Časovač na zapnutie a vypnutie okruhu elektrických spotrebičov. Veľmi praktický časovač s LED digitálnym displejom. Zvážte obvod v hardvéri
Hlavná zložka technického vybavenia moderného domu môže byť vyrobená časové relé „urob si sám“.. Podstatou takéhoto ovládača je otváranie a zatváranie elektrický obvod podľa špecifikovaných parametrov s cieľom kontrolovať prítomnosť napätia napríklad v osvetľovacej sieti.
Účel a dizajnové prvky
Najdokonalejšie takéto zariadenie je časovač pozostávajúce z elektronických prvkov. Jeho aktivačný moment je riadený elektronickým obvodom podľa zadaných parametrov a samotný čas uvoľnenia relé sa počíta v sekundách, minútach, hodinách alebo dňoch.
Podľa všeobecného klasifikátora časovače vypnutia alebo zapnutia elektrický obvod sú rozdelené do nasledujúcich typov:
- Mechanické zariadenie.
- Časovač s elektronickým spínačom záťaže, napríklad, postavený na tyristore.
- Princíp činnosti zariadenia, ktorý je postavený na vypnutom a zapnutom pneumatickom pohone.
Konštrukčne môže byť prevádzkový časovač vyrobený pre inštaláciu na rovnú rovinu, so západkou na DIN lištu a pre montáž na predný panel automatizačného a indikačného panelu.
Tiež podľa spôsobu pripojenia môže byť takéto zariadenie predné, zadné, bočné a prilepené cez špeciálny odnímateľný prvok. Časové programovanie je možné vykonať pomocou spínača, potenciometra alebo tlačidiel.
Ako už bolo uvedené, zo všetkých uvedených typov zariadení na vypínanie pre daný čas je obvod časového relé s elektronický spínací prvok.
Je to preto, že takýto časovač pracujúci na napätí, napríklad 12 V, má nasledujúce technické vlastnosti:
- kompaktné rozmery;
- minimálne náklady na energiu;
- nedostatok pohyblivých mechanizmov, s výnimkou vypnutých a zapnutých kontaktov;
- široko programovateľná úloha;
- dlhá životnosť, nezávislá od prevádzkových cyklov.
Najzaujímavejšie je, že časovač sa dá ľahko robiť vlastnými rukami doma. V praxi existuje veľa typov obvodov, ktoré dávajú vyčerpávajúcu odpoveď na otázku, ako vyrobiť časové relé.
Najjednoduchší 12V časovač doma
Najjednoduchšie riešenie je časové relé 12 voltov. Takéto relé je možné napájať zo štandardného 12V zdroja, ktorého sa v rôznych obchodoch predáva veľa.
Na obrázku nižšie je schéma zariadenia na zapínanie a vypínanie osvetľovacej siete, namontované na jednom počítadle integrálneho typu K561IE16.
Kreslenie. Variant 12V reléového obvodu, keď je privedené napájanie, zapne záťaž na 3 minúty.
Tento obvod je zaujímavý tým, že generátor hodinových impulzov je blikajúca LED dióda VD1. Frekvencia blikania je 1,4 Hz. Ak sa nedá nájsť LED konkrétnej značky, môžete použiť podobnú.
Zvážte počiatočný stav prevádzky v čase napájania 12V. V počiatočnom okamihu je kondenzátor C1 plne nabitý cez odpor R2. Log.1 sa objaví na výstupe pod č. 11, čím je tento prvok nulový.
Tranzistor pripojený k výstupu integrované počítadlo, otvára a dodáva napätie 12V do cievky relé, cez ktorej silové kontakty sa uzatvára spínací obvod záťaže.
Ďalší princíp fungovania obvodu pracujúceho pri napätí 12V je čítanie pulzu prichádzajúce z indikátora VD1 s frekvenciou 1,4 Hz na kontakt č.10 počítadla DD1. S každým poklesom úrovne prichádzajúceho signálu dochádza takpovediac k prírastku hodnoty počítacieho prvku.
Pri prijatí 256 pulz(to sa rovná 183 sekundám alebo 3 minútam) na kolíku č. 12 sa zobrazí protokol. 1. Takýto signál je príkazom na zatvorenie tranzistora VT1 a prerušenie obvodu pripojenia záťaže cez systém kontaktov relé.
Súčasne je log.1 z výstupu pod č.12 privedený cez diódu VD2 na hodinovú nohu C prvku DD1. Tento signál blokuje možnosť príjmu hodinových impulzov v budúcnosti, časovač už nebude fungovať, kým sa neresetuje 12V napájanie.
Počiatočné parametre pre časovač prevádzky sa nastavujú rôznymi spôsobmi pripojenia tranzistora VT1 a diódy VD3 uvedenej v schéme.
Miernou transformáciou takéhoto zariadenia môžete vytvoriť obvod, ktorý má opačný princíp činnosti. Tranzistor KT814A by sa mal zmeniť na iný typ - KT815A, emitor pripojiť na spoločný vodič, kolektor na prvý kontakt relé. Druhý kontakt relé by mal byť pripojený k napájaciemu napätiu 12V.
Kreslenie. Variant 12V reléového obvodu, ktorý zapne záťaž 3 minúty po pripojení napájania.
Teraz po zapnutí relé sa vypne a riadiaci impulz rozopnutie relé vo forme log.1 výstupu 12 prvku DD1 otvorí tranzistor a privedie na cievku napätie 12V. Potom sa cez napájacie kontakty pripojí záťaž k elektrickej sieti.
Táto verzia časovača, pracujúca od napätia 12V, udrží záťaž vo vypnutom stave po dobu 3 minút a potom ju pripojí.
Pri zhotovovaní obvodu nezabudnite na obvod umiestniť 0,1 uF kondenzátor s označením C3 s napätím 50V čo najbližšie k napájacím kolíkom mikroobvodu, inak počítadlo často zlyhá a čas držania relé bude niekedy menšie, ako by malo byť.
