Temporizzatori elettronici

Gli orologi elettronici sono stati sviluppati per sostituirli temporizzatore con ritardo elettromagnetico e meccanico… I primi relè temporizzati elettronici furono prodotti sulla base di circuiti a transistor. Successivamente, i circuiti integrati hanno iniziato ad essere utilizzati nei relè elettronici e in seguito si è verificata la transizione ai microcontrollori.

In generale, qualsiasi relè temporizzato elettronico è un dispositivo controllato da una tensione di ingresso (alimentazione) e che commuta i suoi contatti di uscita con un ritardo di tempo specificato.

Il blocco di sincronizzazione della maggior parte dei relè temporali elettronici si basa su circuiti RC (Fig. 1, a). La variazione di tensione attraverso il condensatore di un circuito RC collegato a una sorgente di tensione CC è descritta da una funzione esponenziale del tempo. Ciò consente, monitorando la tensione del condensatore, di formare gli intervalli di tempo impostati, ad esempio, dal momento in cui il circuito RC è collegato alla sorgente fino a quando la tensione del condensatore raggiunge il livello specificato. Una funzione esponenziale viene utilizzata anche per scaricare il condensatore precaricato del circuito RC parallelo.Tali circuiti sono utilizzati nei relè temporizzati che devono commutare i loro contatti dopo una perdita di tensione di alimentazione.

Riso. 1. Varianti degli schemi di temporizzazione utilizzati nei relè temporizzati elettronici

In alcuni relè temporali, la carica del condensatore del circuito RC viene utilizzata con una corrente stabile (Fig. 1, b e c). In questo caso, la tensione nel condensatore cambia linearmente nel tempo, il che rende possibile ottenere un po' più di precisione nella formazione dei ritardi temporali. Il ruolo di una sorgente di corrente stabile in tali relè è svolto da un circuito elettronico. Tuttavia, i relè temporizzati con una sorgente di corrente stabile sono più difficili da implementare e pertanto non sono ampiamente utilizzati.

Il tempo di carica (scarica) di un circuito RC nei circuiti reali non supera alcuni secondi. Ciò è dovuto a diverse circostanze. Innanzitutto, la resistenza del resistore di temporizzazione nel circuito RC deve essere limitata (entro pochi megaohm) in modo che la carica sul condensatore non sia influenzata dalle correnti di dispersione attraverso il materiale isolante del circuito stampato e dalle correnti di ingresso di un circuito che controlla la tensione nel condensatore.

In secondo luogo, nel circuito RC è necessario utilizzare condensatori con minimo assorbimento di carica. In caso contrario, la proprietà del condensatore di ripristinare la tensione sulle piastre dopo la sua scarica a breve termine porterà a una distribuzione nel tempo in cui il relè è nuovamente pronto per funzionare. Sfortunatamente, i condensatori fabbricati con un minimo assorbimento di carica hanno una capacità relativamente bassa (dell'ordine di pochi microfarad).

I relè con brevi ritardi possono essere implementati sulla base di un singolo ciclo di carica (scarica) del circuito RC.Se è necessario fornire lunghi ritardi, i relè sono realizzati sulla base di più circuiti di carica-scarica del circuito RC. In tali temporizzatori multiciclo, il circuito RC è incluso in un circuito auto-oscillante che fornisce periodici carica-scarica del suo condensatore... Ad esempio, un circuito auto-oscillante basato su un circuito RC può essere implementato su porte logiche come mostrato in Fig. 1 anno

La carica e la scarica del condensatore C avviene attraverso il resistore R2 a causa dei diversi livelli di tensione all'ingresso e all'uscita dell'elemento logico invertente DD2. Lo stato dell'elemento logico DD2 è commutato dallo stesso elemento logico DD1, ma è utilizzato come corpo di tensione di soglia (si realizza la circostanza che gli elementi logici dell'IC passano allo stato di zero logico e viceversa, a differenti livelli della tensione di ingresso). In questo modo, quando alimentato, si forma all'uscita DD2 una sequenza di impulsi con un periodo abbastanza stabile Contando gli impulsi di uscita dall'inizio del circuito autooscillante, è possibile ottenere un relè elettronico con un ampio intervallo di tempo ritardi a valori relativamente piccoli della costante della catena di temporizzazione.

La massima precisione è fornita dai relè temporizzati elettronici con circuiti auto-oscillanti basati su risonatori al quarzo (vedi Fig. 1, e).

L'uso di componenti elettronici a bassa tensione e bassa corrente nei relè a tempo elettronici richiede l'uso di interfacce con circuiti di ingresso e uscita esterni in essi.

Gli schemi strutturali dei relè temporizzati una tantum e multiciclo sono mostrati in fig. 2, rispettivamente a e b.Entrambi i circuiti includono blocchi identici: un convertitore di ingresso, un'unità per impostare il circuito temporale nel suo stato iniziale e un corpo esecutivo (uscita).

Riso. 2. Schemi a blocchi dei relè temporizzati

Lo scopo del convertitore di ingresso è quello di formare una bassa tensione a livello normalizzato per alimentare il circuito di sincronizzazione, nonché di creare i potenziali di riferimento necessari al funzionamento degli organi a soglia.

Il nodo per impostare il circuito di temporizzazione nel suo stato iniziale è necessario per portare tutti gli elementi del relè coinvolti nella formazione del ritardo di tempo in una modalità iniziale rigorosamente definita. L'inizializzazione del relè può essere effettuata o alla fine del ciclo precedente del relè o nel momento in cui il relè è eccitato.

Nei relè a ritardo singolo, il tempo viene regolato modificando la costante di tempo del circuito di sincronizzazione o modificando la soglia del comparatore (organo di soglia), che confronta la tensione nel condensatore del circuito di sincronizzazione con l'impostazione e agisce su l'organo di uscita (esecutivo).

Nei relè a tempo multiciclo, il ritardo, di norma, viene fornito contando gli impulsi del generatore di clock nel contatore di impulsi e viene corretto (per compensare la dispersione dei parametri degli elementi) modificando la costante di tempo RC -catene del generatore di clock. Quando viene applicata la tensione di alimentazione, il generatore di clock si avvia e gli impulsi iniziano ad arrivare all'ingresso del contatore.

Il riconoscimento del raggiungimento dello stato richiesto del contatore è fornito da un circuito di decodifica del suo stato basato su interruttori meccanici che impostano il valore impostato.Al momento dell'accumulo nel contatore di un certo numero di impulsi, che coincide con l'impostazione del decoder, viene generato un segnale di comando per l'unità esecutiva di uscita.

Riso. 3. Relè a tempo elettronico VL-54

Negli ultimi anni sono stati implementati relè temporali elettronici basati su microcontrollore. Un microcontrollore richiede impulsi di clock con una frequenza sufficientemente stabile per funzionare. Di norma, questi impulsi sono formati da un oscillatore integrato basato su risonatori al quarzo (Fig. 1, e). Quando viene ricevuto il segnale di avvio del temporizzatore, il microcontrollore inizia a contare gli impulsi di clock. A differenza dei relè temporizzati elettronici basati su circuiti RC, i tempi di ritardo dei relè temporizzati al quarzo sono praticamente indipendenti dalla temperatura ambiente e dalla tensione di alimentazione del relè.

Un vantaggio significativo di un relè temporizzato che utilizza microcontrollori è la possibilità di programmarli direttamente nel dispositivo assemblato. I relè temporizzati elettronici che utilizzano microcontrollori rimossi dal software non richiedono alcuna configurazione e iniziano a funzionare non appena viene applicata l'alimentazione.

I relè orari elettronici per interni più comuni: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya Relè temporali a semiconduttore.