Prinsip operasi dan jenis relai waktu

Untuk mengganti sirkuit listrik untuk mengimplementasikan algoritme pengoperasian peralatan, dalam skema otomasi dan hanya untuk menghidupkan atau mematikan dengan penundaan - relai waktu sering digunakan. Relay waktu dapat ditempatkan baik berdasarkan elemen elektronik dan elektromekanis. Pada artikel ini kita akan membahas tentang rangkaian relai waktu elektronik yang tersebar luas di industri saat ini.

Pertama-tama, Anda perlu memahami bahwa relai waktu menciptakan penundaan tertentu untuk pengoperasian perangkat switching langsung, yang dapat berupa elektronik dan mekanis. Tetapi rangkaian relai waktu itu sendiri adalah pengatur waktu elektronik.

Dalam bentuknya yang paling sederhana, untuk mengatur penundaan, gunakan rangkaian RC, di mana dalam proses pengisian atau pengosongan kapasitor melalui resistor, tegangan di dalamnya berubah secara eksponensial dari waktu ke waktu, dan rangkaian RC tertentu memiliki konstanta waktu tertentu yang tergantung dari nilai resistor dan kapasitor didalamnya.

Semakin besar kapasitansi kapasitor rangkaian dan semakin besar resistansi resistor, semakin lama proses pengisian atau pengosongan kapasitor, oleh karena itu semakin lama tegangan kapasitor bertambah atau berkurang.

Dalam praktiknya, satu kali penundaan menggunakan rangkaian RC dibatasi hingga 30 detik, hal ini disebabkan oleh resistansi akhir papan sirkuit tercetak, tetapi batasan ini tidak berlaku untuk relai mikrokontroler, yang akan dibahas nanti.

Agar tidak dibatasi oleh waktu transisi tunggal di sirkuit RC, perlu memperumit prinsip pengaturan penundaan sampai batas tertentu, untuk membuat relai multi-siklus, yaitu mengubah sirkuit RC menjadi generator RC dan kemudian hitung pulsa dari generator dan durasi pulsa akan kembali diatur ke waktu konstan dari rangkaian RC di generator. Dengan cara ini, durasi penundaan relai waktu dapat ditingkatkan secara signifikan.

Hasil yang lebih akurat dan stabilitas yang lebih tinggi akan memungkinkan untuk mendapatkan osilator bukan dari rangkaian RC, tetapi dari resonator kuarsa, karena resonator kuarsa memiliki frekuensi yang sangat akurat dan stabil yang tidak banyak bergantung pada fluktuasi suhu eksternal. , yang tidak bisa dikatakan tentang kapasitor dan resistor.

Jadi, menurut jumlah siklus operasi, relai waktu elektronik secara kondisional dibagi menjadi multi-siklus dan satu siklus.

Sirkuit relai waktu satu tembakan

Dalam sirkuit sekali pakai, sinyal kontrol (seperti menekan tombol atau hanya menerapkan daya ke sirkuit) diubah menjadi perangkat yang cocok di mana tingkat tegangan atau arus diubah untuk diproses di perangkat pemicu.

Perangkat start mengirimkan sinyal ke perangkat penyetelan awal, yang pada gilirannya memulai perangkat eksekutif atau mengisi daya sirkuit RC. Sirkuit RC dapat dialihkan, sehingga memilih waktu tunda dari rentang yang tersedia.

Dalam proses pengisian (discharging) kapasitor rangkaian, tegangan di dalamnya naik (turun) secara eksponensial, sementara itu terus menerus dibandingkan dengan tegangan referensi pembanding analog.

Segera setelah tegangan kapasitor berada di atas (di bawah) tegangan referensi, konverter keluaran akan memulai rangkaian eksekutif. Jelas, interval waktu tidak hanya bergantung pada konstanta waktu rangkaian RC, tetapi juga pada nilai tegangan referensi yang diatur pada input kedua komparator.

Sirkuit relai waktu multi-siklus

Skema relai untuk sinkronisasi multi-siklus memungkinkan Anda memperluas rentang waktu, karena, seperti disebutkan di atas, dalam skema multi-siklus, beberapa siklus pengoperasian sirkuit RC atau beberapa siklus pengoperasian generator pulsa diperhitungkan, mis. intervalnya lebih panjang.

Sirkuit multi-siklus, seperti sirkuit satu siklus, menerima sinyal dari pemicu, tetapi sinyal ini masuk ke blok reset, di mana ia mengembalikan bagian digital ke keadaan pengaturan awal. Generator kemudian dioperasikan, mengirimkan serangkaian pulsa ke counter.Jumlah pulsa yang dihitung pada penghitung dibandingkan dengan jumlah yang ditetapkan pada komparator digital, setelah mencapai jumlah pulsa yang ditentukan, konverter keluaran dipicu yang akan memulai rangkaian eksekutif, misalnya kontaktor daya.

Dengan mengubah frekuensi generator pulsa dan nilai dalam pembanding digital (atau dalam versi yang disederhanakan, keluaran penghitung), waktu tunda relai waktu dipilih. Blok semacam itu dapat dengan mudah diimplementasikan pada mikrokontroler yang dapat diprogram menggunakan elemen diskrit atau chip digital.

Jadi, relai multi-siklus yang paling sederhana mencakup blok dasar berikut: generator pulsa digital dengan sirkuit RC switching, penghitung pulsa, pembanding mungkin tidak ada, dan keluaran penghitung dari pelepasan yang dipilih dapat dihubungkan langsung ke a sirkuit kontrol. Dengan menerapkan "reset" ke bagian digital, relai waktu menyala.

Diagram relai waktu mikrokontroler

Saat ini, rangkaian waktu mikrokontroler sangat umum, di mana banyak blok diimplementasikan dalam perangkat lunak. Resonator kuarsa bertanggung jawab atas pulsa jam, dan pengaturan waktu diatur oleh blok tombol yang terhubung ke output yang sesuai, yang fungsinya dikonfigurasikan dalam program sebagai input.

Pada output kontrol — saklar transistor, yang mengontrol perangkat eksekutif. Sebagai indikasi, ada tampilan di mana Anda dapat melihat sendiri bagaimana waktu dihitung mundur.

Relai waktu mikrokontroler semakin populer saat ini karena biaya mikrokontroler yang rendah, ukurannya yang kecil, dan ketersediaan perangkat keras dan perangkat lunak.Selain itu, mikrokontroler mengkonsumsi sedikit listrik, dan jika desain seperti itu dikembangkan pada komponen diskrit, itu akan menjadi jauh lebih rumit dan dengan lebih banyak energi.

Untuk mengubah relai waktu pada mikrokontroler yang dapat diprogram, cukup memperbarui firmware dan Anda tidak perlu menyolder apa pun. Selain itu, antarmuka digital mikrokontroler memudahkan untuk memasangkannya dengan indikator dan kunci eksternal, serta dengan satu sama lain dan dengan banyak blok peralatan yang berbeda, belum lagi interaksi dengan komputer.

Tren saat ini secara tegas ditujukan untuk meluasnya penggunaan mikrokontroler yang dapat diprogram dalam sirkuit relai waktu dan otomasi baik dalam produksi industri maupun dalam kehidupan sehari-hari.