Zaujímavou črtou princípu fungovania tejto schémy je prítomnosť ďalších funkcií, ktoré sa dajú podľa možnosti ľahko implementovať.
Ide najmä o programovanie expozičného času. Napríklad pomocou takého prepínača DIP, ako je znázornené na obrázku, môžete pripojiť jeden spínací kontakt k výstupom počítadla DD1 a spojiť druhé kontakty dohromady a pripojiť k pripojovaciemu bodu prvkov VD2 a R3.
Pomocou mikrospínačov teda budete môcť programovať čas držania relé.
Pripojením bodu pripojenia prvkov VD2 a R3 k rôznym výstupom DD1 sa zmení doba expozície nasledovne:
| Číslo nohy pultu | Číslo počítadla | čas držania |
|---|---|---|
| 7 | 3 | 6 sek |
| 5 | 4 | 11 sek |
| 4 | 5 | 23 sek |
| 6 | 6 | 45 sek |
| 13 | 7 | 1,5 min |
| 12 | 8 | 3 min |
| 14 | 9 | 6 min 6 sek |
| 15 | 10 | 12 minút 11 sekúnd |
| 1 | 11 | 24 minút 22 sekúnd |
| 2 | 12 | 48 minút 46 sekúnd |
| 3 | 13 | 1 hodina 37 minút 32 sekúnd |
Doplnenie schémy prvkami
Aby takýto časovač fungoval pri napätí 12 V, musíte správne pripraviť detaily obvodu.
Prvky schémy sú:
- diódy VD1 - VD2, označené 1N4128, KD103, KD102, KD522.
- Tranzistor, ktorý dodáva 12v napätie do relé - s označením KT814A alebo KT814.
- Integrované počítadlo, základ princípu činnosti obvodu, označené K561IE16 alebo CD4060.
- LED svietidlo série ARL5013URCB alebo L816BRSCB.
Tu je dôležité mať na pamäti, že pri výrobe domáceho zariadenia je potrebné použiť prvky uvedené na obrázku a dodržiavať bezpečnostné pravidlá.
Jednoduchá schéma pre začiatočníkov
Začínajúci rádioamatéri si môžu vyskúšať vyrobiť časovač, ktorého princíp je čo najjednoduchší.
Avšak taký jednoduché zariadenie môžete zapnúť záťaž na určitý čas. Je pravda, že čas, na ktorý je záťaž pripojená, je vždy rovnaký.
Algoritmus obvodu je nasledujúci. Keď je tlačidlo označené SF1 zatvorené, kondenzátor C1 je plne nabitý. Po jeho uvoľnení sa určený prvok C1 začne vybíjať cez odpor R1 a bázu tranzistora, ktorý má v obvode označenie - VT1.
Po dobu trvania vybíjacieho prúdu kondenzátora C1, pričom stačí udržiavať tranzistor VT1 v otvorenom stave, relé K1 sa zapne a potom vypne.
Špecifikované hodnoty na prvkoch obvodu poskytujú trvanie zaťaženia po dobu 5 minút. Princíp činnosti zariadenia je taký, že doba expozície závisí od kapacity kondenzátora C1, odporu R1, koeficientu prenosu prúdu tranzistora VT1 a pracovného prúdu relé K1.
V prípade potreby môžete zmeniť čas odozvy zmenou kapacity C1.
Podobné videá
V tejto epizóde televízneho kanála Spájkovacia žehlička zvážime jednoduchý obvod. Je to jednoduchý časovač alebo časové relé. Je vyrobený len na jednej aktívnej súčiastke vo forme bipolárneho tranzistora s reverzným vedením. Pre začiatočníkov a skúsených rádioamatérov je k dispozícii schéma na vlastnú montáž. Rádiové diely sú v tomto čínskom obchode lacné.
Niekoľko slov o základni prvkov. Dióda D1 sa nesmie ani použiť. Vymeňte za prepojku. Ak sa rozhodnete použiť, potom akúkoľvek diódu s nízkym výkonom, napríklad 1N4007, alebo akúkoľvek inú usmerňovaciu diódu. Kondenzátor C2 sa vyberie, ak bude zariadenie napájané napájacím zdrojom. Ak z batérie, potom nie je potrebný kondenzátor C2, pretože je určený na filtrovanie energie. Rezistory R2 a R1 s výkonom 0,25 wattu. Je však možné a nie tak výkonné 0,125 wattu. Kondenzátor C1 v obvode má kapacitu 100 mikrofarád, ale musíte si ho vybrať. Závisí to od času odozvy obvodu. Napätie tohto kondenzátora je 16-25 V, pretože samotné napájanie je 12 V. Tranzistor T1 je akýkoľvek nízkovýkonový bipolárny tranzistor s reverznou vodivosťou. Môžete dokonca použiť KT315. Prezentovaná zostava používa tranzistor stredného výkonu KT815A. Môžete tiež tranzistory veľká sila, ako napríklad KT805, dokonca aj KT803, KT819 atď.
Vinutie elektromagnetického relé je pripojené k emitorovému obvodu tranzistora na riadenie výkonných sieťových záťaží. Ak sa obvod používa na napájanie nízkonapäťových nízkoenergetických záťaží, napríklad LED diód, potom je možné relé odstrániť a samotná LED sa priamo pripojí k obvodu emitora.
Ako obvod funguje?
Keď je pripojený zdroj energie, napríklad 12 V, napájanie je privedené do obvodu, kondenzátor C1 sa nabíja cez obmedzovací odpor R2. Akonáhle náboj na kondenzátore dosiahne určitú úroveň, energia sa dodáva cez odpor R1 do bázy tranzistora. Výsledkom je, že sa otvorí a plus cez tranzistorový prechod sa privádza do vinutia elektromagnetického relé. Výsledkom je, že sa zatvorí, čím sa zapne alebo vypne zaťaženie siete.
