Рубрики
Электромастерская

Как сделать реле времени своими руками

Что все-таки такое реле времени? Метод деяния реле времени довольно прост, но время от времени способен вызвать восхищение. Если вспомнить старенькые стиральные машины, которые нежно

Как сделать реле времени своими рукамиЧто все-таки такое реле времени? Метод деяния реле времени довольно прост, но время от времени способен вызвать восхищение. Если вспомнить старенькые стиральные машины, которые нежно называли «ведро с моторчиком», то здесь действие реле времени было очень наглядно: повернули ручку на несколько делений, снутри что-то начало тикать, и мотор завелся.

Как указатель ручки доходил до нулевого деления шкалы, стирка заканчивалась. Позже появились машины с 2-мя реле времени, — стирка и отжим. В таких машинах реле времени были выполнены в виде железного цилиндра, в каком был спрятан часовой механизм, а снаружи находились только электронные контакты и ручка управления.

Современные стиральные машины — автоматы (с электрическим управлением) тоже имеют реле времени, при этом как отдельный элемент либо деталь рассмотреть его на плате управления стало нереально. Все выдержки времени получаются программно при помощи управляющего микроконтроллера. Если пристально приглядеться к циклу работы автоматической стиральной машины, то количество выдержек времени просто не поддается учету. Если б все эти выдержки времени выполнить в виде часового механизма упомянутого выше, то в корпусе стиральной машины просто не хватило бы места.

Реле времени используются не только лишь в стиральных машинах, к примеру, в микроволновых бытовых печках при помощи выдержек времени регулируется не только лишь время работы, да и мощность нагрева. Делается это последующим образом: ВЧ напряжение врубается на 5 секунд и на 5 выключается. Средняя мощность нагрева в данном случае выходит 50%. Чтоб получить мощность 30% довольно включения ВЧ на 3 секунды. Соответственно в выключенном состоянии частотная лампа находится в течение 7 секунд. Естественно, эти числа могут быть другими, к примеру 50 и 50 либо 30 и 70, просто тут показано соотношение времени включения — выключения ВЧ.

Упоминание о старенькых стиральных машинах приведено не просто так. Конкретно здесь, на этом примере можно узреть, даже пощупать руками, как работает реле времени.

Поворот ручки по часовой стрелке есть не что другое, как пуск выдержки. Здесь же сходу происходит включение исполнительного механизма (электромотора). Величину выдержки, в этом случае в минутках, определяет угол поворота ручки. Таким макаром, производится сходу два деяния: загрузка величины выдержки и фактически пуск самой выдержки времени. По истечении данного времени происходит отключение исполнительного механизма. Приблизительно также работают все реле времени либо таймеры, даже те, которые спрятаны снутри микроконтроллеров (МК).

От часового механизма к электронике

Как получить выдержку времени при помощи МК

Быстродействие современных МК очень велико, до нескольких 10-ов mips (миллионов операций за секунду). Кажется, не настолько издавна шла борьба за 1 mips у индивидуальных компов. Сейчас даже устаревшие МК, к примеру, семейства 8051 просто делают этот 1 mips. Таким макаром, на выполнение 1 000 000 операций придется затратить ровно секунду.

Вот, казалось бы и готовое решение, как получить задержку времени. Просто одну и ту же операцию выполнить миллион раз. Такое сделать довольно легко, если эту операцию в программке зациклить. Но вся неудача в том, что не считая этой операции, целую секунду МК, делать ничего больше не сумеет. Вот для тебя и достижение инженерной мысли, вот для тебя и mips — ы! А если нужна выдержка в несколько 10-ов секунд либо минут?

Таймер — устройство для подсчета времени

Чтоб такового конфуза не случилось, не нагревался просто так микропроцессор, выполняя ненадобную команду, которая ничего полезного делать не будет, в МК были интегрированы таймеры, обычно, по нескольку штук. Если не вдаваться в подробности, то таймер представляет собой двоичный счетчик, который считает импульсы, вырабатываемые специальной схемой снутри МК.

К примеру, в МК семейства 8051 счетный импульс вырабатывается при выполнении каждой команды, т.е. таймер просто считает количество выполненных машинных команд. А в это время центральный микропроцессор (CPU) расслабленно занимается выполнением основной программки.

Представим, что таймер начал считать (для этого есть команда пуска счетчика) с нулевого значения. Каждый импульс наращивает содержимое счетчика на единицу и, в конце концов, доходит до наибольшего значения. После этого содержимое счетчика обнуляется. Вот этот момент носит заглавие «переполнение счетчика». Это как раз и есть окончание выдержки времени (вспомним стиральную машину).

