Como fazer um relé de tempo faça você mesmo

O que é um relé de tempo? Algoritmo de ação relé de tempo bastante simples, mas às vezes pode causar admiração. Se nos lembrarmos das máquinas de lavar velhas, que eram carinhosamente chamadas de "balde com motor", a ação do cronômetro era muito clara: eles giraram a maçaneta algumas vezes, algo começou a funcionar e o motor deu a partida.

Assim que o ponteiro da alça alcançou a divisão de escala zero, a lavagem terminou. Mais tarde, carros com dois temporizadores apareceram - lavando e girando. Nessas máquinas, os relés de tempo eram feitos na forma de um cilindro de metal, no qual o mecanismo do relógio estava oculto, e do lado de fora havia apenas contatos elétricos e um botão de controle.

Máquinas de lavar modernas - as máquinas automáticas (com controle eletrônico) também possuem um relé de tempo, e tornou-se impossível identificá-lo como um elemento ou peça separada no painel de controle. Todos os atrasos são obtidos programaticamente usando o microcontrolador de controle. Se você observar atentamente o ciclo da lavadora de roupas automática, o número de atrasos simplesmente não poderá ser contado. Se todos esses atrasos de tempo fossem realizados na forma de um mecanismo de relógio do mencionado acima, simplesmente não haveria espaço suficiente no corpo da máquina de lavar.

Relé de tempo eles são usados ​​não apenas em máquinas de lavar, por exemplo, em fornos de microondas, com a ajuda de atrasos no tempo, não apenas o tempo de operação é regulado, mas também a potência de aquecimento. Isso é feito da seguinte maneira: a tensão de RF liga por 5 segundos e desliga por 5. A potência média de aquecimento neste caso é de 50%. Para obter 30% de energia, basta ligar o RF por 3 segundos. Consequentemente, no estado desligado, a lâmpada de alta frequência fica localizada por 7 segundos. Certamente, esses números podem ser diferentes, por exemplo, 50 e 50 ou 30 e 70, exatamente aqui a proporção do tempo de ativação e desativação da HF é mostrada.

A menção de máquinas de lavar velhas é dada por uma razão. É aqui, neste exemplo, que você pode ver, até sentir com as mãos, como o relé do tempo funciona.

Girar a manivela no sentido horário não passa de uma velocidade do obturador. O atuador (motor elétrico) é imediatamente ligado. A velocidade do obturador, neste caso em minutos, determina o ângulo de rotação da alça. Assim, duas ações são executadas ao mesmo tempo: carregar o tempo de exposição e realmente iniciar o próprio atraso de tempo. Após o tempo definido, o atuador é desligado. Todos os relés ou temporizadores de tempo funcionam de maneira uniforme, mesmo aqueles que estão ocultos microcontroladores (MK).

Do relógio à eletrônica

Como obter um atraso de tempo usando o MK

A velocidade do MK moderno é muito alta, até várias dezenas de mips (milhões de operações por segundo). Parece que não faz muito tempo, houve uma luta por 1 mips em computadores pessoais. Agora, mesmo os MKs obsoletos, por exemplo, a família 8051, cumprem facilmente esses 1 mips. Assim, levará exatamente um segundo para concluir 1.000.000 de operações.

Aqui, uma solução aparentemente pronta, como obter um atraso de tempo. Apenas execute a mesma operação um milhão de vezes. Isso pode ser feito simplesmente se essa operação estiver em loop no programa. Mas o problema é que, além dessa operação, o MK por um segundo não pode fazer mais nada. Aqui você tem a conquista da engenharia, aqui você tem mips! E se você precisar de uma velocidade do obturador de várias dezenas de segundos ou minutos?

Temporizador - um dispositivo para contar o tempo

Para evitar tal embaraço, o processador não apenas se aqueceu, executando um comando desnecessário que não faria nada de útil; os temporizadores foram incorporados ao MK, como regra, vários deles.Se você não entrar em detalhes, o temporizador é um contador binário que conta os pulsos gerados por um circuito especial dentro do MK.

Por exemplo, na família MK 8051, um pulso de contagem é gerado quando cada comando é executado, ou seja, o timer simplesmente conta o número de instruções da máquina executadas. Enquanto isso, a unidade central de processamento (CPU) está silenciosamente envolvida na execução do programa principal.

Suponha que o cronômetro comece a contar (existe um comando de início do contador) a partir de zero. Cada pulso aumenta o conteúdo do contador em um e, finalmente, atinge o valor máximo. Depois disso, o conteúdo do contador é redefinido. Esse momento é chamado de "contador excedente". Este é precisamente o atraso do fim do tempo (lembre-se da máquina de lavar).

