączany jest przekaźnik K1, który kontroluje obciążenie za pomocą styków.

Aby uruchomić opóźnienie czasowe, wystarczy krótko wyłączyć i ponownie włączyć przekaźnik. Schemat czasowy sygnałów END i Q1 pokazano na rysunku 6.

Rysunek 6. Schemat czasowy sygnałów END i Q1.

Przy wartościach łańcucha rozrządu R2C2 wskazanych na schemacie częstotliwość generatora wynosi około 1000 Hz. Dlatego opóźnienie czasowe dla wskazanego podłączenia zacisków M01 ... M05 wyniesie około dziesięciu godzin.

Aby dokładnie wyregulować ten czas otwarcia migawki, należy wykonać następujące czynności. Podłącz zaciski M01 ... M05 do pozycji „Seconds_10”, jak pokazano w tabeli na rysunku 7.

Rysunek 7. Tabela ustawień timera (kliknij na zdjęcie, aby powiększyć).

Za pomocą tego połączenia obróć rezystor zmienny R2, aby dostosować czas otwarcia migawki na 10 sekund. przez stoper. Następnie podłącz zaciski M01 ... M05, jak pokazano na schemacie.

Kolejny schemat na KR512PS10 pokazano na rysunku 8.

Rycina 8 Przekaźnik czasowy układu KR512PS10

Kolejny zegar na układzie KR512PS10.

Na początek zwracamy uwagę na KR512PS10, a dokładniej na sygnały END, które w ogóle nie są pokazane, oraz sygnał ST, który jest po prostu podłączony do wspólnego przewodu, który odpowiada zerowemu poziomowi logicznemu.

Po włączeniu licznik nie zatrzyma się, jak pokazano na rysunku 6. Sygnały END i Q1 będą cyklicznie, bez zatrzymywania, kontynuowane. Kształt tych sygnałów będzie klasycznym meandrem. Tak więc okazało się, że jest to tylko generator prostokątnych impulsów, których częstotliwość może być kontrolowana przez rezystor zmienny R2, a współczynnik podziału przeciwnego można ustawić zgodnie z tabelą pokazaną na rysunku 7.

Ciągłe impulsy z wyjścia Q1 trafiają na wejście zliczające dziesiętnego licznika - dekodera DD2 K561IE8. Po włączeniu łańcuch R4C5 resetuje licznik do zera. W rezultacie na wyjściu dekodera „0” (pin 3) pojawia się wysoki poziom. Na wyjściach 1 ... 9 niskich poziomów. Wraz z nadejściem pierwszego impulsu zliczającego wysoki poziom przesuwa się na wyjście „1”, drugi impuls ustawia wysoki poziom na wyjściu „2” i tak dalej, aż do wyjścia „9”. Następnie licznik przepełnia się i cykl liczenia zaczyna się od nowa.

Powstały sygnał sterujący przez przełącznik SA1 może być doprowadzony do generatora dźwięku na elementach DD3.1 ... 4 lub do wzmacniacza przekaźnikowego VT2. Czas opóźnienia zależy od położenia przełącznika SA1. Przy wskazanych na schemacie przyłączach M01 ... M05 i parametrach łańcucha rozrządu R2C2 można uzyskać opóźnienia w zakresie od 30 sekund do 9 godzin.

Boris Aladyshkin