Представим, что таймер 8 — ми разрядный, тогда с его помощью можно подсчитать значение в границах 0…255, либо переполнение счетчика будет происходить через каждые 256 импульсов. Чтоб выдержку сделать короче довольно начать счет не с нуля, а с другого значения. Чтоб его получить, довольно за ранее загрузить в счетчик это значение, а позже запустить счетчик (снова вспомним стиральную машину). Вот это за ранее загруженное число и есть угол поворота реле времени.

Таковой таймер при частоте выполнения операций 1 mips позволит получить выдержку максимум 255 микросекунд, а ведь нужно несколько секунд либо даже минут, как быть?

Оказывается, все довольно легко. Каждое переполнение таймера это событие, которое вызывает прерывание основной программки. В итоге CPU перебегает на подобающую подпрограмму, которая из таких вот крохотных выдержек может сложить всякую, хоть до нескольких часов и даже суток.

Подпрограмма обслуживания прерывания, обычно маленькая, менее нескольких 10-ов команд, после этого опять происходит возврат в основную программку, которая продолжает производиться с такого же места. Попытайтесь такую выдержку выполнить обычным повторением команд, про которое было сказано выше! Хотя, в неких случаях приходится поступать конкретно таким макаром.

Для этого в системах команд микропроцессоров существует команда NOP, которая как раз ничего не делает, только занимает машинное время. Может употребляться для резервирования памяти, и при разработке выдержек времени, только очень маленьких, порядка единиц микросекунд.

Да, произнесет читатель, как его понесло! От стиральных машин сходу к микроконтроллерам. А что все-таки было меж этими последними точками?

Какие бывают реле времени

Как уже было сказано, основная задачка реле времени — получить задержку меж входным сигналом и сигналом на выходе. Эту задержку можно сформировать несколькими методами. Реле времени были механические (уже описанное сначала статьи), электромеханические (тоже на базе часового механизма, только пружина заводится электромагнитом), также с разными демпфирующими устройствами. Примером такового реле может служить пневматическое реле времени, показанное на рисунке 1.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 1. Пневматическое реле времени.

Реле состоит из электрического привода и пневматической приставки. Катушка реле выпускается на рабочие напряжения 12…660В переменного тока (всего 16 номиналов) частотой 50…60Гц. Зависимо от выполнения реле выдержка может начинаться или при срабатывании, или при отпускании электрического привода.

Установка времени осуществляется винтом, регулирующим сечение отверстия для выхода воздуха из камеры. Описанные реле времени отличаются не очень размеренными параметрами, потому, там, где это может быть всегда используются электрические реле времени. В текущее время такие реле, как механические, так и пневматические можно, пожалуй, повстречать только в старом оборудовании, которое до сего времени не заменено современным, да еще в музее.

Электрические реле времени

Пожалуй, одной из часто встречающихся была серия реле ВЛ — 60…64 и некие другие, к примеру ВЛ — 100…140. Все эти реле времени были построены на спец микросхеме КР512ПС10. Внешний облик реле серии ВЛ показан на рисунке 2.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 2. Реле времени серии ВЛ.

Схема реле времени ВЛ — 64 показана на рисунке 3.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 3. Схема реле времени ВЛ — 64

При подаче на вход напряжения питания через выпрямительный мост VD1…VD4 напряжение через стабилизатор на транзисторе КТ315А подается на микросхему DD1, внутренний генератор которой начинает производить импульсы. Частота импульсов регулируется переменным резистором ППБ-3Б (конкретно он выведен на лицевую панель реле), включенным поочередно с времязадающим конденсатором 5100 пФ, который имеет допуск 1% и очень малый ТКЕ.

Приобретенные импульсы подсчитываются счетчиком с переменным коэффициентом деления, который устанавливается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. В реле серии ВЛ эта коммутация производилась на заводе — изготовителе. Наибольший коэффициент деления всего счетчика добивается 235 929 600. Как говорят в документации на микросхему, при частоте задающего генератора 1Гц выдержка может достигать выше 9 месяцев! По воззрению разработчиков этого полностью довольно для всех приложений.

Вывод 10 микросхемы END — окончание выдержки, соединен с входом 3 — ST старт — стоп. Как на выходе END возникает напряжение высочайшего уровня, счет импульсов останавливается, и на 9 выводе Q1 возникает напряжение высочайшего уровня, которое откроет транзистор КТ605 и сработает реле, присоединенное к коллектору КТ605.