Suponha que o temporizador seja de 8 bits, então ele pode ser usado para calcular um valor no intervalo de 0 a 255, ou o contador transbordará a cada 256 pulsos. Para diminuir a velocidade do obturador, basta iniciar a contagem não do zero, mas com um valor diferente. Para obtê-lo, basta carregar primeiro esse valor no contador e, em seguida, iniciar o contador (mais uma vez, lembre-se da máquina de lavar). Este número pré-carregado é o ângulo de rotação do relé de tempo.

Esse cronômetro com uma frequência de operações de 1 mips permitirá obter uma velocidade de obturador de no máximo 255 microssegundos, mas você precisa de alguns segundos ou até minutos, o que você deve fazer?

Acontece que tudo é bastante simples. Cada estouro de timer é um evento que causa a interrupção do programa principal. Como resultado, a CPU muda para a sub-rotina correspondente, que desses pequenos trechos pode adicionar, pelo menos até várias horas e até dias.

A rotina do serviço de interrupção geralmente é curta, não mais do que algumas dezenas de comandos, após os quais há novamente um retorno ao programa principal, que continua sendo executado no mesmo local. Tente este trecho com uma simples repetição dos comandos sobre os quais foi dito acima! Embora, em alguns casos, você precise fazer exatamente isso.

Para fazer isso, existe um comando NOP nos sistemas de comando do processador, que simplesmente não faz nada, leva apenas tempo da máquina. Ele pode ser usado para reservar memória e, ao criar atrasos de tempo, apenas muito curtos, da ordem de alguns microssegundos.

Sim, o leitor dirá como sofreu! De máquinas de lavar roupa diretamente a microcontroladores. E o que havia entre esses pontos extremos?

O que são relés de tempo?

Como já mencionado, A principal tarefa do relé de tempo é obter um atraso entre o sinal de entrada e o sinal de saída. Esse atraso pode ser gerado de várias maneiras. Os relés de tempo eram mecânicos (já descritos no início do artigo), eletromecânicos (também baseados em um relógio, apenas a mola é enrolada por um eletroímã), além de vários dispositivos de amortecimento. Um exemplo desse relé é o interruptor pneumático de tempo mostrado na Figura 1.

Desenhando 1. Relé de tempo pneumático.

O relé consiste em um acionamento eletromagnético e um acessório pneumático. A bobina do relé está disponível para tensões de operação de 12 ... 660 V CA (16 classificações totais) com uma frequência de 50 ... 60 Hz. Dependendo da versão do relé, a velocidade do obturador pode iniciar quando é acionado ou quando o acionamento eletromagnético é liberado.

O tempo é definido por um parafuso que regula a seção transversal do furo para que o ar saia da câmara. Os relés de tempo descritos diferem em parâmetros não muito estáveis; portanto, sempre que possível, sempre são usados ​​relés eletrônicos. Atualmente, esses relés, tanto mecânicos quanto pneumáticos, podem ser encontrados apenas em equipamentos antigos, que ainda não foram substituídos por equipamentos modernos, e até mesmo em um museu.

Relés de tempo eletrônicos

Talvez um dos mais comuns tenha sido a série de relés VL-60 ... 64 e alguns outros, por exemplo, os relés VL-100 ... 140.Todos esses temporizadores foram construídos em um chip especializado KR512PS10. A aparência do relé da linha aérea é mostrada na Figura 2.

Figura 2. Relé de tempo da série VL.

O circuito do relé de tempo VL - 64 é mostrado na Figura 3.

Figura 3 Esquema do temporizador VL - 64

Quando uma tensão é fornecida à entrada através da ponte retificadora VD1 ... VD4, a tensão através do estabilizador no transistor KT315A é fornecida ao chip DD1, cujo gerador interno começa a gerar pulsos. A frequência dos pulsos é regulada por um resistor variável PPB-3B (é o que é exibido no painel frontal do relé), conectado em série com um capacitor de tempo de 5100 pF, que possui uma tolerância de 1% e um TKE muito pequeno.

Os pulsos recebidos são contados por um contador com um coeficiente de divisão variável, que é definido pela comutação dos terminais do microcircuito M01 ... M05. No relé da série VL, essa comutação foi realizada na fábrica. O coeficiente de divisão máximo de todo o contador chega a 235.929.600. De acordo com a documentação do microcircuito, na frequência do oscilador mestre de 1 Hz, a velocidade do obturador pode atingir mais de 9 meses! Segundo os desenvolvedores, isso é suficiente para qualquer aplicativo.

O pino 10 do chip END é o fim da velocidade do obturador, conectado à entrada 3 - ST start - stop. Assim que uma tensão de alto nível aparecer na saída END, a contagem de pulsos será interrompida e uma tensão de alto nível aparecerá na 9ª saída do Q1, que abrirá o transistor KT605 e o relé conectado ao coletor KT605 disparará.

