El principio de funcionamiento y tipos de relés de tiempo.
Para cambiar circuitos eléctricos con el fin de implementar el algoritmo operativo del equipo, en esquemas de automatización y simplemente para encender o apagar con un retraso, a menudo se usan relés de tiempo... Los relés de tiempo se pueden ubicar tanto sobre la base de elementos electrónicos y de electromecánica. En este artículo hablaremos sobre los circuitos de relés temporizadores electrónicos que están muy extendidos en la industria actual.
En primer lugar, debe comprender que el relé de tiempo crea un cierto retraso para el funcionamiento de los dispositivos de conmutación directa, que pueden ser tanto electrónicos como mecánicos. Pero el circuito del relé de tiempo en sí mismo es un temporizador electrónico.
En su forma más simple, para establecer el retraso, use un circuito RC, donde en el proceso de carga o descarga de un capacitor a través de una resistencia, el voltaje cambia exponencialmente con el tiempo, y cierto circuito RC tiene una cierta constante de tiempo que depende de los valores de resistencia y condensador en él.
Cuanto mayor sea la capacitancia del capacitor del circuito y mayor sea la resistencia de la resistencia, más largo será el proceso de carga o descarga del capacitor, por lo tanto, más tiempo aumentará o disminuirá el voltaje del capacitor.
En la práctica, el retardo de una sola vez usando un circuito RC está limitado a 30 segundos, esto se debe a la resistencia final de la placa de circuito impreso, pero esta limitación no se aplica a los relés de microcontroladores, que se discutirán más adelante.
Para no estar limitado por el tiempo de una sola transición en el circuito RC, es necesario complicar el principio de organizar el retraso hasta cierto punto, para hacer que el relé sea multiciclo, es decir, convertir el circuito RC en un generador RC y luego cuente los pulsos del generador y la duración del pulso se establecerá nuevamente en un tiempo constante del circuito RC en el generador. De esta manera, la duración del retardo en el relé de tiempo puede aumentar significativamente.
Un resultado más preciso y una mayor estabilidad permitirán obtener un oscilador no de un circuito RC, sino de un resonador de cuarzo, porque el resonador de cuarzo tiene una frecuencia muy precisa y estable que no depende mucho de las fluctuaciones de la temperatura externa. , que no puede decirse sobre condensadores y resistencias.
Por lo tanto, de acuerdo con el número de ciclos de operación, los relés de tiempo electrónicos se dividen condicionalmente en multiciclo y ciclo único.
Circuito de relé de temporización de un disparo
En los circuitos de un solo uso, una señal de control (como presionar un botón o simplemente aplicar energía al circuito) se convierte en un dispositivo coincidente donde el nivel de voltaje o corriente se convierte para su procesamiento en el dispositivo de activación.
El dispositivo de inicio envía una señal al dispositivo de configuración inicial, que a su vez inicia el dispositivo ejecutivo o carga el circuito RC. Los circuitos RC se pueden cambiar, seleccionando así el tiempo de retardo del rango disponible.
En el proceso de carga (descarga) del capacitor del circuito, el voltaje en él aumenta (cae) exponencialmente, mientras se compara continuamente con el voltaje de referencia del comparador analógico.
Tan pronto como el voltaje del condensador supera (debajo) del voltaje de referencia, el convertidor de salida iniciará el circuito ejecutivo. Obviamente, el intervalo de tiempo depende no solo de la constante de tiempo del circuito RC, sino también del valor del voltaje de referencia que se establece en la segunda entrada del comparador.
Circuito de relé de temporización de ciclo múltiple
Los esquemas de relé para la sincronización de ciclos múltiples le permiten expandir el rango de tiempo, ya que, como se señaló anteriormente, en los esquemas de ciclos múltiples, se tienen en cuenta varios ciclos de operación del circuito RC o varios ciclos de operación del generador de pulso, es decir los intervalos son más largos.
Los circuitos multiciclo, como los de un solo ciclo, reciben una señal del disparador, pero esta señal va al bloque de reinicio, donde devuelve la parte digital a su estado de configuración inicial. A continuación, el generador se pone en funcionamiento, enviando una serie de pulsos al contador.El número de pulsos contados en el contador se compara con el número establecido en el comparador digital, después de alcanzar el número de pulsos especificado, se activa el convertidor de salida que iniciará el circuito ejecutivo, por ejemplo, un contactor de potencia.
Al cambiar la frecuencia del generador de pulsos y el valor en el comparador digital (o en una versión simplificada, la salida del contador), se selecciona el tiempo de retardo del relé de tiempo. Dichos bloques se pueden implementar convenientemente en microcontroladores programables utilizando elementos discretos o chips digitales.
Por lo tanto, el relé multiciclo más simple incluye los siguientes bloques básicos: un generador de pulsos digitales con circuitos RC de conmutación, un contador de pulsos, un comparador puede estar ausente, y la salida del contador de la descarga seleccionada se puede conectar directamente a un circuito de control. Al aplicar "reset" a la parte digital, el relé de tiempo se enciende.
Diagrama de relé de temporización del microcontrolador
Hoy en día, los circuitos de temporización de microcontroladores son muy comunes, donde muchos bloques se implementan en el software. Un resonador de cuarzo es el responsable de los pulsos del reloj, y el ajuste de la hora se establece mediante un bloque de botones conectados a las salidas correspondientes, cuyas funciones se configuran en el programa como entradas.
En la salida de control — interruptor de transistores, que controla el dispositivo ejecutivo. A modo de indicación, hay una pantalla en la que puede ver personalmente la cuenta atrás del tiempo.
Los relés de tiempo de microcontroladores son cada vez más populares hoy en día debido al bajo costo de los microcontroladores, su pequeño tamaño y la disponibilidad de hardware y software.Además, los microcontroladores consumen poca electricidad, y si dicho diseño se desarrolla en componentes discretos, resultará mucho más engorroso y consumirá mucha más energía.
Para cambiar el relé de tiempo en un microcontrolador programable, basta con actualizar el firmware y no necesita soldar nada. Además, las interfaces digitales de los microcontroladores facilitan el emparejamiento con indicadores y teclas externos, así como entre sí y con muchos bloques de diferentes equipos, sin mencionar la interacción con una computadora.
La tendencia actual apunta inequívocamente al uso generalizado de microcontroladores programables en circuitos de relés temporizadores y automatización tanto en la producción industrial como en la vida cotidiana.