Современные реле времени

Обычно, делаются на МК. Ведь проще запрограммировать готовую фирменную микросхему, добавить несколько кнопок, цифровой индикатор, чем изобретать что-то новое, да позже к тому же заниматься четкой настройкой времени. Такое реле показано на рисунке 4.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 4. Реле времени на микроконтроллере

Для чего делать реле времени своими руками?

И хотя существует такое неограниченное количество реле времени, фактически на хоть какой вкус, в время от времени домашних критериях приходится делать что-то свое, нередко очень обычное. Но подобные конструкции в большинстве случаев оправдывают себя полностью и стопроцентно. Вот некие из их.

Коль скоро мы только-только разглядели работу микросхемы КР512ПС10 в составе реле ВЛ, то рассмотрение любительских схем придется начать конкретно с нее. На рисунке 5 показана схема таймера.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 5. Таймер на микросхеме КР524ПС10.

Питание микросхемы осуществляется от параметрического стабилизатора R4, VD1 с напряжением стабилизации около 5 В. В момент включения питания цепочка R1C1 сформировывает импульс сброса микросхемы. При всем этом запускается внутренний генератор, частота которого задается цепочкой R2C2 и внутренний счетчик микросхемы начинает счет импульсов.

Количество этих импульсов (коэффициент деления счетчика) задается коммутацией выводов микросхемы M01…M05. При обозначенном на схеме положении этот коэффициент составит 78643200. Такое количество импульсов составляет полный период сигнала на выходе END (выв. 10). Вывод 10 соединен с выводом 3 ST (старт / стоп).

Как на выходе END устанавливается высочайший уровень (отсчитали полпериода) счетчик останавливается. В тот же момент на выходе Q1 (выв. 9) также устанавливается высочайший уровень, который открывает транзистор VT1. Через открытый транзистор врубается реле K1, которое своими контактами управляет нагрузкой.

Для того, чтоб запустить выдержку времени снова довольно краткосрочно выключить и опять включить реле. Временная диаграмма сигналов END и Q1 показана на рисунке 6.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 6. Временная диаграмма сигналов END и Q1.

При обозначенных на схеме номиналах времязадающей цепи R2C2 частота генератора около 1000 Гц. Потому выдержка времени при обозначенном подключении выводов M01…M05 составит около 10 часов.

Для четкой опции таковой выдержки следует сделать последующее. Подключить выводы M01…M05 в позицию «Секунды_10», как показано в таблице на рисунке 7.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 7. Таблица установки времени таймера (для роста нажмите на набросок).

При таком подключении вращением переменного резистора R2 произвести настройку выдержки 10 сек. по секундомеру. После этого подключить выводы M01…M05, как показано на схеме.

Еще одна схема на КР512ПС10 показана на рисунке 8.

Как сделать реле времени своими руками

Набросок 8. Реле времени на микросхеме КР512ПС10

Ещё таймер на микросхеме КР512ПС10.

Для начала обратим внимание на КР512ПС10, поточнее на сигналы END, который не показан совершенно, и сигнал ST, который просто соединен с общим проводом, что соответствует уровню логического нуля.

При таком включении не произойдет остановки счетчика, как показано на рисунке 6. Сигналы END и Q1 будут циклически, не останавливаясь длиться. При всем этом форма этих сигналов будет традиционным меандром. Таким макаром, вышел просто генератор прямоугольных импульсов, частота которых может регулироваться переменным резистором R2, а коэффициент деления счетчика можно устанавливать согласно таблицы, показанной на рисунке 7.

Непрерывные импульсы с выхода Q1 поступают на счетный вход десятичного счетчика — дешифратора DD2 К561ИЕ8. Цепочка R4C5 при включении питания сбрасывает счетчик в ноль. В итоге на выходе дешифратора «0» (выв. 3) возникает высочайший уровень. На выходах 1…9 низкие уровни. С приходом первого счетного импульса высочайший уровень перемещается на выход «1», 2-ой импульс устанавливает высочайший уровень на выходе «2» и т.д., прямо до выхода «9». После этого счетчик переполняется и цикл счета начинается поновой.

Приобретенный управляющий сигнал через тумблер SA1 можно подать на генератор звукового сигнала на элементах DD3.1…4, или на усилитель реле VT2. Величина выдержки времени находится в зависимости от положения тумблера SA1. При обозначенных на схеме соединениях выводов M01…M05 и параметрах времязадающей цепочки R2C2 можно получить выдержки времени в границах от 30 секунд до 9 часов.

Борис Аладышкин