Електронні реле часу - Школа для електрика все про електротехніку та електроніку
Електронні реле часу були розроблені для застосування замість реле часу з електромагнітним та механічним уповільненням. Перші електронні реле часу випускалися з урахуванням транзисторних схем. Потім в електронних реле стали використовуватися інтегральні мікросхеми, а надалі відбувся перехід до мікроконтролерів.
У загальному випадку будь-яке електронне реле часу являє собою пристрій, що керується вхідною (живильною) напругою і перемикає свої вихідні контакти з тією чи іншою тимчасовою затримкою.
Часовий вузол більшості електронних реле часу виконується на базі RC-ланцюгів (рис. 1,a). Зміна напруги на конденсаторі RC-ланцюга, підключеного до джерела постійної напруги, описується експоненційною функцією часу. Це дозволяє, контролюючи напругу на конденсаторі, формувати задані інтервали часу, наприклад, від моменту підключення RC-ланцюга до джерела до досягнення напруги на конденсаторі заданого рівня. За експоненційною функцією відбувається і розряд попередньо зарядженого конденсатора паралельного RC-ланцюга. Такі ланцюги використовуються в реле часу, які повинні перемикати свої контакти після зникнення напруги живлення.
Мал. 1. Варіанти ланцюжків часу, що використовуються в електронних реле часу
У деяких реле часу використовується заряд конденсатора RC-ланцюга стабільним струмом (рис. 1, б і в). У цьому випадку напруга на конденсаторі змінюється лінійно в часі, що дозволяє отримати більшу точність у формуванні витримок часу. Роль джерела стабільного струму таких реле виконує електронна схема. Однак реле часу з джерелом стабільного струму складніше у реалізації і тому не набули широкогопоширення.
Час заряду (розряду) RC-ланцюга в реальних схемах не перевищує кількох секунд. Зумовлено це кількома обставинами. По-перше, опір часзадаючого резистора в RC-ланцюзі доводиться обмежувати (у межах декількох мегаом), щоб на заряді конденсатора не позначалися струми витоку по ізоляційному матеріалу друкованої плати і вхідні струми схеми, що контролює напругу на конденсаторі.
По-друге, в RC-ланцюзі необхідно використовувати конденсатори з мінімальною адсорбцією заряду. В іншому випадку властивість конденсатора відновлювати напругу на обкладках після його короткочасного розряду призводитиме до розкиду часу готовності реле до повторного спрацьовування. На жаль, конденсатори, що випускаються, з мінімальною адсорбцією заряду мають відносно невелику ємність (порядку декількох мікрофарад).
Реле з невеликими витримками часу вдається виконати на основі одного такту заряду (розряду) RC-ланцюга. При необхідності забезпечити витримки часу реле виконуються на основі схем з багаторазовим зарядом-розрядом RC-ланцюга. У таких багатотактних реле часу RC-ланцюг включається в автоколивальну схему, що забезпечує періодичний заряд-розряд її конденсатора. Наприклад, автоколивальна схема на основі RC-ланцюга може бути виконана на логічних елементах, як це показано на рис. 1, р.
Заряд і розряд конденсатора здійснюються через резистор R2 за рахунок різних рівнів напруги на вході і виході логічного елемента інвертує DD2. Перемикає стани логічного елемента DD2 такий самий логічний елемент DD1, але використовуваний як пороговий орган напруги (реалізується та обставина, що логічні елементи ІМС переключаються в стан логічного нуля і, навпаки, при різнихрівнях вхідної напруги). Таким чином, при поданому живленні на виході DD2 формується послідовність імпульсів із досить стабільним періодом. Виконуючи підрахунок вихідних імпульсів з моменту запуску автоколивальної схеми, можна отримувати електронне реле з великим діапазоном витримок часу при відносно малих значеннях постійного часу ланцюга, що задає час.
Найбільш високу точність забезпечують електронні реле часу з автоколивальними схемами на основі кварцових резонаторів (див. рис. 1, д).
Використання в електронних реле часу низьковольтних і слаботочних електронних компонентів спричиняє необхідність застосування в них вузлів сполучення із зовнішніми вхідними та вихідними ланцюгами.
Структурні схеми однотактного та багатотактного реле часу показані на рис. 2, а б відповідно. Обидві схеми включають однакові блоки: вхідний перетворювач, вузол встановлення схеми часу, що задає, у вихідний стан і виконавчий (вихідний) орган.
Мал. 2. Структурні схеми реле часу
Призначення вхідного перетворювача - формування низької напруги нормованого рівня для живлення схеми часу, а також для створення опорних потенціалів, необхідних для роботи порогових органів.
Вузол встановлення часзадающей схеми у вихідний стан необхідний приведення всіх елементів реле, що у формуванні витримки часу, суворо певний вихідний режим. Приведення реле у вихідний стан може здійснюватися або в момент завершення попереднього циклу роботи реле або в момент включення реле під напругу.
В однотактних реле часу витримки регулюються або зміною постійного часу ланцюжка, що задає, або зміною порога спрацювання компаратора(порогового органу), який порівнює напругу на конденсаторі ланцюжка з уставкою і впливає на вихідний (виконавчий) орган.
У багатотактних реле часу витримка, як правило, забезпечується підрахунком імпульсів тактового генератора в лічильнику імпульсів і коригується (для компенсації розкиду параметрів елементів) зміною постійного часу R-ланцюга тактового генератора. При подачі напруги живлення тактовий генератор запускається і на вхід лічильника починають надходити імпульси.
Розпізнавання досягнення необхідного стану лічильника забезпечується схемою дешифрації стану на основі механічних перемикачів, що задають уставку. У момент накопичення в лічильнику певної кількості імпульсів, що збігається зі уставкою дешифратора, формується сигнал управління вихідного виконавчого блоку.
Мал. 3. Електронне реле часу ВЛ-54
Останніми роками електронні реле часу стали виконуватися з урахуванням мікроконтролерів. Мікроконтролеру для роботи потрібні тактові імпульси досить стабільної частоти. Зазвичай, ці імпульси формуються вбудованим генератором з урахуванням кварцових резонаторів (рис. 1, буд). При надходженні сигналу запуск реле часу мікроконтролер починає рахунок тактових імпульсів. На відміну від електронних реле часу на основі R С-ланцюга, витримки часу кварцових реле часу практично не залежать від температури навколишнього середовища та напруги живлення реле.
Істотною перевагою реле часу з використанням мікроконтролерів є можливість їх програмування у зібраному пристрої. Електронні реле часу з використанням мікроконтролерів з налагодженим програмним забезпеченням налагодження не потребують і починають працювати відразу після подачіживлення.
Найбільш поширені вітчизняні електронні реле часу: РВ-01, РВ-03, РП-18, ПЛ-54, ПЛ-56, РВК-100, РП21-М-003
Шумр'єв В. Я. Реле часу напівпровідникові.