Toimintaperiaate ja aikareleiden tyypit

Sähköpiirien kytkemiseen laitteiston toiminta-algoritmin toteuttamiseksi, automaatiojärjestelmissä ja yksinkertaisesti kytkeytymiseen päälle tai pois päältä viiveellä - niitä käytetään usein aikareleinä... Aikareleet voidaan sijoittaa sekä elektronisten elementtien perusteella ja sähkömekaanisista. Tässä artikkelissa puhumme elektronisista ajoitusrelepiireistä, jotka ovat yleisiä nykypäivän teollisuudessa.

Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä, että aikarele luo tietyn viiveen suorien kytkentälaitteiden toiminnalle, joka voi olla sekä elektroninen että mekaaninen. Mutta itse ajastinrelepiiri on sellainen elektroninen ajastin.

Yksinkertaisimmassa muodossaan viiveen asettamiseen käytetään RC-piiriä, jossa kondensaattoria ladattaessa tai purettaessa vastuksen kautta sen jännite muuttuu eksponentiaalisesti ajan kuluessa ja tietyllä RC-piirillä on tietty aikavakio, joka riippuu sen vastuksen ja kondensaattorin arvoista.

Mitä suurempi piirikondensaattorin kapasitanssi ja mitä suurempi vastuksen resistanssi on, sitä pidempi on kondensaattorin lataus- tai purkausprosessi, joten sitä kauemmin kondensaattorin jännite kasvaa tai laskee.

Käytännössä kertaviive RC-piiriä käytettäessä on rajoitettu 30 sekuntiin, tämä johtuu painetun piirilevyn lopullisesta resistanssista, mutta tämä rajoitus ei koske mikrokontrollerireleitä, joista keskustellaan myöhemmin.

Jotta RC-piirin yksittäisen siirtymän aika ei rajoittuisi, on viiveen järjestämisen periaatetta jossain määrin monimutkaistava tehdä releestä monijaksoinen eli muuttaa RC-piiri RC-generaattori ja laske sitten generaattorin pulssit ja pulssin kesto asetetaan jälleen generaattorin RC-piirin vakioaikaan. Tällä tavalla aikareleen viiveen kestoa voidaan pidentää merkittävästi.

Tarkempi tulos ja suurempi stabiilisuus mahdollistavat oskillaattorin saamisen ei RC-piiristä, vaan kvartsiresonaattorista, koska kvartsiresonaattorilla on erittäin tarkka ja vakaa taajuus, joka ei riipu paljon ulkoisen lämpötilan vaihteluista , jota ei voi sanoa kondensaattoreista ja vastuksista.

Siten käyttöjaksojen lukumäärän mukaan elektroniset aikareleet jaetaan ehdollisesti monijaksoisiin ja yksijaksoisiin.

Yhden laukauksen ajoitusrelepiiri

Kertapiireissä ohjaussignaali (kuten painikkeen painaminen tai yksinkertaisesti virran syöttäminen piiriin) muunnetaan sovituslaitteeksi, jossa jännite- tai virtataso muunnetaan käsittelyä varten laukaisulaitteessa.

Käynnistyslaite lähettää signaalin alkuasetuslaitteelle, joka vuorostaan ​​käynnistää executive-laitteen tai lataa RC-piirin. RC-piirejä voidaan kytkeä, jolloin viiveaika valitaan käytettävissä olevalta alueelta.

Piirin kondensaattorin lataamisen (purkauksen) aikana sen jännite nousee (laskee) eksponentiaalisesti, samalla kun sitä verrataan jatkuvasti analogisen vertailijan referenssijännitteeseen.

Heti kun kondensaattorin jännite ylittää (alle) referenssijännitteen, lähtömuunnin käynnistää toimeenpanopiirin. Ilmeisesti aikaväli ei riipu pelkästään RC-piirin aikavakiosta, vaan myös vertailujännitteen arvosta, joka on asetettu vertailijan toiseen tuloon.

Monivaiheinen ajastinrelepiiri

Monijaksoisen synkronoinnin relekaaviot antavat sinun laajentaa aika-aluetta, koska, kuten edellä todettiin, monijaksoisissa järjestelmissä otetaan huomioon useita RC-piirin toimintajaksoja tai useita pulssigeneraattorin toimintajaksoja, ts. välit ovat pidemmät.

Monitahtiset piirit, kuten yksitahtipiirit, vastaanottavat signaalin liipaisimesta, mutta tämä signaali menee nollauslohkoon, jossa se palauttaa digitaalisen osan alkuperäiseen asetustilaansa. Generaattori otetaan sitten käyttöön ja lähettää pulsseja laskuriin.Laskurilla laskettujen pulssien lukumäärää verrataan digitaalisella vertaimella asetettuun määrään, määritetyn pulssimäärän saavuttamisen jälkeen laukeaa lähtömuunnin, joka käynnistää toimeenpanopiirin, esimerkiksi tehokontaktorin.

Muuttamalla pulssigeneraattorin taajuutta ja arvoa digitaalisessa vertailussa (tai yksinkertaistetussa versiossa laskurin lähtöä) valitaan aikareleen viive. Tällaisia ​​lohkoja voidaan kätevästi toteuttaa ohjelmoitaviin mikro-ohjaimiin käyttämällä erillisiä elementtejä tai digitaalisia siruja.

Yksinkertaisin monitahtinen rele sisältää siis seuraavat peruslohkot: digitaalinen pulssigeneraattori, jossa on kytkettävä RC-piirejä, pulssilaskuri, komparaattori voi olla poissa ja laskurin lähtö valitusta purkauksesta voidaan kytkeä suoraan ohjauspiiri. Kun digitaaliseen osaan sovelletaan "nollausta", aikarele kytkeytyy päälle.

Mikro-ohjaimen ajoitusrelekaavio

Nykyään mikrokontrollerien ajoituspiirit ovat hyvin yleisiä, joissa ohjelmistoon on toteutettu monia lohkoja. Kellopulsseista vastaa kvartsiresonaattori ja aika-asetus asetetaan vastaaviin lähtöihin kytketyllä painikelohkolla, jonka toiminnot on konfiguroitu ohjelmassa tuloiksi.

Ohjauslähdössä - transistorikytkin, joka ohjaa toimeenpanolaitetta. Osoituksena on näyttö, josta voit henkilökohtaisesti nähdä, kuinka aika laskee.

Mikrokontrollerien aikareleet ovat nykyään yhä suositumpia mikro-ohjainten alhaisten kustannusten, pienen koon sekä laitteiston ja ohjelmiston saatavuuden vuoksi.Lisäksi mikro-ohjaimet kuluttavat vähän sähköä, ja jos tällainen malli kehitetään erillisille komponenteille, se osoittautuu paljon hankalammaksi ja paljon enemmän energiaa käyttäväksi.

Ohjelmoitavan mikro-ohjaimen aikareleen vaihtamiseksi riittää laiteohjelmiston päivittäminen, eikä sinun tarvitse juottaa mitään. Lisäksi mikro-ohjainten digitaaliset rajapinnat helpottavat niiden yhdistämistä ulkoisten ilmaisimien ja näppäinten kanssa sekä keskenään ja useiden erilaisten laitelohkojen kanssa, puhumattakaan vuorovaikutuksesta tietokoneen kanssa.

Tämän päivän trendi on yksiselitteisesti suunnattu ohjelmoitavien mikro-ohjainten laajaan käyttöön ajoitusrelepiireissä ja automaatiossa sekä teollisessa tuotannossa että arjessa.