Elektroniset aikareleet

Niiden tilalle on kehitetty elektroniset kellot aikarele sähkömagneettisella ja mekaanisella viiveellä… Ensimmäiset elektroniset aikareleet valmistettiin transistoripiireihin perustuen. Sen jälkeen integroituja piirejä alettiin käyttää elektronisissa releissä, ja myöhemmin siirryttiin mikrokontrollereihin.

Yleensä mikä tahansa elektroninen aikarele on laite, jota ohjataan tulo- (syöttö)jännitteellä ja joka kytkee sen lähtökoskettimet tietyllä aikaviiveellä.

Useimpien elektronisten aikareleiden synkronointilohko perustuu RC-piireihin (kuva 1, a). DC-jännitelähteeseen kytketyn RC-piirin kondensaattorin jännitteen muutos kuvataan eksponentiaalisella ajan funktiolla. Tämä mahdollistaa kondensaattorin jännitettä valvomalla asetettujen aikavälien muodostamisen esimerkiksi siitä hetkestä, kun RC-piiri kytketään lähteeseen, kunnes kondensaattorin jännite saavuttaa määritellyn tason. Eksponentiaalista funktiota käytetään myös rinnakkaisen RC-piirin esivaratun kondensaattorin purkamiseen.Tällaisia ​​piirejä käytetään aikareleissä, joiden on kytkettävä koskettimet syöttöjännitteen katoamisen jälkeen.

Riisi. 1. Vaihtoehdot sähköisissä aikareloissa käytettävistä ajoitusmenetelmistä

Joissakin aikareleissä RC-piirin kondensaattorin varausta käytetään vakaalla virralla (kuva 1, b ja c). Tässä tapauksessa kondensaattorin jännite muuttuu lineaarisesti ajan myötä, mikä mahdollistaa hieman enemmän tarkkuutta aikaviiveiden muodostuksessa. Vakaan virtalähteen rooli tällaisissa releissä suoritetaan elektronisella piirillä. Kuitenkin aikareleet, joissa on vakaa virtalähde, ovat vaikeampia toteuttaa, joten niitä ei käytetä laajasti.

RC-piirin lataus- (purkaus)aika todellisissa piireissä ei ylitä muutamaa sekuntia. Tämä johtuu useista olosuhteista. Ensinnäkin RC-piirin ajoitusvastuksen resistanssi on rajoitettava (muutaman megaohmin sisällä), jotta piirilevyn eristysmateriaalin läpi kulkevat vuotovirrat ja piirilevyn tulovirrat eivät vaikuta kondensaattorin varaukseen. piiri, joka ohjaa kondensaattorin jännitettä.

Toiseksi RC-piirissä on tarpeen käyttää kondensaattoreita, joilla on pienin latausadsorptio. Muutoin kondensaattorin ominaisuus palauttaa levyjen jännite sen lyhytaikaisen purkauksen jälkeen johtaa jakautumiseen ajan kuluessa, jolloin rele on taas valmis toimimaan. Valitettavasti valmistetuilla kondensaattoreilla, joissa on minimaalinen varausadsorptio, on suhteellisen pieni kapasitanssi (muutaman mikrofaradin luokkaa).

Lyhyillä aikaviiveillä varustetut releet voidaan toteuttaa RC-piirin yhden lataus- (purkaus)jakson perusteella.Jos pitkiä aikaviiveitä on tarpeen antaa, releet tehdään RC-piirin useiden lataus-purkauspiirien perusteella. Tällaisissa monijaksoisissa ajoitusreleissä RC-piiri sisältyy itsevärähtelevään piiriin, joka tarjoaa jaksollisen sen kondensaattorin lataus-purkaus... Esimerkiksi RC-piiriin perustuva itsevärähtelevä piiri voidaan toteuttaa loogisilla porteilla, kuten kuvassa 1 on esitetty. 1 vuosi

Kondensaattorin C lataus ja purkautuminen tapahtuu vastuksen R2 kautta invertoivan logiikkaelementin DD2 tulon ja lähdön eri jännitetasojen vuoksi. Logiikkaelementin DD2 tilaa kytkee sama logiikkaelementti DD1, mutta sitä käytetään kynnysjännitekappaleena (toteutetaan se, että IC:n logiikkaelementit menevät loogisen nollan tilaan ja päinvastoin, eri tulojännitteen tasot). Tällöin lähtöön DD2 muodostuu jännitteen saaneen pulssin sarja melko vakaalla jaksolla Laskemalla lähtöpulssit itsevärähtelevän piirin alusta, on mahdollista saada elektroninen rele, jolla on laaja aikaväli. viiveet suhteellisen pienillä aika-ajoitusketjun vakion arvoilla.