V prezentovanej verzii bola ako záťaž siete použitá bežná žiarovka 220 V. Ak chcete ovládať záťaže siete, venujte pozornosť parametrom relé. Po prvé, cievka relé musí byť dimenzovaná na 12 V. Samotné kontakty musia byť dosť výkonné, samozrejme v závislosti od pripojenej záťaže. To znamená, že dávajte pozor na prúd povolený cez kontakty.
Čas odozvy relé, to znamená čas nabíjania kondenzátora, viac závisí od odporu R2. Čím vyššie je jeho hodnotenie, tým pomalšie sa bude kondenzátor nabíjať. A samozrejme z kapacity samotného kondenzátora C. Čím je jeho hodnotenie vyššie, tým dlhšie sa bude nabíjať, čo znamená, že viac času potrebné na nabíjanie a prevádzku okruhu.
Zoberme si obvod v železe.
Relé má 12 V cievku, čo je označené označením. Tiež prípustný prúd cez kontakty je 10 A pri napätí 250 V, striedavo. Tranzistor sa v obvode vôbec nezohrieva. Ale keďže obvod má dosť veľké oneskorenie, pri tomto rozložení použitých komponentov bolo rozhodnuté zmeniť odpor R2. V obvode bolo 47 kΩ nahradených 4,4 kΩ, čo malo za následok oneskorenie 2-3 s.
Pripojíme na zdroj 12 V. Táto batéria bude použitá, presné napätie je niekde okolo 10,8 V. Ide o tri lítiové banky zapojené do série. Všimnite si LED. Máme modrú LED pripojenú cez obmedzovací odpor 1 kΩ. Akonáhle sú kontakty relé zatvorené, napájanie sa dodáva do samotnej LED. Pozor na meškanie. Niekde 2 s. Samozrejme, okruh môže byť v zapnutom stave nekonečne dlho.
Tento obvod je možné použiť nielen ako časovač, ale aj ako systém Soft Start. Používa sa systém impulzných výkonných napájacích zdrojov. Prečo sa odporúča používať mäkký štart vo výkonných impulzných napájacích zdrojoch? Pretože keď je obvod zapojený do siete na veľmi krátky čas, obvod spotrebuje premrštený prúd. V momente zapnutia sa totiž kondenzátory nabíjajú veľkým prúdom. V dôsledku toho iné komponenty obvodu, napríklad diódový mostík atď., nemusia vydržať takéto prúdy a zlyhať. Preto sa používa tento systém.
Ako funguje systém mäkkého štartu v spínaných zdrojových obvodoch?
Pri pripojení k 220 V sieti cez odpor, ktorý má určitý odpor a zháša prúd, to znamená, že obmedzuje prúd, sa cez tento odpor malým prúdom nabíja výkonný kondenzátor. Akonáhle sú kondenzátory plne nabité, relé je už aktivované a hlavné napájanie je dodávané cez kontakty relé do obvodu pulzný zdroj výživa. Môžete si tak napríklad zvoliť čas nabíjania kondenzátora, tu nastaviť čas odozvy a získať celkom dobrý systém pre výkonné spínané zdroje. To je všetko. Je to jednoduché a cenovo dostupné. Ďalší jednoduchý diagram.
diskusia
radmir tagirov
Toto je príklad toho, ako nerobiť časové relé. Indukčná záťaž musí byť vždy posunutá diódou. V opačnom prípade vám raz vyhorí tranzistor. A prečo je relé pripojené k emitoru?
Serghei
Toto nie je časové relé, ale oneskorenie! Áno, a umiestnili ste diódu na nesprávne miesto!
Taras carjuk
a netreba davat diodu paralelne s rele ako ano!?ak ti nieje luto tranzistora - ked sa tranzistor zopne a relé je bez napatia tak je tam taky svinstvo ako spätny prud , v tomto momente bude tranzistor plný. No, vo všeobecnosti, čokoľvek. Ak detaily nie sú škoda.
An_
Zostavil som takýto obvod, len bez diódy a kondera na vstupe a vymenil som relé za LED s 300 kΩ rezistorom zapojeným do série, trans kt 3102, pri pripojení na batériu cca 12v sa LED pomaly rozbieha svietiť a svietiť, svietiť, svietiť.! Pri nižšom napätí na zdroji je obraz rovnaký. Skúsil som zmeniť konder a odpory - rozdiel v rýchlosti svietenia LED. Myslel som, že by sa malo rozsvietiť a zhasnúť. kde sa stala chyba?
Zahar shoihit
toto naozaj nie je hodina matematiky, ale zdá sa mi, že keďže je článok pre začiatočníkov, stále stojí za to vysvetliť ľuďom, ako vypočítať čas oneskorenia.
Zahar shoihit
ako si dosiahol 2 sekundové oneskorenie?
Koniec koncov, τ=rc 4. 4k*100µf=0. 44 sekúnd
12 voltové relé sa spúšťa pri asi 9 voltoch.
To sú 3/4 plného nabitia kondenzátora.
3/4 z 5τ =(5*0,44)/4*3=1. 65 sekúnd
to je ideálne, ale teoreticky ešte menej.
gimbal youtube
Dobrý deň. Je možné na základe tohto obvodu zostaviť 4-pinové relé s 5-sekundovým oneskorením? Chcel by som niečo podobné použiť pri pretaktovaní portálového žeriavu.
daria novgorodova
chlapci, nechajte osobu na pokoji s vašimi otázkami o zariadení tohto relé. Na kompresore mi už rok vypína štartovacie kondenzátory. A kompresor používam dosť často. A použil som to aj v budíku. Doteraz sa nevyskytli žiadne problémy.
Andrej f
Nie som kúzelník, ale len sa učím. Súdruhovia, elektroniki, vysvetlite, prosím, ak sa základný prúd tranzistora v tomto obvode objavuje viackrát cez r2, r1 a cievku. Existuje taký predpoklad, ako hovorí autor, že tranzistor sa otvorí s oneskorením 2 sekúnd, keď sa na hornej doske pri nabíjaní objaví napätie, povedzme 0,7 V, dostatočné na otvorenie tranzistora a kapacita kondenzátora áno. nehrajú osobitnú úlohu. Ak by teraz medzi r2 a spojovacím uzlom c1 a r1 bolo tlačidlo s preklápacím kontaktom, potom by veľkosť nádoby zohrávala svoju úlohu pri dlhom vybíjaní. Skrátka, kto vysvetlí.
