Ajareleede tööpõhimõte ja tüübid

Elektriahelate lülitamiseks seadmete tööalgoritmi realiseerimiseks, automaatika skeemides ja lihtsalt viitega sisse- või väljalülitamiseks - neid kasutatakse sageli ajareleed... Ajareleed võivad paikneda nii elektrooniliste elementide baasil ja elektromehaanilised. Selles artiklis räägime elektroonilistest ajastusrelee ahelatest, mis on tänapäeva tööstuses laialt levinud.

Kõigepealt peate mõistma, et ajarelee loob teatud viivituse otselülitusseadmete tööks, mis võivad olla nii elektroonilised kui ka mehaanilised. Aga ajastusrelee ahel ise on selline elektrooniline taimer.

Lihtsamal kujul kasutada viivituse määramiseks RC-ahelat, kus kondensaatori laadimise või tühjenemise käigus läbi takisti muutub pinge selles aja jooksul eksponentsiaalselt ja teatud RC-ahelal on teatud ajakonstant, sõltub takisti ja kondensaatori väärtustest selles.

Mida suurem on vooluahela kondensaatori mahtuvus ja mida suurem on takisti takistus, seda pikem on kondensaatori laadimise või tühjenemise protsess, mistõttu kondensaatori pinge suureneb või väheneb kauem.

Praktikas on ühekordne viivitus RC-ahela kasutamisel piiratud 30 sekundiga, see on tingitud trükkplaadi lõplikust takistusest, kuid see piirang ei kehti mikrokontrolleri releede puhul, millest tuleb juttu hiljem.

Et mitte olla piiratud ühekordse ülemineku ajaga RC-ahelas, on vaja viivituse korraldamise põhimõtet mõnevõrra keerulisemaks muuta, muuta relee mitmetsükliliseks, nimelt muuta RC-ahel RC-generaator ja seejärel loendage generaatori impulsid ning impulsi kestuseks seatakse uuesti generaatori RC-ahela konstantne aeg. Sel viisil saab ajarelee viivituse kestust oluliselt suurendada.

Täpsem tulemus ja suurem stabiilsus võimaldavad saada mitte RC-ahela, vaid kvartsresonaatori ostsillaatorit, kuna kvartsresonaatoril on väga täpne ja stabiilne sagedus, mis ei sõltu palju välistemperatuuri kõikumisest , mida ei saa öelda kondensaatorite ja takistite kohta.

Seega jagunevad elektroonilised ajareleed vastavalt töötsüklite arvule tinglikult mitmetsüklilisteks ja ühetsüklilisteks.

Ühelöögi ajastusrelee ahel

Ühekordsete vooluahelate puhul muundatakse juhtsignaal (näiteks nupu vajutamine või lihtsalt vooluahelale toite andmine) sobitusseadmeks, kus pinge või voolutase teisendatakse käivitusseadmes töötlemiseks.

Käivitusseade saadab signaali algseadistusseadmele, mis omakorda käivitab täitevseadme või laeb RC-ahelat. RC-ahelaid saab lülitada, valides seega viiteaja saadaolevast vahemikust.

Ahela kondensaatori laadimise (tühjenemise) käigus tõuseb (langeb) pinge selles eksponentsiaalselt, samal ajal kui seda võrreldakse pidevalt analoogkomparaatori võrdluspingega.

Niipea kui kondensaatori pinge ületab (alla) võrdluspinget, käivitab väljundmuundur täitevahela. Ilmselt ei sõltu ajavahemik mitte ainult RC-ahela ajakonstandist, vaid ka võrdluspinge väärtusest, mis on seatud komparaatori teisele sisendile.

Mitmetsükliline ajastusrelee ahel

Mitmetsüklilise sünkroonimise releeskeemid võimaldavad teil ajavahemikku laiendada, kuna, nagu eespool märgitud, võetakse mitmetsükliliste skeemide puhul arvesse mitut RC-ahela töötsüklit või mitut impulssgeneraatori töötsüklit, s.t. intervallid on pikemad.

Mitmetsüklilised ahelad, nagu ka ühetsüklilised, saavad signaali päästikult, kuid see signaal läheb lähtestusplokki, kus see tagastab digitaalse osa algsesse seadistusolekusse. Seejärel käivitatakse generaator, mis saadab loendurile impulsside jada.Loenduril loetud impulsside arvu võrreldakse digitaalsel komparaatoril seadistatud arvuga, pärast määratud impulsside arvu saavutamist käivitub väljundmuundur, mis käivitab täitevahela, näiteks toitekontaktori.

Muutes impulssgeneraatori sagedust ja väärtust digitaalses komparaatoris (või lihtsustatud variandis loenduri väljundis), valitakse ajarelee viiteaeg. Selliseid plokke saab mugavalt rakendada programmeeritavatele mikrokontrolleritele, kasutades diskreetseid elemente või digitaalkiipe.

Niisiis sisaldab kõige lihtsam mitmetsükliline relee järgmisi põhiplokke: RC-lülitustega digitaalne impulssgeneraator, impulssloendur, komparaator võib puududa ja loenduri väljundi valitud tühjenemisest saab ühendada otse juhtimisahel. Rakendades digitaalsele osale "reset", lülitub ajarelee sisse.

Mikrokontrolleri ajastuse relee skeem

Tänapäeval on väga levinud mikrokontrolleri ajastusahelad, kus paljud plokid on tarkvaras realiseeritud. Kellimpulsside eest vastutab kvartsresonaator, kellaaja seadistus määratakse vastavate väljunditega ühendatud nuppude plokiga, mille funktsioonid on programmis konfigureeritud sisenditena.

Juhtväljundis — transistori lüliti, mis juhib täitevseadet. Näidustuseks on ekraan, kus saate isiklikult vaadata, kuidas aeg maha loetakse.

Mikrokontrollerite ajareleed on tänapäeval üha populaarsemad mikrokontrollerite madala hinna, väikese suuruse ning riist- ja tarkvara kättesaadavuse tõttu.Lisaks tarbivad mikrokontrollerid vähe elektrit ja kui selline disain on välja töötatud diskreetsete komponentide peal, siis osutub see palju tülikamaks ja palju rohkem energiat.

Programmeeritava mikrokontrolleri ajarelee muutmiseks piisab püsivara värskendamisest ja te ei pea midagi jootma. Lisaks võimaldavad mikrokontrollerite digitaalsed liidesed neid lihtsalt siduda nii väliste indikaatorite ja klahvidega kui ka omavahel ja paljude erinevate seadmete plokkidega, arvutiga suhtlemisest rääkimata.

Tänane trend on ühemõtteliselt suunatud programmeeritavate mikrokontrollerite laialdasele kasutuselevõtule ajastusrelee ahelates ja automaatikas nii tööstuslikus tootmises kui ka igapäevaelus.