kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 162237
Komentáre k článku: 4
Ako urobiť časové relé do-it-yourself
Čo je časové relé? Akčný algoritmus časové relé dosť jednoduché, ale niekedy to môže spôsobiť obdiv. Ak si spomenieme na staré práčky, ktoré sa láskyplne nazývali „vedro s motorom“, potom bola činnosť časovača veľmi jasná: otočili gombík o niekoľko kliešťov, niečo začalo tikať dovnútra a motor naštartoval.
Len čo ukazovateľ rukoväte dosiahne delenie nulovej stupnice, pranie sa skončilo. Neskôr sa objavili autá s dvoma časovačmi - pranie a odstreďovanie. V takýchto strojoch boli časové relé vyrobené vo forme kovového valca, v ktorom bol skrytý hodinový mechanizmus, a vonku boli iba elektrické kontakty a ovládací gombík.
Moderné práčky - automatické práčky (s elektronickým ovládaním) majú tiež časové relé a bolo nemožné ich rozmiestniť ako samostatný prvok alebo súčasť na riadiacej doske. Všetky časové oneskorenia sa získavajú programovo pomocou riadiaceho mikrokontroléra. Ak sa dôkladne pozriete na cyklus automatickej práčky, počet časových oneskorení jednoducho nemožno spočítať. Keby sa všetky tieto časové oneskorenia uskutočňovali vo forme hodinového mechanizmu uvedeného vyššie, potom by jednoducho v tele práčky nebolo dosť miesta.
Časové relé Používajú sa nielen v práčkach, napríklad v mikrovlnných rúrach, pomocou časových oneskorení je regulovaná nielen prevádzková doba, ale aj tepelný výkon. Postupuje sa nasledovne: RF napätie sa zapne na 5 sekúnd a vypne sa na 5 sekúnd. Priemerný vykurovací výkon je v tomto prípade 50%. Na získanie 30% energie stačí zapnúť RF na 3 sekundy. Preto je vysokofrekvenčná žiarovka v stave vypnutia umiestnená na 7 sekúnd. Tieto čísla sa môžu samozrejme líšiť, napríklad 50 a 50 alebo 30 a 70, práve tu je znázornený pomer doby zapnutia HF.
Spomína sa staré práčky. Tu je v tomto príklade vidieť, dokonca aj pocit z vašich rúk, ako funguje časové relé.
Otočenie kľuky v smere hodinových ručičiek nie je nič iné ako rýchlosť uzávierky. Pohon (elektrický motor) sa okamžite zapne. Rýchlosť uzávierky, v tomto prípade v minútach, určuje uhol natočenia rukoväte. Vykonajú sa teda dve činnosti naraz: načítanie času expozície a samotné začatie časového oneskorenia. Po uplynutí nastaveného času sa pohon vypne. Všetky časové relé alebo časovače pracujú približne rovnako, dokonca aj tie, ktoré sú skryté vo vnútri mikrokontroléry (MK).
Od strojčeka po elektroniku
Ako získať časové oneskorenie pomocou MK
Rýchlosť moderného MK je veľmi vysoká, až niekoľko desiatok kilometrov (milióny operácií za sekundu). Zdá sa, že nie je to tak dávno, čo sa na osobných počítačoch bojovalo o 1 mips. Teraz aj zastarané MK, napríklad rodina 8051, ľahko splnia túto 1 mips. Dokončenie 1 000 000 operácií bude trvať presne jednu sekundu.
Tu je zdanlivo pripravené riešenie, ako získať časové oneskorenie. Rovnakú operáciu vykonajte miliónkrát. To sa dá urobiť celkom jednoducho, ak je táto operácia v programe opakovaná. Ale problém je, že okrem tejto operácie, MK za sekundu nemôže robiť nič iné. Tu máte úspech inžinierstva, tu máte čipy! A ak potrebujete rýchlosť uzávierky niekoľko desiatok sekúnd alebo minút?