Sako grig
napätie na otvorenie tranzistora 0. 7 v sa len objaví po niekoľkých sekundách, čas závisí od hodnoty r2 a c1. So zvýšením kapacity kondenzátora sa neskôr objaví 0,7 V, to isté so zvýšením r2, pretože nabíjací prúd kondenzátora sa zníži. I*t=c*u
andrey f
Ďakujem za objasnenie. Zostavil som obvod v multisim, dal tranzistor 2n6488. Relé je pripojené ku kolektoru aj k emitoru. S relé v kolektorovom obvode sa obvod správa približne tak, ako ste napísali na základe u \u003d 0,5 V, otvárací prúd je 0,01 mA. A keď relé v obvode emitora má iný obrázok, napätie na základni u = 4b prúd je 0,01 mA a zdá sa, že relé pracuje pri 4V. Odpor a kondenzátor som nastavil inak, v oboch prípadoch sa zmenila doba nabíjania.
Sako grig
Vo všeobecnosti som odporučil pripojiť relé na kolektorový obvod, uzemniť emitor, dať 3-4 voltovú zenerovu diódu namiesto r1 (pre zvýšenie doby oneskorenia), je vhodné vziať tranzistor s veľkým prúdovým ziskom-h21e .
Sako grig
Nemyslím si, že multisim dokáže pochopiť zložitosť fungovania rôznych modifikácií relé, napríklad pre niektorých, hoci sú 12 voltov, napätie odozvy je 8-9 voltov a napätie uvoľnenia môže byť niekde v v oblasti 3-4 voltov.
Andrej f
bolo to zaujimave asi pred 20 rokmi ked mali farebne TV 20kg a na opravu to bolo potrebne odniest do studia alebo zavolat majstra domov takze som si musel kupit knihy sam a nastudovat si tuto zalezitost na mojom vlastný, ale moja základňa je stále malá, keďže nebolo veľmi čo navrhovať komu. Zozbierajte a uvidíte, ako obvod funguje v multisim, prečo nie. Na internete je veľa videí, ale je veľmi málo takých, ktoré dôkladne vysvetľujú fungovanie okruhu. Aj tu mohol autor ukázať na schéme smer prúdov, napätie na kondenzátore, na základe tranzistora. Potom by neboli žiadne otázky, prečo dať relé do obvodu emitora a nie kolektora.
Stas stasovih
Môžete mi povedať najjednoduchší obvod oneskoreného vypnutia? Napájanie 24v, oneskorenie po vypnutí 60-120 sekúnd, z počítača mám všelijaké haraburdy ako pb, a malé zdroje, dajú sa odtiaľ vytiahnuť súčiastky?
Sako grig
záleží na tom, čo myslíš tým vypnutím. Ak má vypnutie vypnúť napájanie 24 voltov, tak ušetrí len batéria v obvode, ak treba vypnutie vykonať príkazovým tlačidlom, bude tam iný obvod.
Oleg Malcev
funguje to? Ale ako? Keď základňa dosiahne 0,7 V, tranzistor sa otvorí a na jeho emitore sa objaví napájacie napätie mínus pokles napätia na prechod na e, a teoreticky by sa mal zavrieť, kým sa napätie na báze neobjaví viac ako napätie na emitore o 0,7V. Teoreticky musí byť relé pripojené ku kolektoru a pridaná blokovacia dióda. nie?
alex lamin
a pre každého nie je jednoduchšie označiť elektrolytické kondenzátory rovnakým spôsobom s plusom a mínusom, čo je čierna a biela, musíte hľadať ľudí oddelene, aby ste strácali čas.
alex lamin
stovky videí s názvom časového relé na zistenie zapnutia alebo vypnutia relé si musíte videá pozrieť až do konca. A nie je to jednoduchšie napísať do názvu. Ľudia strávia týždne hľadaním. Nehovoriac o označení Iiot na začiatku akéhokoľvek reléového obvodu. Tam, kde cievka nie je vyznačená ani na schéme, ani na relé. Namiesto zvyčajných znakov, povedzme nula a fáza, nejaká kresba s abstraktným myslením.
Niektorí ľudia doteraz používali na počítanie malých časových úsekov presýpacie hodiny. Sledovanie pohybu zrniek piesku v takýchto hodinkách je veľmi vzrušujúce, ale ich použitie ako časovač nie je vždy pohodlné. Preto sú nahradené elektronickým časovačom, ktorého schéma je uvedená nižšie.
Časovač obvod
Je založený na široko používanom lacnom čipe NE555. Algoritmus činnosti je nasledovný - pri krátkom stlačení tlačidla S1 sa na výstupe OUT objaví napätie rovnajúce sa napájaciemu napätiu obvodu a rozsvieti sa LED LED1. Po uplynutí určeného času LED zhasne, výstupné napätie sa rovná nule. Čas činnosti časovača je nastavený orezávacím odporom R1 a môže sa meniť od nuly do 3-4 minút. Ak je potrebné zvýšiť maximálny čas oneskorenie časovača, potom môžete zvýšiť kapacitu kondenzátora C1 na 100 mikrofarád, potom to bude asi 10 minút. Ako tranzistor T1 môžete použiť akýkoľvek bipolárny tranzistor stredný alebo nízky výkon n-p-n štruktúr napríklad BC547, KT315, BD139. Ako tlačidlo S1 sa používa ľubovoľné tlačidlo pre skrat bez fixácie. Obvod je napájaný napätím 9 - 12 voltov, odber prúdu bez záťaže nepresahuje 10 mA.
