Elektronische Zeitrelais
Als Ersatz wurden elektronische Uhren entwickelt Zeitrelais mit elektromagnetischer und mechanischer Verzögerung… Die ersten elektronischen Zeitrelais wurden auf Basis von Transistorschaltungen hergestellt. Danach begann man, integrierte Schaltkreise in elektronischen Relais zu verwenden, und später erfolgte der Übergang zu Mikrocontrollern.
Im Allgemeinen ist jedes elektronische Zeitrelais ein Gerät, das von einer Eingangsspannung (Versorgungsspannung) gesteuert wird und seine Ausgangskontakte mit einer bestimmten Zeitverzögerung schaltet.
Der Synchronisationsblock der meisten elektronischen Zeitrelais basiert auf RC-Schaltungen (Abb. 1, a). Die Spannungsänderung am Kondensator einer an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen RC-Schaltung wird durch eine Exponentialfunktion der Zeit beschrieben. Dies ermöglicht es, durch Überwachung der Kondensatorspannung die eingestellten Zeitintervalle zu bilden, beispielsweise von dem Moment an, in dem die RC-Schaltung an die Quelle angeschlossen wird, bis die Kondensatorspannung den angegebenen Wert erreicht. Eine Exponentialfunktion wird auch zum Entladen des vorgeladenen Kondensators der parallelen RC-Schaltung verwendet.Solche Schaltungen werden in Zeitrelais eingesetzt, die nach einem Ausfall der Versorgungsspannung ihre Kontakte schalten müssen.
Reis. 1. Varianten von Zeitschemata, die in elektronischen Zeitrelais verwendet werden
Bei einigen Zeitrelais wird die Ladung des Kondensators der RC-Schaltung mit einem stabilen Strom genutzt (Abb. 1, b und c). In diesem Fall ändert sich die Spannung im Kondensator linear mit der Zeit, was eine etwas genauere Bildung von Zeitverzögerungen ermöglicht. Die Rolle einer stabilen Stromquelle in solchen Relais übernimmt eine elektronische Schaltung. Allerdings sind Zeitrelais mit stabiler Stromquelle schwieriger zu implementieren und daher nicht weit verbreitet.
Die Lade- (Entlade-) Zeit einer RC-Schaltung in realen Schaltungen beträgt nicht mehr als einige Sekunden. Dies ist auf mehrere Umstände zurückzuführen. Erstens muss der Widerstand des Zeitwiderstands im RC-Kreis begrenzt werden (innerhalb weniger Megaohm), damit die Ladung des Kondensators nicht durch die Leckströme durch das Isolationsmaterial der Leiterplatte und die Eingangsströme eines beeinflusst wird Schaltung, die die Spannung im Kondensator regelt.
Zweitens müssen in der RC-Schaltung Kondensatoren mit minimaler Ladungsaufnahme verwendet werden. Andernfalls führt die Eigenschaft des Kondensators, nach seiner kurzzeitigen Entladung die Spannung an den Platten wiederherzustellen, zu einer Verteilung in der Zeit, in der das Relais wieder betriebsbereit ist. Leider haben hergestellte Kondensatoren mit minimaler Ladungsaufnahme eine relativ geringe Kapazität (in der Größenordnung von einigen Mikrofarad).
Relais mit kurzen Zeitverzögerungen können basierend auf einem einzigen Lade- (Entlade-)Zyklus der RC-Schaltung implementiert werden.Wenn große Zeitverzögerungen erforderlich sind, werden die Relais auf Basis mehrerer Lade-Entlade-Kreise der RC-Schaltung hergestellt. Bei solchen Multizyklus-Zeitrelais ist die RC-Schaltung in einen selbstschwingenden Schaltkreis eingebunden, der periodisch Strom liefert Laden-Entladen seines Kondensators... Beispielsweise kann eine selbstschwingende Schaltung auf Basis einer RC-Schaltung auf Logikgattern implementiert werden, wie in Abb. 1 Jahr
Das Laden und Entladen des Kondensators C erfolgt über den Widerstand R2 aufgrund unterschiedlicher Spannungspegel am Ein- und Ausgang des invertierenden Logikelements DD2. Der Zustand des Logikelements DD2 wird durch dasselbe Logikelement DD1 umgeschaltet, es wird jedoch als Schwellenspannungskörper verwendet (es wird der Umstand erkannt, dass die Logikelemente des IC zu unterschiedlichen Zeitpunkten in den Zustand der logischen Null gehen und umgekehrt Pegel der Eingangsspannung). Bei eingeschalteter Stromversorgung entsteht am Ausgang DD2 eine Folge von Impulsen mit einer ziemlich stabilen Periode. Durch Zählen der Ausgangsimpulse vom Beginn des selbstschwingenden Schaltkreises an ist es möglich, ein elektronisches Relais mit einem großen Zeitbereich zu erhalten Verzögerungen bei relativ kleinen Werten der Zeitsteuerkettenkonstante.