Suurimman tarkkuuden tarjoavat elektroniset aikareleet, joissa on kvartsiresonaattoreihin perustuvat itsevärähtelevät piirit (ks. kuva 1, e).

Pienjännite- ja pienvirtaelektroniikkakomponenttien käyttö elektronisissa aikareleissä edellyttää liitäntöjen käyttöä ulkoisten tulo- ja lähtöpiirien kanssa.

Yksi- ja monijaksoisten aikareleiden rakennekaaviot on esitetty kuvassa. 2, a ja b.Molemmat piirit sisältävät identtiset lohkot: tulomuuntimen, yksikön aikapiirin asettamiseksi alkutilaan ja toimeenpano- (lähtö)rungon.

Riisi. 2. Aikareleiden lohkokaaviot

Tulomuuntimen tarkoituksena on muodostaa normalisoidulla tasolla oleva matala jännite synkronointipiirin tehon syöttämiseksi sekä luoda kynnyselimien toimintaan tarvittavat vertailupotentiaalit.

Solmu aikapiirin asettamiseksi alkutilaan on välttämätön kaikkien aikaviiveen muodostukseen osallistuvien releelementtien saattamiseksi tiukasti määriteltyyn alkutilaan. Releen alustus voidaan tehdä joko releen edellisen jakson lopussa tai sillä hetkellä, kun rele vetää.

Yksiviivereleissä aikaa säädetään joko muuttamalla tahdistuspiirin aikavakiota tai muuttamalla komparaattorin (kynnyselimen) kynnystä, joka vertaa synkronointipiirin kondensaattorin jännitettä asetukseen ja vaikuttaa tuottava (toimeenpaneva) elin.

Monijaksoisissa aikareleissä viive saadaan pääsääntöisesti laskemalla kellogeneraattorin pulssit pulssilaskimessa ja korjataan (elementtien parametrien hajaantumisen kompensoimiseksi) muuttamalla aikavakiota RC -kellogeneraattorin ketjut. Kun syöttöjännite kytketään, kellogeneraattori käynnistyy ja pulsseja alkaa saapua laskurin tuloon.

Laskurin vaaditun tilan saavuttamisen tunnistaa sen tilan dekoodauspiiri, joka perustuu mekaanisiin kytkimiin, jotka asettavat asetetun arvon.Sillä hetkellä, kun laskuriin kerääntyy tietty määrä pulsseja, joka on sama kuin dekooderin asetus, ohjaussignaali generoidaan ulostulon toimeenpanoyksikölle.

Riisi. 3. Elektroninen aikarele VL-54

Viime vuosina on otettu käyttöön mikrokontrolleripohjaisia ​​elektronisia aikareleitä. Mikrokontrolleri vaatii toimiakseen riittävän vakaan taajuuden omaavia kellopulsseja. Yleensä nämä pulssit muodostetaan sisäänrakennetulla kvartsiresonaattoreihin perustuvalla oskillaattorilla (kuva 1, e). Kun ajastusreleen käynnistyssignaali vastaanotetaan, mikro-ohjain alkaa laskea kellopulsseja. Toisin kuin RC-piireihin perustuvissa elektronisissa aikareleissä, kvartsiaikareleiden aikaviiveet ovat käytännössä riippumattomia ympäristön lämpötilasta ja releen syöttöjännitteestä.

Mikrokontrollereita käyttävän aikareleen merkittävä etu on kyky ohjelmoida ne suoraan koottuun laitteeseen. Elektroniset aikareleet, joissa käytetään ohjelmistolla poistettuja mikrokontrollereita, eivät vaadi asennusta, ja ne alkavat toimia heti, kun virta kytketään.

Yleisimmät sisätilojen elektroniset aikareleet: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Puolijohteiden aikareleet.