Vytvorenie časovača
Obvod je zostavený na doske plošných spojov 35x65, súbor pre program Sprint Layout je priložený k článku. Ladiaci rezistor môže byť inštalovaný priamo na doske, alebo môže byť vyvedený na vodiče a potenciometrom je možné nastaviť dobu prevádzky. Pre pripojenie napájacích a záťažových vodičov má doska miesta pre skrutkové svorky. Doska je vyrobená metódou LUT, niekoľko fotografií procesu:
Stiahnite si dosku:
(stiahnutia: 251)
Po spájkovaní všetkých detailov sa doska musí umyť z toku, susedné stopy by mali zvoniť na skrat. Zostavený časovač nie je potrebné konfigurovať, zostáva len nastaviť požadovaný prevádzkový čas a stlačiť tlačidlo. Na výstup OUT je možné pripojiť relé, v tomto prípade bude časovač schopný ovládať výkonnú záťaž. Pri inštalácii relé paralelne s jeho vinutím by mala byť umiestnená dióda na ochranu tranzistora. Rozsah takéhoto časovača je veľmi široký a je obmedzený iba fantáziou používateľa. Šťastné zhromaždenie!
Celkom jednoduché, no niekedy obdivuhodné. Ak si spomínate na staré práčky, ktoré sa láskavo nazývali „vedro s motorom“, potom činnosť časového relé bola veľmi jasná: otočili gombíkom o niekoľko dielikov, vo vnútri začalo niečo tikať a motor sa rozbehol.
Len čo ukazovateľ pera dosiahol nulový dielik stupnice, umývanie sa skončilo. Neskôr sa objavili stroje s dvoma časovými relé – praním a odstreďovaním. 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 - automaty (s elektronickým ovládaním) majú aj časové relé, ktoré sa stalo nemožné vidieť ako samostatný prvok alebo časť na ovládacej doske. Všetky časové oneskorenia sú získané softvérom pomocou riadiaceho mikrokontroléra. Ak sa pozriete pozorne na cyklus prevádzky automatickej práčky, potom sa počet časových oneskorení jednoducho nedá spočítať. Ak by sa všetky tieto časové oneskorenia vykonávali vo forme hodinového mechanizmu uvedeného vyššie, potom by v skrinke práčky jednoducho nebolo dosť miesta.
Od hodinového strojčeka po elektroniku
Ako získať časové oneskorenie pomocou MK
Rýchlosť moderných mikrokontrolérov je veľmi vysoká, až niekoľko desiatok mips (milióny operácií za sekundu). Zdá sa, že nie tak dávno bol boj o 1 mips v osobných počítačoch. Teraz to dokážu aj staršie mikroprocesory, ako je rodina 8051, jednoducho 1 mips. Vykonanie 1 000 000 operácií teda zaberie presne jednu sekundu.
Zdá sa, že tu je hotové riešenie, ako získať časové oneskorenie. Vykonajte rovnakú operáciu miliónkrát. Je to celkom jednoduché, ak je táto operácia v programe zacyklená. Ale celé trápenie je v tom, že okrem tejto operácie celú sekundu MK nebude môcť robiť nič iné. Toľko k dosiahnutiu inžinierstva, toľko k mipsom! A ak potrebujete expozíciu niekoľko desiatok sekúnd alebo minút?
Časovač - zariadenie na počítanie času
Aby sa predišlo takýmto rozpakom, procesor sa len nezahrial, nevykonával zbytočný príkaz, ktorý by nerobil nič užitočné, do MK boli zabudované časovače, spravidla niekoľko z nich. Bez toho, aby sme zachádzali do detailov, časovač je binárne počítadlo, ktoré počíta impulzy generované špeciálnym obvodom vo vnútri MK.
Napríklad v MK rodiny 8051 sa generuje počítací impulz pri vykonaní každého príkazu, t.j. časovač jednoducho počíta počet vykonaných strojových inštrukcií. Medzitým je centrálna procesorová jednotka (CPU) ticho zapojená do vykonávania hlavného programu.
Predpokladajme, že časovač začal počítať (na to existuje príkaz na spustenie počítadla) od nuly. Každý impulz zvýši obsah počítadla o jeden a nakoniec dosiahne maximálnu hodnotu. Potom sa obsah počítadla vynuluje. Tento moment sa nazýva „pretečenie počítadla“. Toto je presne koniec časového oneskorenia (pripomeňme práčku).
Predpokladajme, že časovač je 8-miestny, potom ho možno použiť na výpočet hodnoty v rozsahu 0 ... 255, alebo počítadlo pretečie každých 256 impulzov. Na skrátenie rýchlosti uzávierky stačí začať počítať nie od nuly, ale od inej hodnoty. Aby ste to dosiahli, stačí najprv vložiť túto hodnotu do počítadla a potom počítadlo spustiť (znova zavolať práčku). Toto prednastavené číslo je uhol natočenia časového relé.
Takýto časovač s prevádzkovou frekvenciou 1 mips vám umožní dosiahnuť rýchlosť uzávierky maximálne 255 mikrosekúnd, ale potrebujete niekoľko sekúnd alebo dokonca minút, čo robiť?
Ukazuje sa, že všetko je celkom jednoduché. Každé pretečenie časovača je udalosťou, ktorá preruší hlavný program. Výsledkom je, že CPU sa prepne na zodpovedajúci podprogram, ktorý z takýchto malých úryvkov môže pridať ktorýkoľvek, dokonca až niekoľko hodín alebo dokonca dní.
Rutina obsluhy prerušenia je zvyčajne krátka, nie viac ako niekoľko desiatok príkazov, po ktorých sa opäť vráti do hlavného programu, ktorý sa naďalej vykonáva z rovnakého miesta. Skúste vykonať takýto úryvok jednoduchým opakovaním príkazov, ktoré boli uvedené vyššie! Aj keď v niektorých prípadoch je potrebné urobiť práve to.
Na to je v inštrukčných systémoch procesora inštrukcia NOP, ktorá jednoducho nič nerobí, zaberá iba strojový čas. Dá sa použiť na rezerváciu pamäte a pri vytváraní časových oneskorení len veľmi krátkych, rádovo v mikrosekundách.
