Nguyên lý hoạt động và các loại rơle thời gian

Để chuyển đổi các mạch điện để thực hiện thuật toán vận hành của thiết bị, trong các sơ đồ tự động hóa và đơn giản là để bật hoặc tắt với độ trễ - chúng thường được sử dụng rơle thời gian... Rơle thời gian có thể được đặt cả trên cơ sở các phần tử điện tử và của cơ điện. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về các mạch rơle thời gian điện tử phổ biến trong ngành công nghiệp ngày nay.

Trước hết, bạn cần hiểu rằng rơle thời gian tạo ra một độ trễ nhất định cho hoạt động của các thiết bị chuyển mạch trực tiếp, có thể là cả điện tử và cơ khí. Nhưng bản thân mạch rơle thời gian là một bộ đếm thời gian điện tử như vậy.

Ở dạng đơn giản nhất, để đặt độ trễ, hãy sử dụng mạch RC, trong đó trong quá trình sạc hoặc xả tụ điện qua điện trở, điện áp trong nó thay đổi theo cấp số nhân theo thời gian và mạch RC nhất định có hằng số thời gian nhất định mà phụ thuộc vào trị số điện trở và tụ điện trong đó.

Điện dung của tụ điện trong mạch càng lớn và điện trở của điện trở càng lớn thì quá trình nạp hoặc phóng điện cho tụ điện càng lâu, do đó hiệu điện thế tăng hoặc giảm của tụ điện càng lâu.

Trong thực tế, độ trễ một lần khi sử dụng mạch RC bị giới hạn trong 30 giây, điều này là do điện trở cuối cùng của bảng mạch in, nhưng giới hạn này không áp dụng cho rơle vi điều khiển, sẽ được thảo luận sau.

Để không bị giới hạn bởi thời gian của một quá trình chuyển đổi duy nhất trong mạch RC, cần phải làm phức tạp nguyên tắc tổ chức độ trễ ở một mức độ nào đó, để tạo ra rơle nhiều chu kỳ, cụ thể là biến mạch RC thành một bộ tạo RC và sau đó đếm các xung từ bộ tạo và thời lượng xung sẽ lại được đặt thành thời gian không đổi của mạch RC trong bộ tạo. Bằng cách này, khoảng thời gian trễ trong rơle thời gian có thể tăng lên đáng kể.

Kết quả chính xác hơn và độ ổn định cao hơn sẽ giúp có thể thu được bộ tạo dao động không phải của mạch RC mà là của bộ cộng hưởng thạch anh, vì bộ cộng hưởng thạch anh có tần số rất chính xác và ổn định, không phụ thuộc nhiều vào sự dao động của nhiệt độ bên ngoài , không thể nói về tụ điện và điện trở.

Do đó, theo số chu kỳ hoạt động, rơle thời gian điện tử được chia thành nhiều chu kỳ và một chu kỳ.

Mạch chuyển tiếp thời gian một lần

Trong các mạch một lần, tín hiệu điều khiển (chẳng hạn như nhấn nút hoặc chỉ đơn giản là cấp nguồn cho mạch) được chuyển đổi thành một thiết bị phù hợp trong đó mức điện áp hoặc dòng điện được chuyển đổi để xử lý trong thiết bị kích hoạt.

Thiết bị khởi động gửi tín hiệu đến thiết bị thiết lập ban đầu, thiết bị này lần lượt khởi động thiết bị điều hành hoặc sạc mạch RC. Mạch RC có thể được chuyển đổi, do đó chọn thời gian trễ từ phạm vi có sẵn.

Trong quá trình sạc (xả) tụ điện của mạch, điện áp trong nó tăng (giảm) theo cấp số nhân, trong khi nó liên tục được so sánh với điện áp tham chiếu của bộ so sánh tương tự.

Ngay khi điện áp tụ điện cao hơn (thấp hơn) điện áp tham chiếu, bộ chuyển đổi đầu ra sẽ khởi động mạch điều hành. Rõ ràng, khoảng thời gian không chỉ phụ thuộc vào hằng số thời gian của mạch RC mà còn phụ thuộc vào giá trị của điện áp chuẩn được đặt ở đầu vào thứ hai của bộ so sánh.

