O princípio de operação e tipos de relés de tempo

Para comutar circuitos elétricos para implementar o algoritmo de operação do equipamento, em esquemas de automação e simplesmente para ligar ou desligar com atraso - eles são freqüentemente usados ​​​​relés de tempo... Os relés de tempo podem ser localizados com base em elementos eletrônicos e de eletromecânica. Neste artigo, falaremos sobre circuitos de relé de temporização eletrônicos que são amplamente difundidos na indústria atual.

Antes de tudo, você precisa entender que o relé de tempo cria um certo atraso para a operação de dispositivos de comutação direta, que podem ser eletrônicos e mecânicos. Mas o próprio circuito do relé de temporização é um temporizador eletrônico.

Em sua forma mais simples, para definir o atraso, use um circuito RC, onde no processo de carregar ou descarregar um capacitor através de um resistor, a tensão nele muda exponencialmente ao longo do tempo, e um certo circuito RC tem uma certa constante de tempo que depende dos valores do resistor e do capacitor nele.

Quanto maior a capacitância do capacitor do circuito e maior a resistência do resistor, mais demorado é o processo de carga ou descarga do capacitor, portanto, mais tempo a tensão do capacitor aumenta ou diminui.

Na prática, o atraso único usando um circuito RC é limitado a 30 segundos, isso se deve à resistência final da placa de circuito impresso, mas essa limitação não se aplica aos relés do microcontrolador, que serão discutidos posteriormente.

Para não ser limitado pelo tempo de uma única transição no circuito RC, é necessário complicar até certo ponto o princípio de organizar o atraso, para tornar o relé multiciclo, ou seja, transformar o circuito RC em um gerador RC e, em seguida, conte os pulsos do gerador e a duração do pulso será novamente definida para um tempo constante do circuito RC no gerador. Desta forma, a duração do atraso no relé de tempo pode ser significativamente aumentada.

Um resultado mais preciso e maior estabilidade possibilitará obter um oscilador não de um circuito RC, mas de um ressonador de quartzo, pois o ressonador de quartzo tem uma frequência muito precisa e estável que não depende muito das flutuações da temperatura externa , o que não podemos dizer sobre capacitores e resistores.

Assim, de acordo com o número de ciclos operacionais, os relés eletrônicos de tempo são divididos condicionalmente em ciclos múltiplos e ciclos únicos.

Circuito de relé de temporização de disparo único

Em circuitos de disparo único, um sinal de controle (como pressionar um botão ou simplesmente aplicar energia ao circuito) é convertido em um dispositivo correspondente onde o nível de tensão ou corrente é convertido para processamento no dispositivo de disparo.

O dispositivo inicial envia um sinal para o dispositivo de configuração inicial, que por sua vez inicia o dispositivo executivo ou carrega o circuito RC. Os circuitos RC podem ser comutados, selecionando assim o tempo de atraso da faixa disponível.

No processo de carregar (descarregar) o capacitor do circuito, a tensão aumenta (cai) exponencialmente, enquanto é continuamente comparada com a tensão de referência do comparador analógico.

Assim que a tensão do capacitor ficar acima (abaixo) da tensão de referência, o conversor de saída iniciará o circuito executivo. Obviamente, o intervalo de tempo depende não apenas da constante de tempo do circuito RC, mas também do valor da tensão de referência que é definida na segunda entrada do comparador.

Circuito de relé de temporização multiciclo

Os esquemas de relé para sincronização multiciclo permitem expandir o intervalo de tempo, pois, conforme observado acima, nos esquemas multiciclo, vários ciclos de operação do circuito RC ou vários ciclos de operação do gerador de pulsos são levados em consideração, ou seja, os intervalos são mais longos.

Os circuitos multiciclo, como os de ciclo único, recebem um sinal do trigger, mas esse sinal vai para o bloco de reset, onde retorna a parte digital ao seu estado inicial de configuração. O gerador é então colocado em operação, enviando uma série de pulsos para o contador.O número de pulsos contados no contador é comparado com o número definido no comparador digital, após atingir o número de pulsos especificado é acionado o conversor de saída que irá iniciar o circuito executivo, por exemplo um contator de potência.

Ao alterar a frequência do gerador de pulsos e o valor no comparador digital (ou em uma versão simplificada, a saída do contador), o tempo de atraso do relé de tempo é selecionado. Tais blocos podem ser convenientemente implementados em microcontroladores programáveis ​​usando elementos discretos ou chips digitais.

Portanto, o relé multiciclo mais simples inclui os seguintes blocos básicos: um gerador de pulso digital com circuitos RC de comutação, um contador de pulso, um comparador pode estar ausente e a saída do contador da descarga selecionada pode ser conectada diretamente a um circuito de controle. Ao aplicar "reset" na parte digital, o relé de tempo liga.

Diagrama de relé de tempo do microcontrolador

Hoje, circuitos de temporização de microcontroladores são muito comuns, onde muitos blocos são implementados em software. Um ressonador de quartzo é responsável pelos pulsos do relógio, e a configuração do tempo é feita por um bloco de botões conectados às saídas correspondentes, cujas funções são configuradas no programa como entradas.

Na saída de controle - interruptor do transistor, que controla o dispositivo executivo. Para indicação, existe um display onde você pode ver pessoalmente como o tempo é contado.

Os relés de tempo de microcontroladores são cada vez mais populares devido ao baixo custo dos microcontroladores, seu tamanho pequeno e a disponibilidade de hardware e software.Além disso, os microcontroladores consomem pouca eletricidade e, se tal projeto for desenvolvido em componentes discretos, ele se tornará muito mais pesado e com muito mais energia.

Para alterar o relé de tempo em um microcontrolador programável, basta atualizar o firmware e não é necessário soldar nada. Além disso, as interfaces digitais dos microcontroladores facilitam o emparelhamento com indicadores e teclas externas, bem como entre si e com diversos blocos de equipamentos diferentes, sem contar a interação com um computador.

A tendência de hoje visa inequivocamente o uso generalizado de microcontroladores programáveis ​​em circuitos de relés de temporização e automação, tanto na produção industrial quanto na vida cotidiana.