Áno, čitateľ si povie, ako trpel! Od práčky priamo na mikrokontroléry. A čo sa stalo medzi týmito extrémnymi bodmi?
Čo sú časové relé
Ako už bolo povedané, hlavnou úlohou časového relé je získať oneskorenie medzi vstupným signálom a výstupným signálom. Toto oneskorenie môže byť generované niekoľkými spôsobmi. Časové relé boli mechanické (už popísané na začiatku článku), elektromechanické (tiež založené na hodinovom strojčeku, len pružina je navíjaná elektromagnetom), ako aj s rôznymi tlmiacimi zariadeniami. Príkladom takéhoto relé je pneumatické časové relé zobrazené na obrázku 1.
Relé pozostáva z elektromagnetického pohonu a pneumatického nástavca. Cievka relé sa vyrába pre prevádzkové napätie 12 ... 660V striedavý prúd(celkovo 16 hodnotení) s frekvenciou 50 ... 60 Hz. V závislosti od verzie relé môže čas zdržania začať buď pri aktivácii elektromagnetického ovládača alebo pri jeho uvoľnení.
Nastavenie času sa vykonáva skrutkou, ktorá reguluje prierez otvoru pre výstup vzduchu z komory. Popísané časové relé sa vyznačujú málo stabilnými parametrami, preto sa tam, kde je to možné, vždy používajú elektronické časové relé. V súčasnosti možno takéto relé, mechanické aj pneumatické, možno nájsť iba v starodávnom zariadení, ktoré ešte nebolo nahradené moderným zariadením, a dokonca aj v múzeu.
Elektronické časové relé
Možno jedným z najbežnejších bola séria relé VL - 60 ... 64 a niektoré ďalšie, napríklad VL - 100 ... 140. Všetky tieto časové relé boli postavené na špecializovanom čipe KR512PS10. Vzhľad Relé série VL je znázornené na obrázku 2.
Obrázok 2. Časové relé série VL.
Schéma časového relé VL - 64 je znázornená na obrázku 3.
Obrázok 3
Keď je napájacie napätie privedené na vstup cez usmerňovací mostík VD1 ... VD4, napätie cez stabilizátor na tranzistore KT315A sa privádza do mikroobvodu DD1, ktorého vnútorný generátor začína generovať impulzy. Frekvencia impulzov je regulovaná premenlivým odporom PPB-3B (je to on, kto je zobrazený na prednom paneli relé), zapojeným do série s časovo nastaviteľným kondenzátorom 5100 pF, ktorý má toleranciu 1% a veľmi malý TKE.
Prijaté impulzy počíta čítač s variabilným deliacim pomerom, ktorý sa nastavuje prepínaním výstupov mikroobvodu M01 ... M05. V relé série VL bolo toto spínanie vykonané v továrni. Maximálny deliaci pomer celého počítadla dosahuje 235 929 600. Podľa dokumentácie k mikroobvodu s frekvenciou hlavného oscilátora 1 Hz môže rýchlosť uzávierky dosiahnuť viac ako 9 mesiacov! Podľa vývojárov je to dosť pre každú aplikáciu.
Záver 10 čipu END - koniec rýchlosti uzávierky, je pripojený na vstup 3 - ST štart - stop. Akonáhle 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 vypne relé pripojené ku kolektoru KT605.
Moderné časové relé
Spravidla sa vyrábajú na MK. Je predsa jednoduchšie naprogramovať hotový proprietárny mikroobvod, pridať pár tlačidiel, digitálny indikátor, ako vymýšľať niečo nové a potom ešte aj dolaďovať čas. Takéto relé je znázornené na obrázku 4.
Obrázok 4
Prečo robiť časové relé vlastnými rukami?
A hoci existuje taký obrovský počet časových relé, pre takmer každý vkus, niekedy musíte doma urobiť niečo vlastné, často veľmi jednoduché. Takéto konštrukcie sa však najčastejšie úplne ospravedlňujú. Tu sú niektoré z nich.
Keďže sme práve preskúmali fungovanie mikroobvodu KR512PS10 ako súčasti relé VL, bude potrebné začať s úvahami o amatérskych obvodoch. Obrázok 5 znázorňuje obvod časovača.
Obrázok 5. Časovač na čipe KR524PS10.
Mikroobvod je napájaný parametrickým stabilizátorom R4, VD1 so stabilizačným napätím asi 5 V. V momente zapnutia napájania obvod R1C1 generuje resetovací impulz pre mikroobvod. Tým sa spustí vnútorný generátor, ktorého frekvencia je nastavená reťazcom R2C2, a interné počítadlo mikroobvodu začne počítať impulzy.
Počet týchto impulzov (protideliaci pomer) sa nastavuje prepínaním výstupov mikroobvodu M01 ... M05. S pozíciou uvedenou na diagrame bude tento koeficient 78643200. Tento počet impulzov predstavuje celú periódu signálu na výstupe END (pin 10). Pin 10 je pripojený k pinu 3 ST (štart/stop).
Akonáhle je na výstupe END nastavená vysoká úroveň (bola odpočítaná polovica periódy), počítadlo sa zastaví. Súčasne je nastavená vysoká úroveň aj na výstupe Q1 (pin 9), ktorý otvára tranzistor VT1. Prostredníctvom otvoreného tranzistora sa zapne relé K1, ktoré svojimi kontaktmi ovláda záťaž.
Na opätovné spustenie časového oneskorenia stačí relé krátko vypnúť a znova zapnúť. Časový diagram signálov END a Q1 je znázornený na obrázku 6.
Obrázok 6. Časový diagram signálov END a Q1.
Pri menovitých hodnotách časovacieho obvodu R2C2 uvedených v diagrame je frekvencia generátora približne 1000 Hz. Preto časové oneskorenie s uvedeným pripojením svoriek M01 ... M05 bude asi desať hodín.
