Rơle thời gian điện tử

Đồng hồ điện tử đã được phát triển để thay thế chúng rơle thời gian với độ trễ điện từ và cơ học… Rơle thời gian điện tử đầu tiên được sản xuất dựa trên mạch bán dẫn. Sau đó, các mạch tích hợp bắt đầu được sử dụng trong rơle điện tử, và sau đó là quá trình chuyển đổi sang vi điều khiển.

Nói chung, bất kỳ rơle thời gian điện tử nào cũng là một thiết bị được điều khiển bởi điện áp (cung cấp) đầu vào và chuyển đổi các tiếp điểm đầu ra của nó với độ trễ thời gian xác định.

Khối đồng bộ hóa của hầu hết các rơle thời gian điện tử đều dựa trên các mạch RC (Hình 1, a). Sự thay đổi điện áp trên tụ điện của mạch RC được nối với nguồn điện áp DC được mô tả bằng hàm số mũ của thời gian. Điều này cho phép, bằng cách theo dõi điện áp của tụ điện, hình thành các khoảng thời gian đã đặt, ví dụ, từ thời điểm mạch RC được kết nối với nguồn cho đến khi điện áp của tụ điện đạt đến mức quy định. Một hàm số mũ cũng được sử dụng để xả tụ điện đã được nạp trước của mạch RC song song.Các mạch như vậy được sử dụng trong các rơle thời gian phải chuyển tiếp điểm của chúng sau khi mất điện áp nguồn.

Cơm. 1. Các dạng sơ đồ thời gian sử dụng trong rơle thời gian điện tử

Trong một số rơle thời gian, điện tích của tụ điện của mạch RC được sử dụng với dòng điện ổn định (Hình 1, b và c). Trong trường hợp này, điện áp trong tụ điện thay đổi tuyến tính theo thời gian, điều này giúp có thể đạt được độ chính xác cao hơn một chút trong việc hình thành độ trễ thời gian. Vai trò của một nguồn dòng điện ổn định trong các rơle như vậy được thực hiện bởi một mạch điện tử. Tuy nhiên, rơle thời gian có nguồn dòng ổn định khó thực hiện hơn nên không được sử dụng rộng rãi.

Thời gian nạp (xả) của mạch RC trong mạch thực không quá vài giây. Điều này là do một số trường hợp. Đầu tiên, điện trở của điện trở định thời trong mạch RC phải được giới hạn (trong vòng vài megohm) để điện tích trên tụ điện không bị ảnh hưởng bởi dòng rò qua vật liệu cách điện của bảng mạch in và dòng điện đầu vào của một mạch điều khiển điện áp trong tụ điện.

Thứ hai, trong mạch RC, cần sử dụng tụ điện có độ hấp thụ điện tích tối thiểu. Mặt khác, đặc tính khôi phục điện áp trên các bản cực của tụ điện sau khi phóng điện ngắn hạn sẽ dẫn đến sự phân bố thời gian mà rơle sẵn sàng hoạt động trở lại. Thật không may, các tụ điện được sản xuất với khả năng hấp thụ điện tích tối thiểu có điện dung tương đối thấp (theo thứ tự của một vài microfarad).

Rơle có độ trễ thời gian ngắn có thể được thực hiện dựa trên một chu kỳ sạc (xả) duy nhất của mạch RC.Nếu cần cung cấp độ trễ trong thời gian dài, rơle được chế tạo trên cơ sở nhiều mạch phóng điện của mạch RC. Trong các rơle định thời nhiều chu kỳ như vậy, mạch RC được bao gồm trong mạch tự dao động cung cấp định kỳ phóng điện của tụ điện của nó... Ví dụ, một mạch tự dao động dựa trên mạch RC có thể được thực hiện trên các cổng logic như trong Hình. 1 năm

Quá trình nạp và xả của tụ C xảy ra thông qua điện trở R2 do các mức điện áp khác nhau ở đầu vào và đầu ra của phần tử logic đảo ngược DD2. Trạng thái của phần tử logic DD2 được chuyển đổi bởi cùng một phần tử logic DD1, nhưng nó được sử dụng làm thân điện áp ngưỡng (tình huống được nhận ra là các phần tử logic của IC chuyển sang trạng thái logic 0 và ngược lại, ở các trạng thái khác nhau). mức của điện áp đầu vào). Do đó, khi được cấp nguồn, một chuỗi xung có chu kỳ khá ổn định được hình thành ở đầu ra DD2. Bằng cách đếm các xung đầu ra từ đầu mạch tự dao động, có thể thu được một rơle điện tử có dải thời gian lớn độ trễ ở các giá trị tương đối nhỏ của hằng số chuỗi định thời gian.