Relés modernos

Por via de regra, são feitos no MK. É mais fácil programar um microcircuito proprietário pronto, adicionar alguns botões, um indicador digital, do que inventar algo novo e também ajustar o tempo. Esse relé é mostrado na Figura 4.

Figura 4 Relé de tempo do microcontrolador

Por que um relé de tempo faça você mesmo?

E, embora exista um número tão grande de interruptores de tempo, quase para todos os gostos, às vezes em casa você precisa fazer algo próprio, geralmente muito simples. Mas esses projetos geralmente se justificam completa e completamente. Aqui estão alguns deles.

Assim que examinarmos a operação do microcircuito KR512PS10 como parte do relé da linha aérea, teremos que começar a considerar os circuitos amadores. A Figura 5 mostra o circuito do temporizador.

Figura 5. Temporizador no microcircuito KR524PS10.

O microcircuito é alimentado pelo estabilizador paramétrico R4, VD1 com uma tensão de estabilização de cerca de 5 V. No momento da inicialização, o circuito R1C1 gera um pulso de reinicialização do microcircuito. Isso inicia o gerador interno, cuja frequência é definida pela cadeia R2C2 e o contador interno do microcircuito começa a contar os pulsos.

O número desses pulsos (taxa de divisão do contador) é definido pela comutação dos terminais do microcircuito M01 ... M05. Com a posição indicada no diagrama, esse coeficiente será 78643200. Esse número de pulsos compõe o período completo do sinal na saída END (pino 10). O pino 10 está conectado ao pino 3 ST (partida / parada).

Assim que a saída END for ajustada para um nível alto (meio período foi contado), o contador para. No mesmo momento, a saída Q1 (pino 9) também define um nível alto, o que abre o transistor VT1. Através de um transistor aberto, o relé K1 é ativado, que controla a carga com seus contatos.

Para iniciar o atraso novamente, basta desligar e ligar o relé brevemente. O diagrama de temporização dos sinais END e Q1 é mostrado na Figura 6.

Figura 6. Diagrama de tempo dos sinais END e Q1.

Com os valores da cadeia de tempo R2C2 indicados no diagrama, a frequência do gerador é de cerca de 1000 Hz. Portanto, o atraso de tempo para a conexão indicada dos terminais M01 ... M05 será de aproximadamente dez horas.

Para ajustar essa velocidade do obturador, o seguinte deve ser feito. Conecte os terminais M01 ... M05 na posição "Segundos_10", conforme mostrado na tabela na figura 7.

Figura 7. Tabela de configuração do timer (clique na imagem para ampliar).

Com esta conexão, gire o resistor variável R2 para ajustar a velocidade do obturador por 10 segundos. pelo cronômetro. Em seguida, conecte os terminais M01 ... M05, conforme mostrado no diagrama.

Outro diagrama no KR512PS10 é mostrado na Figura 8.

Figura 8 Relé de tempo de chip KR512PS10

Outro temporizador no chip KR512PS10.

Para começar, vamos prestar atenção ao KR512PS10, mais precisamente, aos sinais END, que não são mostrados, e ao sinal ST, que é simplesmente conectado a um fio comum, que corresponde a um nível lógico zero.

Com essa ativação, o contador não para, como mostra a Figura 6. Os sinais END e Q1 continuarão ciclicamente, sem parar, continuar. A forma desses sinais será um meandro clássico. Assim, resultou apenas em um gerador de pulsos retangulares, cuja frequência pode ser controlada por um resistor variável R2, e o fator de contra-divisão pode ser definido de acordo com a tabela mostrada na Figura 7.

Os pulsos contínuos da saída de Q1 vão para a entrada de contagem do decodificador decimal DD2 K561IE8. A cadeia R4C5, quando ligada, redefine o contador para zero. Como resultado, um nível alto aparece na saída do decodificador “0” (pino 3). Nas saídas 1 ... 9 níveis baixos. Com a chegada do primeiro pulso de contagem, um nível alto se move para a saída "1", o segundo pulso define um nível alto na saída "2" e assim por diante, até a saída "9". Em seguida, o contador transborda e o ciclo de contagem começa novamente.

O sinal de controle resultante através do interruptor SA1 pode ser alimentado ao gerador de som nos elementos DD3.1 ... 4, ou ao amplificador de relé VT2. A quantidade de atraso depende da posição do interruptor SA1. Com as conexões dos terminais M01 ... M05 indicadas no diagrama e nos parâmetros da cadeia de temporização R2C2, é possível obter atrasos de tempo que variam de 30 segundos a 9 horas.

Boris Aladyshkin