Ak chcete jemne doladiť túto rýchlosť uzávierky, postupujte takto. Pripojte svorky M01…M05 do polohy „Seconds_10“, ako je znázornené v tabuľke na obrázku 7.
Obrázok 7 Tabuľka nastavenia času časovača (kliknutím na obrázok zväčšíte).
Pri tomto zapojení otáčaním variabilného odporu R2 upravte rýchlosť uzávierky na 10 sekúnd. podľa stopiek. Potom pripojte svorky M01 ... M05, ako je znázornené na obrázku.
Ďalší obvod na KR512PS10 je znázornený na obrázku 8.
Obrázok 8 Časové relé na mikroobvode KR512PS10
Ďalší časovač na čipe KR512PS10.
Na začiatok si dajme pozor na KR512PS10, presnejšie na signály END, ktoré nie sú vôbec zobrazené, a signál ST, ktorý je jednoducho pripojený na spoločný vodič, ktorý zodpovedá úrovni logickej nuly.
S týmto zahrnutím sa počítadlo nezastaví, ako je znázornené na obrázku 6. Signály END a Q1 budú cyklicky pokračovať bez zastavenia. V tomto prípade bude tvar týchto signálov klasický meander. Ukázalo sa teda len generátor pravouhlých impulzov, ktorého frekvenciu je možné ovládať premenlivým odporom R2 a koeficient delenia čítača je možné nastaviť podľa tabuľky znázornenej na obrázku 7.
Nepretržité impulzy z výstupu Q1 sú privádzané na počítací vstup desiatkového čítača - dekodéra DD2 K561IE8. Reťaz R4C5 vynuluje počítadlo po zapnutí napájania. V dôsledku toho sa na výstupe dekodéra "0" (pin 3) objaví vysoká úroveň. Výstupy 1…9 sú nízke. S príchodom prvého počítacieho impulzu sa vysoká úroveň presunie na výstup "1", druhý impulz nastaví vysokú úroveň na výstup "2" atď., až po výstup "9". Potom počítadlo pretečie a cyklus počítania začína odznova.
Prijatý riadiaci signál cez spínač SA1 môže byť privedený do generátora audio signálu na prvkoch DD3.1 ... 4, alebo do reléového zosilňovača VT2. Časové oneskorenie závisí od polohy prepínača SA1. Pomocou zapojenia svoriek M01 ... M05 uvedených na schéme a parametrov rozvodovej reťaze R2C2 môžete získať časové oneskorenia v rozsahu od 30 sekúnd do 9 hodín.
V niektorých prípadoch je potrebné, aby spotrebič pracoval v periodickom režime - po určitom čase sa zapne, chvíľu pracuje a opäť sa vypne, teda takmer ako chladnička, ale frekvencia nezávisí od teploty , ale v nastavených časových intervaloch. Na obrázku 1 je znázornený časový diagram, v ktorom je možné samostatne nastaviť dobu trvania zariadenia a dobu odpočinku v rozsahu od 90 sekúnd do 3 hodín, a to samostatne pre každý režim.
Časové intervaly sa plynule nastavujú pomocou dvoch variabilných rezistorov. Hodnoty časových intervalov závisia od parametrov RC obvodov s premenlivými odpormi v R komponentoch. Preto je tento časovač vhodný len v prípadoch, keď nie je potrebná veľmi vysoká presnosť v nastavovaní intervalov.
Obvod pozostáva z dvoch uzlov časovača na mikroobvodoch CD4060, spínaných pomocou spúšte. Jeden z týchto uzlov riadi obdobie práce a druhý - obdobie odpočinku. CD4060 je 14-bitový binárny čítač s multivibračnými prvkami. Preto sa CD4060 často používa v jednoduchých obvodoch s časovačom.
Na čipe D1 je vyrobený časovač, ktorý spĺňa dobu prevádzky (v stave) zariadenia. V momente zapnutia (alebo po stlačení tlačidla S1), z dôvodu nabíjania C2 až R8, je RS-klopný obvod na D3 nastavený do stavu s logickou jednotkou na výstupe D3.3. Tranzistorový kľúč VT1-VT2 sa otvára a zapína zariadenie pomocou relé K1.
Súčasne začne pracovať počítadlo D1. A počítadlo D2 drží jedna z výstupu D3.1 v nulovom stave.
Po určitom čase, v závislosti od frekvencie vstavaného multivibrátora (C1-R1-R2), sa na nadradenom výstupe D1 (pin 3) objaví logická jednotka. Táto jednotka prepne RS-flip-flop D3 do opačného stavu. Kláves VT1-VT2 zatvorí a vypne zariadenie. Jednotka z výstupu D3.2 vynuluje počítadlo D1 a zafixuje ho v tomto (nulovom) stave. Nulový výstup D3.1 umožňuje činnosť počítadla D2.
Od tohto momentu začína obdobie pauzy. Teraz je počítadlo D1 zablokované a počítadlo D2 počíta impulzy vlastného multivibrátora, ktorého frekvencia, a teda čas dosiahnutia stavu 8192, závisí od odporu R6. Po určenom čase sa na kolíku 3 D2 objaví jeden a obvod sa vráti do pôvodného stavu, to znamená, že sa spotrebič zapne a začne počítať D1.
Vďaka spúšti na D3 teda počítadlá pracujú striedavo - D1 počíta trvanie zapnutého stavu relé K1, potom D2 počíta trvanie vypnutého stavu K1 atď.
Rezistor R2 reguluje trvanie zapnutého stavu a rezistor R6 - trvanie vypnutého stavu. Tlačidlá S1 a S2 sú neblokovacie, slúžia na manuálne ovládanie stavu časovača. Stlačením S1 prevedieme obvod do stavu zapnutia a stlačením S2 do stavu vypnutia. Tým sa spustí odpočítavanie príslušného časového intervalu. LED HL1 signalizuje zopnutie relé K1.
