Relai waktu elektronik

Jam tangan elektronik telah dikembangkan untuk menggantikannya relai waktu dengan penundaan elektromagnetik dan mekanis… Relai waktu elektronik pertama diproduksi berdasarkan sirkuit transistor. Setelah itu, sirkuit terpadu mulai digunakan dalam relai elektronik, dan kemudian terjadi peralihan ke mikrokontroler.

Secara umum, relai waktu elektronik apa pun adalah perangkat yang dikendalikan oleh tegangan input (suplai) dan mengalihkan kontak keluarannya dengan penundaan waktu yang ditentukan.

Blok sinkronisasi sebagian besar relai waktu elektronik didasarkan pada sirkuit RC (Gbr. 1, a). Perubahan tegangan melintasi kapasitor dari rangkaian RC yang terhubung ke sumber tegangan DC dijelaskan oleh fungsi waktu eksponensial. Hal ini memungkinkan, dengan memantau tegangan kapasitor, untuk membentuk interval waktu yang ditentukan, misalnya, dari saat rangkaian RC terhubung ke sumber hingga tegangan kapasitor mencapai level yang ditentukan. Fungsi eksponensial juga digunakan untuk melepaskan kapasitor pra-pengisian dari rangkaian RC paralel.Sirkuit semacam itu digunakan dalam relai waktu yang harus mengganti kontaknya setelah kehilangan tegangan suplai.

Beras. 1. Varian skema waktu yang digunakan dalam relai waktu elektronik

Dalam beberapa relai waktu, muatan kapasitor rangkaian RC digunakan dengan arus stabil (Gbr. 1, b dan c). Dalam hal ini, tegangan dalam kapasitor berubah secara linear dengan waktu, yang memungkinkan untuk mendapatkan akurasi yang lebih sedikit dalam pembentukan penundaan waktu. Peran sumber arus stabil dalam relai semacam itu dilakukan oleh sirkuit elektronik. Namun, relai waktu dengan sumber arus yang stabil lebih sulit diimplementasikan dan karena itu tidak banyak digunakan.

Waktu pengisian (pengosongan) sirkuit RC di sirkuit nyata tidak melebihi beberapa detik. Ini karena beberapa keadaan. Pertama, resistansi resistor waktu di sirkuit RC harus dibatasi (dalam beberapa megohms) sehingga muatan kapasitor tidak terpengaruh oleh arus bocor melalui bahan isolasi papan sirkuit tercetak dan arus input dari a sirkuit yang mengontrol tegangan dalam kapasitor.

Kedua, di sirkuit RC perlu menggunakan kapasitor dengan adsorpsi muatan minimum. Jika tidak, properti kapasitor untuk mengembalikan tegangan pada pelat setelah pelepasan jangka pendeknya akan menyebabkan distribusi pada saat relai siap untuk bekerja kembali. Sayangnya, kapasitor yang diproduksi dengan adsorpsi muatan minimal memiliki kapasitansi yang relatif rendah (dari urutan beberapa mikrofarad).

Relai dengan penundaan waktu yang singkat dapat diimplementasikan berdasarkan siklus pengisian (pengosongan) tunggal dari rangkaian RC.Jika perlu untuk memberikan waktu tunda yang lama, relai dibuat berdasarkan beberapa sirkuit pelepasan muatan dari sirkuit RC. Dalam relai waktu multi-siklus seperti itu, rangkaian RC termasuk dalam rangkaian berosilasi sendiri yang menyediakan periodik charge-discharge kapasitornya... Misalnya, rangkaian berosilasi sendiri berdasarkan rangkaian RC dapat diimplementasikan pada gerbang logika seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1 tahun

Pengisian dan pengosongan kapasitor C terjadi melalui resistor R2 karena level tegangan yang berbeda pada input dan output elemen logika pembalik DD2. Keadaan elemen logika DD2 diaktifkan oleh elemen logika yang sama DD1, tetapi digunakan sebagai badan tegangan ambang batas (keadaan disadari bahwa elemen logika IC menuju ke keadaan logika nol dan sebaliknya, pada keadaan yang berbeda tingkat tegangan input). Jadi, saat diberi daya, rangkaian pulsa dengan periode yang cukup stabil terbentuk pada keluaran DD2.Dengan menghitung pulsa keluaran dari awal rangkaian osilasi sendiri, dimungkinkan untuk mendapatkan relai elektronik dengan rentang waktu yang besar penundaan pada nilai yang relatif kecil dari konstanta rantai waktu waktu.

