categorieën: Aanbevolen artikelen » Praktische elektronica
Aantal keer bekeken: 162,237
Reacties op het artikel: 4
Hoe maak je een doe-het-zelf tijdrelais
Wat is een tijdrelais? Actie-algoritme tijdrelais eenvoudig genoeg, maar soms kan het bewondering veroorzaken. Als we ons de oude wasmachines herinneren, die liefkozend de 'emmer met een motor' werden genoemd, was de actie van het tijdrelais heel duidelijk: ze draaiden de knop een paar tikken, er begon iets te tikken en de motor startte.
Zodra de wijzer van het handvat de schaalverdeling op nul bereikte, eindigde het wassen. Later verschenen er auto's met twee timers - wassen en draaien. In dergelijke machines werden de tijdrelais gemaakt in de vorm van een metalen cilinder, waarin het klokmechanisme verborgen was, en buiten waren er alleen elektrische contacten en een bedieningsknop.
Moderne wasmachines - automatische machines (met elektronische besturing) hebben ook een tijdrelais, en het werd onmogelijk om het als een afzonderlijk element of onderdeel op de besturingskaart te onderscheiden. Alle vertragingen worden programmatisch verkregen met behulp van de besturingsmicrocontroller. Als u goed kijkt naar de cyclus van de automatische wasmachine, kan het aantal vertragingen eenvoudig niet worden geteld. Als al deze tijdsvertragingen zouden worden uitgevoerd in de vorm van een klokmechanisme van het bovengenoemde, dan zou er eenvoudigweg niet voldoende ruimte in het lichaam van de wasmachine zijn.
Tijdrelais ze worden niet alleen gebruikt in wasmachines, bijvoorbeeld in magnetrons, met behulp van vertragingen wordt niet alleen de bedrijfstijd geregeld, maar ook het verwarmingsvermogen. Dit gaat als volgt: de RF-spanning wordt gedurende 5 seconden ingeschakeld en gedurende 5 seconden uitgeschakeld. Het gemiddelde verwarmingsvermogen is in dit geval 50%. Om 30% vermogen te krijgen, is het voldoende om de RF gedurende 3 seconden in te schakelen. Dienovereenkomstig bevindt de hoogfrequente lamp zich in de uit-stand gedurende 7 seconden. Natuurlijk kunnen deze getallen verschillen, bijvoorbeeld 50 en 50 of 30 en 70, alleen hier wordt de verhouding van de aan / uit-tijd van de HF weergegeven.
Oude wasmachines worden niet voor niets vermeld. In dit voorbeeld kunt u zien hoe het tijdrelais werkt, zelfs met uw handen voelen.
De slinger met de klok mee draaien is niets meer dan een sluitertijd. De actuator (elektromotor) wordt onmiddellijk ingeschakeld. De sluitertijd, in dit geval in minuten, bepaalt de rotatiehoek van de hendel. Er worden dus twee acties tegelijk uitgevoerd: het laden van de belichtingstijd en het daadwerkelijk starten van de vertraging zelf. Na het verstrijken van de ingestelde tijd wordt de aandrijving uitgeschakeld. Alle tijdrelais of timers werken zelfs ongeveer, zelfs die die binnen zijn verborgen microcontrollers (MK).
Van uurwerk tot elektronica
Een vertraging krijgen met MK
De snelheid van de moderne MK is zeer hoog, tot enkele tientallen mips (miljoenen bewerkingen per seconde). Het leek erop dat er nog niet zo lang geleden een worsteling was voor 1 mips op personal computers. Nu voldoen zelfs verouderde MK's, bijvoorbeeld de 8051-familie, gemakkelijk aan deze 1 mips. Het duurt dus precies een seconde om 1.000.000 bewerkingen te voltooien.
Hier, een schijnbaar kant-en-klare oplossing, hoe u een vertraging kunt krijgen. Voer gewoon dezelfde bewerking een miljoen keer uit. Dit kan eenvoudig worden gedaan als deze bewerking in het programma wordt herhaald. Maar het probleem is dat naast deze operatie MK even niets anders kan doen. Hier heb je het bereiken van engineering, hier heb je mips! En als u een sluitertijd nodig hebt van enkele tientallen seconden of minuten?