Časovač - zariadenie na počítanie času
Aby sa predišlo takému rozpakom, procesor sa tak nezahrial, vykonával zbytočný príkaz, ktorý by nerobil nič užitočné, do MK boli spravidla zabudované časovače, spravidla niekoľko z nich.Ak nechcete ísť do detailov, potom je časovač binárny čítač, ktorý počíta impulzy generované špeciálnym obvodom vo vnútri MK.
Napríklad v skupine MK 8051 sa počítací impulz generuje, keď sa vykoná každý príkaz, t.j. časovač jednoducho počíta počet vykonaných inštrukcií stroja. Medzitým je centrálna procesorová jednotka (CPU) ticho zapojená do vykonávania hlavného programu.
Predpokladajme, že časovač začne počítať (existuje príkaz na spustenie počítadla) od nuly. Každý impulz zvyšuje obsah počítadla o jeden a nakoniec dosahuje maximálnu hodnotu. Potom sa obsah počítadla vynuluje. Tento okamih sa nazýva „pretečenie počítadla“. Toto je presne koniec časového oneskorenia (nezabudnite na práčku).
Predpokladajme, že časovač je 8-bit, potom ho možno použiť na výpočet hodnoty v rozsahu 0 ... 255, alebo počítadlo pretečie každých 256 impulzov. Ak chcete skrátiť rýchlosť uzávierky, stačí začať počítať nie od nuly, ale od inej hodnoty. Aby ste to dosiahli, stačí najskôr načítať túto hodnotu do počítadla a potom spustiť počítadlo (opäť si nezabudnite na práčku). Toto prednastavené číslo je uhol natočenia časového relé.
Taký časovač s frekvenciou 1 mips vám umožní dosiahnuť rýchlosť uzávierky maximálne 255 mikrosekúnd, ale potrebujete niekoľko sekúnd alebo dokonca minút, čo by ste mali urobiť?
Ukazuje sa, že všetko je celkom jednoduché. Každé pretečenie časovača je udalosť, ktorá spôsobí prerušenie hlavného programu. Výsledkom je, že CPU sa prepne na zodpovedajúci podprogram, ktorý z týchto malých výpisov môže pridať ľubovoľný, najmenej až niekoľko hodín a dokonca dní.
Rutina prerušenia služby je zvyčajne krátka, nie viac ako niekoľko desiatok príkazov, po ktorých je opäť návrat do hlavného programu, ktorý pokračuje z rovnakého miesta. Vyskúšajte tento výňatok jednoduchým opakovaním príkazov, o ktorých bolo povedané vyššie! Aj keď v niektorých prípadoch musíte urobiť len to.
Na to je v systémoch príkazov procesora príkaz NOP, ktorý jednoducho nerobí nič, vyžaduje to iba strojový čas. Môže sa použiť na rezervovanie pamäte a pri vytváraní časových oneskorení, len veľmi krátkych, rádovo niekoľko mikrosekúnd.
Áno, čitateľ povie, ako trpel! Od práčiek priamo po mikrokontroléry. A čo bolo medzi týmito extrémnymi bodmi?
Čo sú časové relé?
Ako už bolo uvedené, Hlavnou úlohou časového relé je získať oneskorenie medzi vstupným a výstupným signálom. Toto oneskorenie môže byť vyvolané niekoľkými spôsobmi. Časové relé boli mechanické (už opísané na začiatku článku), elektromechanické (tiež založené na hodinovom stroji, iba pružina je vinutá elektromagnetom), ako aj rôzne tlmiace zariadenia. Príkladom takého relé je pneumatický časový spínač znázornený na obr.
obrázok 1. Pneumatické časové relé.