Akurasi tertinggi disediakan oleh relai waktu elektronik dengan sirkuit berosilasi sendiri berdasarkan resonator kuarsa (lihat Gambar 1, e).

Penggunaan komponen elektronik tegangan rendah dan arus rendah dalam relai waktu elektronik mengharuskan penggunaan antarmuka dengan sirkuit input dan output eksternal di dalamnya.

Diagram struktural relai waktu satu kali dan multi-siklus ditunjukkan pada gambar. 2, a dan b masing-masing.Kedua sirkuit mencakup blok yang identik: konverter input, unit untuk mengatur sirkuit waktu dalam keadaan awal, dan badan eksekutif (output).

Beras. 2. Blok diagram relai waktu

Tujuan dari konverter input adalah untuk membentuk tegangan rendah dengan level yang dinormalisasi untuk memberi daya pada sirkuit sinkronisasi, serta untuk menciptakan potensi referensi yang diperlukan untuk pengoperasian organ ambang.

Simpul untuk mengatur sirkuit waktu pada keadaan awalnya harus membawa semua elemen relai yang terlibat dalam pembentukan waktu tunda ke mode awal yang ditentukan secara ketat. Inisialisasi relai dapat dilakukan baik pada akhir siklus relai sebelumnya atau pada saat relai diberi energi.

Dalam relai penundaan tunggal, waktu disesuaikan baik dengan mengubah konstanta waktu sirkuit sinkronisasi atau dengan mengubah ambang pembanding (organ ambang), yang membandingkan tegangan dalam kapasitor sirkuit sinkronisasi dengan pengaturan dan bekerja pada organ keluaran (eksekutif).

Dalam relai waktu multi-siklus, penundaan biasanya disediakan dengan menghitung pulsa generator jam di penghitung pulsa dan dikoreksi (untuk mengkompensasi dispersi parameter elemen) dengan mengubah konstanta waktu RC -rantai generator jam. Ketika tegangan suplai diterapkan, generator jam mulai dan pulsa mulai tiba di input penghitung.

Pengakuan untuk mencapai keadaan penghitung yang diperlukan disediakan oleh sirkuit untuk mendekode keadaannya berdasarkan sakelar mekanis yang mengatur nilai yang ditetapkan.Pada saat akumulasi sejumlah pulsa tertentu di penghitung, yang bertepatan dengan penyetelan dekoder, sinyal kontrol dihasilkan untuk unit eksekutif keluaran.

Beras. 3. Relai waktu elektronik VL-54

Dalam beberapa tahun terakhir, relai waktu elektronik berbasis mikrokontroler telah diimplementasikan. Mikrokontroler membutuhkan pulsa jam dengan frekuensi yang cukup stabil untuk beroperasi. Biasanya, pulsa ini dibentuk oleh osilator bawaan berdasarkan resonator kuarsa (Gbr. 1, e). Ketika sinyal start relai waktu diterima, mikrokontroler mulai menghitung pulsa clock. Tidak seperti relai waktu elektronik berdasarkan sirkuit RC, waktu tunda relai waktu kuarsa praktis tidak bergantung pada suhu sekitar dan tegangan catu relai.

Keuntungan signifikan dari relai waktu menggunakan mikrokontroler adalah kemampuannya untuk memprogramnya langsung di perangkat rakitan. Relai waktu elektronik menggunakan mikrokontroler yang dihapus perangkat lunak tidak memerlukan pengaturan dan mulai bekerja segera setelah daya dialirkan.

Relai waktu elektronik dalam ruangan yang paling umum: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V.Ya Relai waktu semikonduktor.