Timer - een apparaat om de tijd te tellen
Om zo'n schaamte te voorkomen, werd de processor niet zomaar opgewarmd door een onnodig commando uit te voeren dat niets nuttigs zou doen, timers waren in de regel in de MK ingebouwd, verschillende van hen.Als u niet op details ingaat, is de timer een binaire teller die de pulsen telt die worden gegenereerd door een speciaal circuit in de MK.
In de MK 8051-familie wordt bijvoorbeeld een telimpuls gegenereerd tijdens elk commando de timer telt eenvoudig het aantal uitgevoerde machine-instructies. Ondertussen is de centrale verwerkingseenheid (CPU) stil bezig met de uitvoering van het hoofdprogramma.
Stel dat de timer begint te tellen (hiervoor is een startopdracht voor de teller) vanaf nul. Elke puls verhoogt de inhoud van de teller met één en bereikt uiteindelijk de maximale waarde. Daarna wordt de inhoud van de teller gereset. Dit moment wordt "tegenoverloop" genoemd. Dit is precies het einde van de vertraging (denk aan de wasmachine).
Stel dat de timer 8-bit is, dan kan deze worden gebruikt om een waarde in het bereik 0 ... 255 te berekenen, anders loopt de teller elke 256 pulsen over. Om de sluitertijd korter te maken, volstaat het om de telling niet helemaal opnieuw te beginnen, maar vanuit een andere waarde. Om het te krijgen, volstaat het om deze waarde eerst in de teller te laden en vervolgens de teller te starten (nogmaals, onthoud de wasmachine). Dit vooraf geladen nummer is de rotatiehoek van het tijdrelais.
Met een dergelijke timer met een bedieningsfrequentie van 1 mips krijgt u een sluitertijd van maximaal 255 microseconden, maar u hebt een paar seconden of zelfs minuten nodig, wat moet u doen?
Het blijkt dat alles vrij eenvoudig is. Elke timer-overloop is een gebeurtenis waardoor het hoofdprogramma wordt onderbroken. Dientengevolge schakelt de CPU over naar de bijbehorende subroutine, die van dergelijke kleine fragmenten elk kan toevoegen, ten minste tot enkele uren en zelfs dagen.
De onderbrekingsserviceroutine is meestal kort, niet meer dan een paar dozijn opdrachten, waarna er weer een terugkeer is naar het hoofdprogramma, dat nog steeds vanaf dezelfde plaats wordt uitgevoerd. Probeer dit fragment door een eenvoudige herhaling van de commando's waarover hierboven werd gezegd! Hoewel je in sommige gevallen precies dat moet doen.
Om dit te doen, is er een NOP-opdracht in de processoropdrachtsystemen, die gewoon niets doet, het kost alleen machinetijd. Het kan worden gebruikt om geheugen te reserveren, en bij het creëren van vertragingen, alleen zeer korte, in de orde van enkele microseconden.
Ja, de lezer zal zeggen hoe hij heeft geleden! Van wasmachines rechtstreeks tot microcontrollers. En wat was er tussen deze extreme punten?
Wat zijn tijdrelais?
Zoals reeds vermeld, De hoofdtaak van het tijdrelais is het verkrijgen van een vertraging tussen het ingangssignaal en het uitgangssignaal. Deze vertraging kan op verschillende manieren worden gegenereerd. De tijdrelais waren mechanisch (al beschreven aan het begin van het artikel), elektromechanisch (ook gebaseerd op een uurwerk, alleen de veer wordt gewikkeld door een elektromagneet), evenals met verschillende dempingsapparaten. Een voorbeeld van een dergelijk relais is de pneumatische tijdschakelaar getoond in figuur 1.
afbeelding 1. Pneumatisch tijdrelais.