Relé pozostáva z elektromagnetického pohonu a pneumatického príslušenstva. Reléová cievka je k dispozícii pre prevádzkové napätie 12 ... 660V AC (celkové hodnotenie 16) s frekvenciou 50 ... 60 Hz. V závislosti od verzie relé sa rýchlosť uzávierky môže spustiť buď pri spustení alebo po uvoľnení elektromagnetického pohonu.
Čas sa nastavuje pomocou skrutky, ktorá reguluje prierez otvoru na výstup vzduchu z komory. Opísané časové relé sa líšia v málo stabilných parametroch, preto sa vždy, keď je to možné, používajú elektronické časové relé. V súčasnosti možno takéto relé, mechanické aj pneumatické, nájsť iba v starodávnom vybavení, ktoré ešte nebolo nahradené moderným zariadením, a dokonca ani v múzeu.
Elektronické časové relé
Možno jedným z najbežnejších bol rad relé VL-60 ... 64 a niektoré ďalšie, napríklad relé VL-100 ... 140.Všetky tieto časovače boli postavené na špeciálnom čipe KR512PS10. Vzhľad relé nadzemného vedenia je znázornený na obrázku 2.
Obrázok 2. Séria časových relé VL.
Obvod časového relé VL - 64 je znázornený na obrázku 3.
Obrázok 3 Schéma časovača VL - 64
Keď sa na vstup privádza napätie cez usmerňovací mostík VD1 ... VD4, napätie cez stabilizátor na tranzistore KT315A sa dodáva do čipu DD1, ktorého vnútorný generátor začína generovať impulzy. Frekvencia impulzov je regulovaná premenlivým odporom PPB-3B (je to to, čo je zobrazené na prednom paneli relé), zapojeným do série s časovacím kondenzátorom 5100 pF, ktorý má toleranciu 1% a veľmi malý TKE.
Prijaté impulzy sa počítajú čítačom s premenlivým koeficientom delenia, ktorý sa nastavuje prepínaním terminálov mikroobvodu M01 ... M05. V relé série VL bolo toto prepínanie vykonané vo výrobnom závode. Maximálny koeficient delenia celého počítadla dosahuje 235 929 600. Podľa dokumentácie pre mikroobvod, pri frekvencii hlavného oscilátora 1 Hz, môže rýchlosť uzávierky dosiahnuť viac ako 9 mesiacov! Podľa vývojárov je to dosť pre akúkoľvek aplikáciu.
Pin 10 čipu END je koniec rýchlosti uzávierky, pripojený k vstupu 3 - ST start - stop. Len čo sa na výstupe END objaví vysoké napätie, počítanie impulzov sa zastaví a na 9. výstupe Q1 sa objaví vysoké napätie, ktoré otvorí tranzistor KT605 a relé pripojené k kolektoru KT605 sa vypne.
Moderné časové relé
Spravidla sa vyrábajú na MK. Je ľahšie naprogramovať hotový proprietárny mikroobvod, pridať niekoľko tlačidiel, digitálny indikátor, ako vymyslieť niečo nové, a potom tiež jemne doladiť čas. Takéto relé je znázornené na obr.
Obrázok 4 Časové relé mikrokontroléra
Prečo časové relé do-it-yourself?
A aj keď existuje také veľké množstvo časových spínačov, takmer pre každý vkus, niekedy doma musíte urobiť niečo vlastné, často veľmi jednoduché. Takéto návrhy sa však často úplne a úplne ospravedlňujú. Tu je niekoľko z nich.
Hneď, ako sme práve preskúmali fungovanie mikroobvodu KR512PS10 ako súčasť nadzemného relé, budeme musieť začať uvažovať o amatérskych obvodoch. Obrázok 5 zobrazuje obvod časovača.
Obrázok 5. Časovač na mikroobvode KR524PS10.
Mikroobvod je napájaný z parametrického stabilizátora R4, VD1 so stabilizačným napätím asi 5 V. V čase zapínania generuje obvod R1C1 resetovací impulz mikroobvodu. Tým sa spustí interný generátor, ktorého frekvencia je nastavená reťazcom R2C2 a interné počítadlo mikroobvodu začne počítať impulzy.