Mạch rơle thời gian nhiều chu kỳ

Các sơ đồ rơle để đồng bộ hóa nhiều chu kỳ cho phép bạn mở rộng phạm vi thời gian, vì, như đã lưu ý ở trên, trong các sơ đồ nhiều chu kỳ, một số chu kỳ hoạt động của mạch RC hoặc một số chu kỳ hoạt động của bộ tạo xung được tính đến, tức là. khoảng thời gian dài hơn.

Các mạch nhiều chu kỳ, giống như các mạch một chu kỳ, nhận tín hiệu từ bộ kích hoạt, nhưng tín hiệu này sẽ đi đến khối đặt lại, nơi nó đưa phần kỹ thuật số về trạng thái cài đặt ban đầu. Máy phát sau đó được đưa vào hoạt động, gửi một loạt xung đến bộ đếm.Số lượng xung đếm được trên bộ đếm được so sánh với số lượng được đặt trên bộ so sánh kỹ thuật số, sau khi đạt đến số lượng xung đã chỉ định, bộ chuyển đổi đầu ra được kích hoạt sẽ khởi động mạch điều hành, ví dụ như bộ tiếp điểm nguồn.

Bằng cách thay đổi tần số của bộ tạo xung và giá trị trong bộ so sánh kỹ thuật số (hoặc trong phiên bản đơn giản hóa, đầu ra của bộ đếm), thời gian trễ của rơle thời gian được chọn. Các khối như vậy có thể được triển khai thuận tiện trên các bộ vi điều khiển khả trình sử dụng các phần tử rời rạc hoặc chip kỹ thuật số.

Vì vậy, rơle nhiều chu kỳ đơn giản nhất bao gồm các khối cơ bản sau: bộ tạo xung kỹ thuật số với mạch RC chuyển đổi, bộ đếm xung, bộ so sánh có thể không có và đầu ra của bộ đếm từ lần xả đã chọn có thể được kết nối trực tiếp với một mạch điều khiển. Bằng cách áp dụng "đặt lại" cho phần kỹ thuật số, rơle thời gian sẽ bật.

Sơ đồ rơle thời gian của vi điều khiển

Ngày nay, các mạch thời gian của vi điều khiển rất phổ biến, trong đó nhiều khối được triển khai trong phần mềm. Bộ cộng hưởng thạch anh chịu trách nhiệm về các xung đồng hồ và cài đặt thời gian được đặt bằng một khối nút được kết nối với các đầu ra tương ứng, có các chức năng được định cấu hình trong chương trình làm đầu vào.

Ở đầu ra điều khiển — công tắc bóng bán dẫn, điều khiển thiết bị điều hành. Đối với dấu hiệu, có một màn hình nơi bạn có thể tự mình xem thời gian đếm ngược như thế nào.

Rơle thời gian vi điều khiển ngày càng phổ biến hiện nay do chi phí vi điều khiển thấp, kích thước nhỏ và sự sẵn có của phần cứng và phần mềm.Ngoài ra, các bộ vi điều khiển tiêu thụ ít điện năng và nếu một thiết kế như vậy được phát triển trên các thành phần rời rạc, thì nó sẽ trở nên cồng kềnh hơn và tốn nhiều năng lượng hơn.

Để thay đổi rơle thời gian trên vi điều khiển khả trình, chỉ cần cập nhật chương trình cơ sở là đủ và bạn không cần phải hàn bất cứ thứ gì. Ngoài ra, giao diện kỹ thuật số của bộ vi điều khiển giúp dễ dàng ghép nối chúng với các chỉ báo và phím bên ngoài, cũng như với nhau và với nhiều khối thiết bị khác nhau, chưa kể tương tác với máy tính.

Xu hướng ngày nay rõ ràng là nhằm mục đích sử dụng rộng rãi các bộ vi điều khiển khả trình trong các mạch rơle định thời và tự động hóa cả trong sản xuất công nghiệp và đời sống hàng ngày.