Het relais bestaat uit een elektromagnetische aandrijving en een pneumatisch hulpstuk. De relaisspoel is beschikbaar bij bedrijfsspanningen van 12 ... 660 V AC (16 totale ratings) met een frequentie van 50 ... 60Hz. Afhankelijk van de versie van het relais kan de sluitertijd beginnen wanneer deze wordt geactiveerd of wanneer de elektromagnetische aandrijving wordt losgelaten.
De tijd wordt ingesteld door een schroef die de dwarsdoorsnede van het gat regelt zodat lucht de kamer verlaat. De beschreven tijdrelais verschillen in niet erg stabiele parameters, daarom worden waar mogelijk altijd elektronische tijdrelais gebruikt. Momenteel zijn dergelijke relais, zowel mechanisch als pneumatisch, misschien alleen te vinden in oude apparatuur, die nog niet is vervangen door moderne apparatuur, en zelfs in een museum.
Elektronische tijdrelais
Misschien een van de meest voorkomende was de relaisreeks VL-60 ... 64 en enkele andere, bijvoorbeeld VL-100 ... 140 relais.Al deze timers werden gebouwd op een gespecialiseerde chip KR512PS10. Het uiterlijk van het bovenleidingrelais wordt getoond in figuur 2.
Figuur 2. Tijdrelais serie VL.
Het circuit van het tijdrelais VL - 64 wordt getoond in figuur 3.
Figuur 3 Schema van de timer VL - 64
Wanneer een spanning wordt geleverd aan de ingang via de gelijkrichterbrug VD1 ... VD4, wordt de spanning door de stabilisator op de KT315A-transistor geleverd aan de DD1-chip, waarvan de interne generator pulsen begint te genereren. De frequentie van de pulsen wordt geregeld door een variabele weerstand PPB-3B (het is die wordt weergegeven op het voorpaneel van het relais), in serie geschakeld met een 5100 pF timingcondensator, die een tolerantie van 1% en een zeer kleine TKE heeft.
De ontvangen pulsen worden geteld door een teller met een variabele delingscoëfficiënt, die wordt ingesteld door de klemmen van de microschakeling M01 ... M05 te schakelen. In het relais van de VL-serie werd deze omschakeling in de fabriek uitgevoerd. De maximale delingscoëfficiënt van de gehele teller bereikt 235.929.600. Volgens de documentatie voor de microcircuit, bij een frequentie van de hoofdoscillator 1 Hz, kan de sluitertijd meer dan 9 maanden bereiken! Volgens de ontwikkelaars is dit voldoende voor elke toepassing.
Pin 10 van de END-chip is het einde van de sluitertijd, aangesloten op ingang 3 - ST start - stop. Zodra een hoog niveau spanning verschijnt aan de END-uitgang, stopt de pulstelling en verschijnt er een hoog niveau spanning op de 9e uitgang van Q1, waardoor de KT605-transistor wordt geopend en het relais dat is aangesloten op de KT605-collector zal trippen.
Moderne tijdrelais
In de regel worden gemaakt op MK. Het is gemakkelijker om een kant-en-klaar merkgebonden microschakeling te programmeren, een paar knoppen, een digitale indicator toe te voegen, dan iets nieuws uit te vinden en vervolgens ook de tijd af te stellen. Een dergelijk relais wordt getoond in figuur 4.
Figuur 4 Microcontroller tijdrelais
Waarom een doe-het-zelf tijdrelais?
En hoewel er zo'n enorm aantal tijdschakelaars is, bijna voor elke smaak, moet je thuis soms iets zelf doen, vaak heel eenvoudig. Maar dergelijke ontwerpen rechtvaardigen zichzelf vaak volledig en volledig. Hier zijn er een paar.
Zodra we net de werking van de KR512PS10-microcircuit als onderdeel van het bovenleidingrelais hebben onderzocht, moeten we beginnen met het overwegen van amateurcircuits daaruit. Figuur 5 toont het tijdcircuit.
Afbeelding 5. Timer op de KR524PS10-microschakeling.