Độ chính xác cao nhất được cung cấp bởi rơle thời gian điện tử với mạch tự dao động dựa trên bộ cộng hưởng thạch anh (xem Hình 1, e).

Việc sử dụng các linh kiện điện tử có điện áp thấp và dòng điện thấp trong rơle thời gian điện tử đòi hỏi phải sử dụng các giao diện với các mạch đầu vào và đầu ra bên ngoài trong chúng.

Sơ đồ cấu trúc của rơle thời gian một lần và nhiều chu kỳ được thể hiện trong hình. 2, a và b tương ứng.Cả hai mạch bao gồm các khối giống hệt nhau: bộ chuyển đổi đầu vào, bộ phận đặt mạch thời gian ở trạng thái ban đầu và phần thân điều hành (đầu ra).

Cơm. 2. Sơ đồ khối của rơle thời gian

Mục đích của bộ chuyển đổi đầu vào là tạo ra điện áp thấp với mức chuẩn hóa để cấp nguồn cho mạch đồng bộ hóa, cũng như tạo ra các điện thế tham chiếu cần thiết cho hoạt động của các cơ quan ngưỡng.

Nút để đặt mạch thời gian ở trạng thái ban đầu là cần thiết để đưa tất cả các phần tử rơle liên quan đến việc hình thành độ trễ thời gian về chế độ ban đầu được xác định nghiêm ngặt. Việc khởi tạo rơle có thể được thực hiện vào cuối chu kỳ trước của rơle hoặc tại thời điểm rơle được cấp điện.

Trong rơle trễ đơn, thời gian được điều chỉnh bằng cách thay đổi hằng số thời gian của mạch đồng bộ hóa hoặc bằng cách thay đổi ngưỡng của bộ so sánh (cơ quan ngưỡng), so sánh điện áp trong tụ điện của mạch đồng bộ hóa với cài đặt và hoạt động trên cơ quan đầu ra (điều hành).

Trong các rơle thời gian nhiều chu kỳ, độ trễ thường được cung cấp bằng cách đếm các xung của bộ tạo đồng hồ trong bộ đếm xung và được hiệu chỉnh (để bù cho sự phân tán các tham số của các phần tử) bằng cách thay đổi hằng số thời gian RC. -chains của bộ tạo đồng hồ. Khi điện áp cung cấp được áp dụng, bộ tạo xung nhịp khởi động và các xung bắt đầu đến đầu vào của bộ đếm.

Việc nhận biết trạng thái cần thiết của bộ đếm được cung cấp bởi một mạch giải mã trạng thái của nó dựa trên các công tắc cơ đặt giá trị đặt.Tại thời điểm tích lũy một số xung nhất định trong bộ đếm, trùng với cài đặt của bộ giải mã, tín hiệu điều khiển được tạo cho bộ điều hành đầu ra.

Cơm. 3. Rơ le thời gian điện tử VL-54

Trong những năm gần đây, rơle thời gian điện tử dựa trên vi điều khiển đã được triển khai. Một bộ vi điều khiển yêu cầu xung clock với tần số đủ ổn định để hoạt động. Theo quy định, các xung này được hình thành bởi bộ tạo dao động tích hợp dựa trên bộ cộng hưởng thạch anh (Hình 1, e). Khi nhận được tín hiệu khởi động rơle thời gian, bộ vi điều khiển bắt đầu đếm các xung đồng hồ. Không giống như rơle thời gian điện tử dựa trên mạch RC, độ trễ thời gian của rơle thời gian thạch anh thực tế không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và điện áp cung cấp cho rơle.

Một lợi thế đáng kể của rơle thời gian sử dụng vi điều khiển là khả năng lập trình chúng trực tiếp trong thiết bị đã lắp ráp. Rơle thời gian điện tử sử dụng bộ vi điều khiển đã loại bỏ phần mềm không yêu cầu thiết lập và bắt đầu hoạt động ngay khi cấp nguồn.

Rơle thời gian điện tử trong nhà phổ biến nhất: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Rơle thời gian bán dẫn.