Relés eletrônicos de tempo

Relógios eletrônicos foram desenvolvidos para substituí-los relé de tempo com atraso eletromagnético e mecânico… Os primeiros relés de tempo eletrônicos foram produzidos com base em circuitos de transistores. Depois disso, os circuitos integrados começaram a ser usados ​​em relés eletrônicos e, posteriormente, houve uma transição para microcontroladores.

Em geral, qualquer relé de tempo eletrônico é um dispositivo controlado por uma tensão de entrada (alimentação) e alternando seus contatos de saída com um atraso de tempo especificado.

O bloco de sincronização da maioria dos relés eletrônicos de tempo é baseado em circuitos RC (Fig. 1, a). A mudança na tensão através do capacitor de um circuito RC conectado a uma fonte de tensão DC é descrita por uma função exponencial do tempo. Isso permite, monitorando a tensão do capacitor, formar os intervalos de tempo definidos, por exemplo, desde o momento em que o circuito RC é conectado à fonte até que a tensão do capacitor atinja o nível especificado. Uma função exponencial também é usada para descarregar o capacitor pré-carregado do circuito RC paralelo.Tais circuitos são usados ​​em relés de tempo que devem comutar seus contatos após uma perda de tensão de alimentação.

Arroz. 1. Variantes de esquemas de temporização usados ​​em relés eletrônicos de tempo

Em alguns relés de tempo, a carga do capacitor do circuito RC é usada com uma corrente estável (Fig. 1, b e c). Nesse caso, a tensão no capacitor muda linearmente com o tempo, o que permite obter um pouco mais de precisão na formação dos atrasos de tempo. O papel de uma fonte de corrente estável em tais relés é desempenhado por um circuito eletrônico. No entanto, relés de tempo com uma fonte de corrente estável são mais difíceis de implementar e, portanto, não são amplamente utilizados.

O tempo de carga (descarga) de um circuito RC em circuitos reais não excede alguns segundos. Isso se deve a várias circunstâncias. Primeiro, a resistência do resistor de temporização no circuito RC deve ser limitada (dentro de alguns megohms) para que a carga no capacitor não seja afetada pelas correntes de fuga através do material isolante da placa de circuito impresso e pelas correntes de entrada de um circuito que controla a tensão no capacitor.

Em segundo lugar, no circuito RC é necessário usar capacitores com adsorção de carga mínima. Caso contrário, a propriedade do capacitor de restaurar a tensão nas placas após sua descarga de curto prazo levará a uma distribuição no tempo em que o relé estará pronto para funcionar novamente. Infelizmente, capacitores fabricados com adsorção de carga mínima têm capacitância relativamente baixa (da ordem de alguns microfarads).

Relés com atrasos curtos podem ser implementados com base em um único ciclo de carga (descarga) do circuito RC.Se for necessário fornecer atrasos longos, os relés são feitos com base em vários circuitos de descarga de carga do circuito RC. Em tais relés de temporização multiciclo, o circuito RC é incluído em um circuito auto-oscilante que fornece carga-descarga de seu capacitor... Por exemplo, um circuito auto-oscilante baseado em um circuito RC pode ser implementado em portas lógicas como mostrado na Fig. 1 ano

A carga e descarga do capacitor C ocorre através do resistor R2 devido a diferentes níveis de tensão na entrada e na saída do elemento lógico inversor DD2. O estado do elemento lógico DD2 é comutado pelo mesmo elemento lógico DD1, mas é usado como um corpo de tensão limite (a circunstância é percebida que os elementos lógicos do IC vão para o estado de zero lógico e vice-versa, em diferentes níveis da tensão de entrada). Assim, quando energizado, forma-se uma sequência de pulsos com período bastante estável na saída DD2. Contando os pulsos de saída desde o início do circuito auto-oscilante, é possível obter um relé eletrônico com grande faixa de tempo atrasos em valores relativamente pequenos da constante da cadeia de temporização.

A maior precisão é fornecida por relés eletrônicos de tempo com circuitos auto-oscilantes baseados em ressonadores de quartzo (ver Fig. 1, e).

O uso de componentes eletrônicos de baixa tensão e baixa corrente em relés eletrônicos de tempo requer o uso de interfaces com circuitos externos de entrada e saída neles.

Os diagramas estruturais de relés de tempo único e multiciclo são mostrados na fig. 2, a e b, respectivamente.Ambos os circuitos incluem blocos idênticos: um conversor de entrada, uma unidade para definir o circuito de tempo em seu estado inicial e um corpo executivo (saída).

Arroz. 2. Diagramas de blocos de relés de tempo

O objetivo do conversor de entrada é formar uma baixa tensão com nível normalizado para alimentar o circuito de sincronização, bem como criar os potenciais de referência necessários para a operação dos órgãos de limiar.

O nó para definir o circuito de tempo em seu estado inicial é necessário para trazer todos os elementos do relé envolvidos na formação do atraso de tempo para um modo inicial estritamente definido. A inicialização do relé pode ser feita no final do ciclo anterior do relé ou no momento em que o relé é energizado.

Nos relés de atraso único, o tempo é ajustado alterando a constante de tempo do circuito de sincronização ou alterando o limite do comparador (órgão de limite), que compara a tensão no capacitor do circuito de sincronização com a configuração e atua sobre o órgão de saída (executivo).

Nos relés de tempo multiciclo, o atraso, via de regra, é fornecido contando os pulsos do gerador de clock no contador de pulsos e é corrigido (para compensar a dispersão dos parâmetros dos elementos) alterando a constante de tempo RC - cadeias do gerador de clock. Quando a tensão de alimentação é aplicada, o gerador de relógio é iniciado e os pulsos começam a chegar na entrada do contador.

O reconhecimento de atingir o estado requerido do contador é fornecido por um circuito para decodificar seu estado com base em interruptores mecânicos que definem o valor definido.No momento do acúmulo no contador de um determinado número de pulsos, que coincide com a configuração do decodificador, é gerado um sinal de controle para a unidade executiva de saída.

Arroz. 3. Relé de tempo eletrônico VL-54

Nos últimos anos, foram implementados relés de tempo eletrônicos baseados em microcontroladores. Um microcontrolador requer pulsos de clock com uma frequência suficientemente estável para operar. Via de regra, esses pulsos são formados por um oscilador embutido baseado em ressonadores de quartzo (Fig. 1, e). Quando o sinal de início do relé de temporização é recebido, o microcontrolador começa a contar os pulsos de clock. Ao contrário dos relés de tempo eletrônicos baseados em circuitos RC, os atrasos de tempo dos relés de quartzo são praticamente independentes da temperatura ambiente e da tensão de alimentação do relé.

Uma vantagem significativa de um relé de tempo usando microcontroladores é a capacidade de programá-los diretamente no dispositivo montado. Os relés de tempo eletrônicos que usam microcontroladores removidos por software não requerem configuração e começam a funcionar assim que a energia é aplicada.

Os relés de tempo eletrônicos internos mais comuns: RV-01, RV-03, RP-18, VL-54, VL-56, RVK-100, RP21-M-003

Shumriev V. Ya. Relés de tempo semicondutores.