De microschakeling wordt gevoed door de parametrische stabilisator R4, VD1 met een stabilisatiespanning van ongeveer 5 V. Op het moment van opstarten genereert de R1C1-schakeling een reset-impuls van de microschakeling. Dit start de interne generator, waarvan de frequentie wordt ingesteld door de R2C2-keten en de interne teller van de microschakeling begint pulsen te tellen.
Het aantal van deze pulsen (tegenverdeelverhouding) wordt ingesteld door de klemmen van de microschakeling M01 ... M05 te schakelen. Met de positie aangegeven in het diagram is deze coëfficiënt 78643200. Dit aantal pulsen vormt de volledige periode van het signaal aan de END-uitgang (pin 10). Pin 10 is verbonden met pin 3 ST (start / stop).
Zodra de END-uitgang op een hoog niveau is ingesteld (een halve periode is geteld), stopt de teller. Tegelijkertijd stelt de uitgang Q1 (pin 9) ook een hoog niveau in, dat de transistor VT1 opent. Via een open transistor wordt relais K1 ingeschakeld, dat de belasting met zijn contacten bestuurt.
Om de vertraging te starten, volstaat het om het relais kort uit en weer aan te zetten. Het timingdiagram van de END- en Q1-signalen wordt getoond in figuur 6.
Figuur 6. Timingdiagram van END- en Q1-signalen.
Met de waarden van de R2C2-timingketen aangegeven in het diagram, is de generatorfrequentie ongeveer 1000 Hz. Daarom zal de tijdsvertraging voor de aangegeven aansluiting van de terminals M01 ... M05 ongeveer tien uur bedragen.
Om deze sluitertijd fijn af te stellen, moet het volgende worden gedaan. Sluit de klemmen M01 ... M05 aan op de positie "Seconds_10", zoals weergegeven in de tabel in de afbeelding 7.
Afbeelding 7. Tabel met timerinstellingen (klik op de afbeelding om te vergroten).
Draai met deze verbinding de variabele weerstand R2 om de sluitertijd gedurende 10 seconden aan te passen. door stopwatch. Sluit vervolgens de klemmen M01 ... M05 aan, zoals weergegeven in het diagram.
Een ander diagram op KR512PS10 wordt getoond in figuur 8.
Figuur 8 Chiptijdrelais KR512PS10
Nog een timer op de KR512PS10-chip.
Laten we om te beginnen aandacht besteden aan de KR512PS10, meer bepaald aan de END-signalen, die helemaal niet worden weergegeven, en het ST-signaal, dat eenvoudigweg is verbonden met een gemeenschappelijke draad, die overeenkomt met een logisch nulniveau.
Met dit inschakelen stopt de teller niet, zoals weergegeven in figuur 6. De signalen END en Q1 zullen cyclisch, zonder te stoppen, doorgaan. De vorm van deze signalen zal een klassieke meander zijn. Het bleek dus slechts een generator van rechthoekige pulsen, waarvan de frequentie kan worden geregeld door een variabele weerstand R2, en de tegendelingsfactor kan worden ingesteld volgens de tabel in figuur 7.
Continue pulsen van de uitgang van Q1 gaan naar de telingang van de decimale teller - decoder DD2 K561IE8. De R4C5-ketting zet de teller terug op nul wanneer deze wordt ingeschakeld. Als resultaat verschijnt een hoog niveau aan de uitgang van de decoder "0" (pin 3). Bij uitgangen 1 ... 9 lage niveaus. Met de komst van de eerste telpuls beweegt een hoog niveau naar uitgang "1", de tweede puls stelt een hoog niveau in op uitgang "2" enzovoort, tot uitgang "9". Dan loopt de teller over en begint de telcyclus opnieuw.
Het resulterende stuursignaal via de schakelaar SA1 kan worden toegevoerd aan de geluidsgenerator op de elementen DD3.1 ... 4 of aan de relaisversterker VT2. De hoeveelheid vertraging is afhankelijk van de positie van schakelaar SA1. Met de terminalverbindingen M01 ... M05 aangegeven in het diagram en de parameters van de R2C2-distributieketen, is het mogelijk om tijdvertragingen te verkrijgen variërend van 30 seconden tot 9 uur.
Boris Aladyshkin
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: