Електронни релета за време

За смяна са разработени електронни часовници реле за време с електромагнитно и механично закъснение… Първият електронни релета за време са произведени на базата на транзисторни схеми. След това интегралните схеми започнаха да се използват в електронни релета, а по -късно имаше преход към микроконтролери.

В общия случай всяко електронно реле за време е устройство, управлявано от входно (захранващо) напрежение и превключващо своите изходни контакти с определено времезакъснение.

Блокът за синхронизиране на повечето електронни релета за време се основава на RC вериги (фиг. 1, а). Промяната в напрежението в кондензатора на RC верига, свързана към източник на постоянно напрежение, се описва с експоненциална функция на времето. Това позволява чрез мониторинг на напрежението в кондензатора да се формират зададените интервали от време, например от момента, в който RC веригата е свързана към източника, докато напрежението в кондензатора достигне определеното ниво. Експоненциална функция се използва и за разреждане на предварително заредения кондензатор на паралелната RC верига. Такива вериги се използват във времеви релета, които трябва да превключат контактите си след загуба на захранващото напрежение.

Ориз. 1. Варианти на схеми за синхронизация, използвани в електронни релета за време

В някои времеви релета зарядът на кондензатора на RC-верига се използва със стабилен ток (фиг. 1, б и в). В този случай напрежението в кондензатора се променя линейно с времето, което прави възможно да се получи малко по -голяма точност при формирането на времеви закъснения. Ролята на стабилен източник на ток в такива релета се изпълнява от електронна схема. Времевите релета със стабилен източник на ток обаче са по -трудни за изпълнение и поради това не се използват широко.

Времето за зареждане (разреждане) на RC верига в реални вериги не надвишава няколко секунди. Това се дължи на няколко обстоятелства. Първо, съпротивлението на синхронизиращия резистор в RC веригата трябва да бъде ограничено (в рамките на няколко мегаома), така че зарядът на кондензатора да не бъде повлиян от токовете на утечка през изолационния материал на печатната платка и входните токове на верига, която контролира напрежението в кондензатора.

На второ място, в RC веригата е необходимо да се използват кондензатори с минимална адсорбция на заряд. В противен случай свойството на кондензатора да възстановява напрежението върху пластините след краткотрайното му разреждане ще доведе до разпределение във времето, в което релето е готово за повторна работа. За съжаление, произведените кондензатори с минимална адсорбция на заряд имат относително нисък капацитет (от порядъка на няколко микрофарада).

Релета с кратки времеви закъснения могат да се изпълняват въз основа на един цикъл на зареждане (разреждане) на RC веригата. Ако е необходимо да се осигурят дълги времеви закъснения, релетата се правят на базата на множество вериги заряд-разряд на RC веригата. В такива многоциклични времеви релета RC веригата е включена в автоколебателна верига, която осигурява периодично заряд-разряд на неговия кондензатор… Например, автоколебателна верига, базирана на RC верига, може да бъде реализирана върху логически порти, както е показано на фиг. 1, г.

Зареждането и разреждането на кондензатора С се осъществява през резистора R2 поради различни нива на напрежение на входа и изхода на инвертиращия логически елемент DD2. Състоянието на логическия елемент DD2 се превключва от същия логически елемент DD1, но се използва като орган за прагово напрежение (обстоятелството се реализира, че логическите елементи на IC преминават в състояние на логическа нула и обратно, на различни нива на входното напрежение). По този начин, когато се захранва, на изхода DD2 се формира последователност от импулси с доста стабилен период.Чрез преброяване на изходните импулси от началото на автоколебателната верига е възможно да се получи електронно реле с голям диапазон от времеви закъснения при относително малки стойности на времевата константа на веригата за синхронизиране.

Най-висока точност се осигурява от електронни релета за време с автоколебателни схеми, базирани на кварцови резонатори (виж фиг. 1, д).

Използването на електронни компоненти с ниско напрежение и слаби токове в електронни релета за време води до необходимостта от използване на интерфейси с външни входни и изходни вериги в тях.

Структурни схеми на еднократни и многоциклични времеви релета са показани на фиг. 2, a и b съответно. И двете вериги включват идентични блокове: входен преобразувател, единица за настройка на времевата верига в първоначалното й състояние и изпълнителен (изходен) орган.

Ориз. 2. Блокови диаграми на релета за време

Целта на входния преобразувател е да формира ниско напрежение с нормализирано ниво за захранване на синхронизиращата верига, както и да създаде референтните потенциали, необходими за работата на праговите органи.

Възелът за настройка на времевата верига в първоначалното й състояние е необходим, за да приведе всички релейни елементи, участващи във формирането на закъснението във времето, в строго определен начален режим. Инициализирането на релето може да се извърши или в края на предишния цикъл на релето, или в момента, когато релето е под напрежение.

В релета с еднократно закъснение времето се регулира или чрез промяна на времевата константа на синхронизиращата верига, или чрез промяна на прага на компаратора (праговия орган), който сравнява напрежението в кондензатора на синхронизиращата верига с настройката и действа върху изходния (изпълнителен) орган.

В многоцикличните времеви релета забавянето, като правило, се осигурява чрез преброяване на импулсите на тактовия генератор в брояча на импулси и се коригира (за компенсиране на разсейването на параметрите на елементите) чрез промяна на времевата константа RC-вериги на тактовия генератор. Когато се подаде захранващото напрежение, генераторът на часовника стартира и импулсите започват да пристигат на входа на брояча.

Разпознаването на достигане на необходимото състояние на брояча се осигурява от верига за декодиране на неговото състояние въз основа на механични превключватели, които задават зададената стойност. В момента на натрупване в брояча на определен брой импулси, който съвпада с настройката на декодера, се генерира управляващ сигнал за изходната изпълнителна единица.

Ориз. 3. Електронно реле за време VL-54

През последните години на базата на микроконтролери са внедрени електронни релета за време. Микроконтролерът изисква тактови импулси с достатъчно стабилна честота, за да работи. По правило тези импулси се образуват от вграден осцилатор на базата на кварцови резонатори (фиг. 1, д). Когато се получи сигнал за стартиране на релето за време, микроконтролерът започва да брои тактовите импулси. За разлика от електронните релета за време, базирани на RC-веригите, закъсненията на времето на кварцовите релета за време са практически независими от температурата на околната среда и захранващото напрежение на релето.

Съществено предимство реле за време с помощта на микроконтролери е възможността да ги програмирате директно в сглобеното устройство. Електронните релета за време, използващи микроконтролери с отстранен софтуер, не се нуждаят от настройка и започват да работят веднага след подаване на захранване.

Най-често срещаните вътрешни електронни релета за време: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Шумриев В. Я. Полупроводникови релета за време.