Die höchste Genauigkeit bieten elektronische Zeitrelais mit selbstschwingenden Schaltkreisen auf Basis von Quarzresonatoren (siehe Abb. 1, e).
Der Einsatz elektronischer Niederspannungs- und Niederstromkomponenten in elektronischen Zeitrelais erfordert den Einsatz von Schnittstellen mit externen Ein- und Ausgangsschaltkreisen.
Strukturdiagramme von Einmal- und Mehrzyklus-Zeitrelais sind in Abb. 1 dargestellt. 2, a bzw. b.Beide Schaltkreise umfassen identische Blöcke: einen Eingangswandler, eine Einheit zum Versetzen des Zeitschaltkreises in seinen Ausgangszustand und ein ausführendes (Ausgangs-) Organ.
Reis. 2. Blockschaltbilder von Zeitrelais
Der Zweck des Eingangswandlers besteht darin, eine Niederspannung mit normalisiertem Pegel zur Stromversorgung der Synchronisierungsschaltung zu erzeugen und die für den Betrieb der Schwellenwertorgane erforderlichen Referenzpotentiale zu erzeugen.
Der Knoten zum Setzen des Zeitkreises in seinen Ausgangszustand ist notwendig, um alle an der Bildung der Zeitverzögerung beteiligten Relaiselemente in einen genau definierten Ausgangszustand zu bringen. Die Initialisierung des Relais kann entweder am Ende des vorherigen Relaiszyklus oder in dem Moment erfolgen, in dem das Relais aktiviert wird.
Bei einfach verzögerten Relais erfolgt die Einstellung der Zeit entweder durch Änderung der Zeitkonstante des Synchronkreises oder durch Änderung der Schwelle des Komparators (Schwellenorgan), der die Spannung im Kondensator des Synchronkreises mit der Einstellung vergleicht und darauf einwirkt das Ausgabeorgan (ausführendes Organ).
Bei Mehrzyklus-Zeitrelais wird die Verzögerung in der Regel durch Zählen der Impulse des Taktgenerators im Impulszähler bereitgestellt und durch Änderung der Zeitkonstante RC korrigiert (um die Streuung der Parameter der Elemente auszugleichen). -Ketten des Taktgenerators. Beim Anlegen der Versorgungsspannung startet der Taktgenerator und es kommen Impulse am Eingang des Zählers an.
Die Erkennung des Erreichens des erforderlichen Zustands des Zählers erfolgt durch eine Schaltung zur Dekodierung seines Zustands auf der Grundlage mechanischer Schalter, die den eingestellten Wert einstellen.Im Moment der Akkumulation einer bestimmten Anzahl von Impulsen im Zähler, die mit der Einstellung des Decoders zusammenfällt, wird ein Steuersignal für die Ausgangsausführungseinheit erzeugt.
Reis. 3. Elektronisches Zeitrelais VL-54
In den letzten Jahren wurden mikrocontrollerbasierte elektronische Zeitrelais implementiert. Ein Mikrocontroller benötigt zum Betrieb Taktimpulse mit einer ausreichend stabilen Frequenz. In der Regel werden diese Impulse durch einen eingebauten Oszillator auf Basis von Quarzresonatoren gebildet (Abb. 1, e). Wenn das Zeitrelais-Startsignal empfangen wird, beginnt der Mikrocontroller mit dem Zählen der Taktimpulse. Im Gegensatz zu elektronischen Zeitrelais auf Basis von RC-Gliedern sind die Zeitverzögerungen von Quarz-Zeitrelais praktisch unabhängig von der Umgebungstemperatur und der Versorgungsspannung des Relais.
Ein wesentlicher Vorteil eines Zeitrelais mit Mikrocontrollern ist die Möglichkeit, diese direkt im zusammengebauten Gerät zu programmieren. Elektronische Zeitrelais mit Mikrocontrollern ohne Software erfordern keine Einrichtung und beginnen zu arbeiten, sobald Strom angelegt wird.
Die gebräuchlichsten elektronischen Zeitrelais für den Innenbereich: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003
Shumriev V. Ya. Halbleiter-Zeitrelais.