Schéma na obr. 1, vďaka parametrickému nastaveniu frekvencie multivibrátorov sa nelíši vysokou presnosťou pri vypracovávaní časových intervalov. Aplikáciou quartzovej frekvenčnej stabilizácie hodinového multivibrátora je možné dosiahnuť vysokú presnosť a výrazné rozšírenie inštalačných limitov.
Obr.2
Na obr. 2 je znázornený práve takýto variant časovača. Tu je možné pre každý režim nastaviť intervaly v dvoch rozsahoch – od 1 sekundy do 2047 sekúnd alebo od 1 minúty do 2047 minút, teda prakticky od 1 sekundy do 34 hodín. Navyše v prvom rozsahu sa nastavenie vykonáva v prírastkoch jednej sekundy av druhom - v prírastkoch jednej minúty.
Jedinou nepríjemnosťou je spôsob inštalácie - pomocou mikrospínačov sa počet sekúnd (alebo minút) konvertuje na binárny kód. Rádioamatérovi by to však nemalo spôsobovať ťažkosti. Presnosť vypracovávania intervalov je quartzová a prítomnosť záložného zdroja šetrí časovač v prípade dočasného výpadku prúdu.
Princíp činnosti obvodu je rovnaký ako na obrázku 1, rovnaký spúšťač s kľúčom a relé, ale oba počítadlá pracujú z rovnakého generátora a časový interval v rozsahu sa nastavuje zmenou faktora delenia počítadla, a nie frekvenciu multivibrátora.
Na čipe D1 je vyrobený 2Hz frekvenčný generátor. Ide o multivibrátorový čítač CD4060, ktorého multivibrátor je zapojený podľa typického obvodu s kremenným rezonátorom. Hodinový rezonátor, 32768 Hz. Maximálny deliaci pomer počítadla CD4060 je 16384 (2x8192). Preto pri delení 32768 číslom 16384 je výstup 2 Hz.
Prepínače S1 a S2 slúžia na výber rozsahu (sekundy / minúty). V diagrame sú na druhej pozícii. Súčasne sú na vstupoch D4 a D5 (CD4040) prijímané impulzy s frekvenciou 2 Hz. Prvé spúšťače čítačov D4 a D5 slúžia na delenie danej frekvencie 2 na 1 Hz, takže výstupy s váhami "1" týchto čítačov sa nepoužívajú.
Deliace pomery D4 a D5 sú nastavené obvodom diód, mikrospínačov a rezistorov. Interval sa nastavuje zopnutím spínačov podľa binárneho kódu.
Napríklad musíte nastaviť trvanie práce na 40 sekúnd a pauzu na 30 sekúnd. Zo spínačov S3-S13 zatvárame tie, ktorých súčet koeficientov je číslo 40, teda 32+8=40, čiže zatvárame S8 a S6. Ostatné sú otvorené. A spomedzi prepínačov S14-S24 zatvárame tie, ktorých koeficienty dávajú spolu 30, teda 16+8+4+2=30, čiže zatvárame S15, S16, S17, S18 a zvyšok necháme spínače otvorené.
Po uplynutí 40 sekúnd sa na C5 objaví napätie logickej jednotky, ktoré prepne spúšť na D3. V tomto prípade sa záťaž vypne, počítadlo D4 bude blokované jednotkou z výstupu D3.2 a počítadlo D5 sa spustí logickou nulou z výstupu D3.1. Začne interval pauzy. Po 30 sekundách sa na C6 objaví logická jednotka a obvod sa vráti do pôvodnej polohy.
Účel tlačidiel S25 a S26 je rovnaký ako u tlačidiel S1 a S2 na schéme na obrázku 1.
Na prijatie nasledujúcich impulzov s periódou 30 sekúnd medzi výstupom D1 a vstupmi D4 a D5 sa cez spínače S1 a S2 zapne delič 60 namontovaný na ďalšom binárnom čítači CD4040 (D2). Diódy VD3-VD6 a rezistor R3 obmedzujú jeho počet na 60. Potom sa s nástupom 60. vstupného impulzu vynuluje. Výsledkom je, že jeho výstup 2 má impulzy s periódou 30 sekúnd. Potom rozdelia prvé spúšťače D4 a D5 na ďalšie dva a ďalej nastavujeme čas nie v sekundách, ale v minútach.
Napríklad chcete, aby sa ventilátor zapínal každé 2 hodiny a bežal 85 sekúnd. Za týmto účelom nastavte S1 do druhej polohy (ako na obrázku), zapnite S9, S7, S5, S3 (64+16+ 4+1=85). Ďalej prepnite S2 na minúty (oproti diagramu), preveďte hodiny na minúty - 2 hodiny = 120 minút a zapnite S20, S19, S18, S17 (64+32+16+8=120). Zvyšné spínače nechajte otvorené.
Záložné napájanie zabezpečuje Krona G1. Pokiaľ zo sieťového zdroja prichádza napätie 12V, dióda VD2 je zatvorená a energia Krony sa nespotrebováva. Keď je sieťový zdroj vypnutý, dióda VD2 sa otvorí, ale VD29 sa zatvorí. Preto, keď dôjde k výpadku napájania, z Krona sú napájané iba mikroobvody a výstupný kľúč a relé nefungujú.
Časovače využívajú elektromagnetické relé SCB-1-M-1240. Takéto relé sa používajú v elektrických zariadeniach autá, v autoalarmoch. Napriek automobilovej špecializácii dokáže toto relé spínať záťaž napájanú 220V AC, s výkonom až 2000 W. Samozrejme môžete použiť iné relé, zodpovedajúce výkonu, s 12V vinutím.
Diódy KD522 je možné nahradiť akýmikoľvek analógmi, napríklad 1N4148. Mikroobvody CD4060B sú zameniteľné s akýmkoľvek iným typom xx4060, napríklad pPD4060, HCC4060, M4060, NJM4060 atď. Neexistujú žiadne domáce analógy. Mikroobvody CD4040 sú zameniteľné s inými ako xx4040 alebo domáce K561IE20, K1561IE20. Kondenzátory C1 a C4 (obr. 1) musia byť nepolárne.