Počet týchto impulzov (pomer delenia počítadla) sa nastavuje prepínaním terminálov mikroobvodu M01 ... M05. S pozíciou uvedenou v diagrame bude tento koeficient 78643200. Tento počet impulzov tvorí celú periódu signálu na výstupe END (pin 10). Kolík 10 je pripojený k kolíku 3 ST (štart / stop).
Len čo je výstup END nastavený na vysokú úroveň (odpočítava sa pol periódy), počítadlo sa zastaví. V rovnakom okamihu výstup Q1 (pin 9) tiež nastavuje vysokú úroveň, ktorá otvára tranzistor VT1. Prostredníctvom otvoreného tranzistora sa zapne relé K1, ktoré pomocou kontaktov riadi záťaž.
Na spustenie časového oneskorenia stačí krátko vypnúť a znovu zapnúť relé. Časový diagram signálov END a Q1 je znázornený na obrázku 6.
Obrázok 6. Časový diagram signálov END a Q1.
Pri hodnotách časovacieho reťazca R2C2, ktoré sú uvedené na diagrame, je frekvencia generátora asi 1 000 Hz. Časové oneskorenie pre indikované pripojenie terminálov M01 ... M05 bude teda asi desať hodín.
Ak chcete doladiť túto rýchlosť uzávierky, mali by ste vykonať nasledujúce kroky. Terminály M01 ... M05 pripojte do polohy "Seconds_10", ako je to znázornené v tabuľke na obrázku 7.
Obrázok 7. Tabuľka nastavenia časovača (kliknutím na obrázok ho zväčšíte).
S týmto pripojením otočte variabilný odpor R2 a upravte rýchlosť uzávierky na 10 sekúnd. stopkami. Potom pripojte svorky M01 ... M05, ako je to znázornené na obrázku.
Ďalší diagram na KR512PS10 je zobrazený na obrázku 8.
Obrázok 8 Čipové časové relé KR512PS10
Ďalší časovač na čipe KR512PS10.
Na začiatok sa treba zamerať na KR512PS10, presnejšie na signály END, ktoré sa vôbec nezobrazujú, a signál ST, ktorý sa jednoducho pripája k spoločnému vodiču, ktorý zodpovedá logickej nulovej úrovni.
Pri tomto zapnutí sa počítadlo nezastaví, ako je znázornené na obrázku 6. Signály END a Q1 budú cyklicky pokračovať bez zastavenia. Tvar týchto signálov bude klasický meander. Ukázalo sa teda iba generátor pravouhlých impulzov, ktorých frekvenciu je možné regulovať pomocou premenlivého rezistora R2 a faktor delenia čítača je možné nastaviť podľa tabuľky znázornenej na obr.
Nepretržité impulzy z výstupu Q1 idú na počítací vstup desatinného dekodéra DD2 K561IE8. Keď je reťazec R4C5 zapnutý, vynuluje počítadlo. V dôsledku toho sa na výstupe z dekodéra „0“ objaví vysoká úroveň (pin 3). Na výstupoch 1 ... 9 nízkych úrovní. S príchodom prvého počítacieho impulzu sa vysoká úroveň presunie na výstup „1“, druhý impulz nastaví vysokú úroveň na výstupe „2“ a tak ďalej, až na výstup „9“. Potom počítadlo pretečie a cyklus počítania začne znova.
Výsledný riadiaci signál cez spínač SA1 sa môže privádzať do zvukového generátora na prvkoch DD3.1 ... 4 alebo do reléového zosilňovača VT2. Časové oneskorenie závisí od polohy spínača SA1. S terminálovými pripojeniami M01 ... M05 uvedenými na diagrame a parametrami časovacieho reťazca R2C2 je možné získať časové oneskorenie v rozsahu od 30 sekúnd do 9 hodín.
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: