Cómo hacer un relevo de tiempo de bricolaje

¿Qué es un relevo de tiempo? Algoritmo de acción relé de tiempo bastante simple, pero a veces puede causar admiración. Si recordamos las viejas lavadoras, que se llamaban cariñosamente el "cubo con motor", entonces la acción del temporizador fue muy clara: giraron la perilla unas pocas veces, algo comenzó a hacer tictac dentro y el motor arrancó.

Tan pronto como el puntero del mango alcanzó la división de escala cero, el lavado terminó. Más tarde, aparecieron automóviles con dos temporizadores: lavado y centrifugado. En tales máquinas, los relés de tiempo se hicieron en forma de un cilindro de metal, en el que el mecanismo del reloj estaba oculto, y afuera solo había contactos eléctricos y una perilla de control.

Lavadoras modernas: las máquinas automáticas (con control electrónico) también tienen un relé de tiempo, y se hizo imposible distinguirlo como un elemento o parte separada en el tablero de control. Todos los retrasos se obtienen mediante programación utilizando el microcontrolador de control. Si observa detenidamente el ciclo de la lavadora automática, simplemente no se puede contar el número de demoras. Si todos estos retrasos se realizaran en forma de un mecanismo de reloj de los mencionados anteriormente, entonces simplemente no habría suficiente espacio en el cuerpo de la lavadora.

Relé de tiempo se utilizan no solo en lavadoras, por ejemplo, en hornos microondas, con la ayuda de retrasos no solo se regula el tiempo de funcionamiento, sino también la potencia de calentamiento. Esto se hace de la siguiente manera: el voltaje de RF se enciende durante 5 segundos y se apaga durante 5. La potencia de calentamiento promedio en este caso es del 50%. Para obtener un 30% de potencia, basta con encender la RF durante 3 segundos. En consecuencia, en el estado apagado, la lámpara de alta frecuencia se encuentra durante 7 segundos. Por supuesto, estos números pueden ser diferentes, por ejemplo, 50 y 50 o 30 y 70, solo aquí se muestra la relación del tiempo de encendido y apagado del HF.

La mención de lavadoras viejas se da por una razón. Es aquí, en este ejemplo, puede ver, incluso sentir con las manos, cómo funciona el relé de tiempo.

Girar la manivela en sentido horario no es más que una velocidad de obturación. El actuador (motor eléctrico) se enciende inmediatamente. La velocidad de obturación, en este caso en minutos, determina el ángulo de rotación del mango. Por lo tanto, se realizan dos acciones a la vez: cargar el tiempo de exposición e iniciar el retraso de tiempo. Una vez transcurrido el tiempo establecido, el actuador se apaga. Todos los relés o temporizadores funcionan incluso aproximadamente, incluso aquellos que están ocultos en su interior. microcontroladores (MK).

Del reloj a la electrónica

Cómo obtener un retraso de tiempo usando MK

La velocidad del MK moderno es muy alta, hasta varias decenas de mips (millones de operaciones por segundo). Parece que no hace mucho tiempo hubo una lucha por 1 mips en las computadoras personales. Ahora, incluso los MK obsoletos, por ejemplo, la familia 8051, cumplen fácilmente este 1 mips. Por lo tanto, tomará exactamente un segundo completar 1,000,000 de operaciones.

Aquí, una solución aparentemente preparada, cómo obtener un retraso de tiempo. Simplemente realice la misma operación un millón de veces. Esto se puede hacer simplemente si esta operación se repite en el programa. Pero el problema es que, además de esta operación, MK por un segundo no puede hacer nada más. ¡Aquí tienes el logro de la ingeniería, aquí tienes mips! ¿Y si necesita una velocidad de obturación de varias decenas de segundos o minutos?

Temporizador: un dispositivo para contar el tiempo

Para evitar tal vergüenza, el procesador no se calentó así, ejecutando un comando innecesario que no haría nada útil, los temporizadores se incorporaron en el MK, por regla general, varios de ellos.Si no entra en detalles, entonces el temporizador es un contador binario que cuenta los pulsos generados por un circuito especial dentro del MK.

Por ejemplo, en la familia MK 8051, se genera un pulso de conteo cuando se ejecuta cada comando, es decir, el temporizador simplemente cuenta el número de instrucciones de máquina ejecutadas. Mientras tanto, la unidad central de procesamiento (CPU) se dedica silenciosamente a la ejecución del programa principal.

Suponga que el temporizador comienza a contar (hay un comando de inicio de contador para esto) desde cero. Cada pulso aumenta el contenido del contador en uno y, en última instancia, alcanza el valor máximo. Después de eso, el contenido del contador se restablece. Este momento se llama "contraflujo". Este es precisamente el final del tiempo de retraso (recuerde la lavadora).

Supongamos que el temporizador es de 8 bits, entonces se puede usar para calcular un valor en el rango 0 ... 255, o el contador se desbordará cada 256 pulsos. Para acortar la velocidad de obturación, es suficiente comenzar el recuento no desde cero, sino desde un valor diferente. Para obtenerlo, es suficiente cargar primero este valor en el contador y luego iniciar el contador (una vez más, recuerde la lavadora). Este número precargado es el ángulo de rotación del relé de tiempo.

Tal temporizador con una frecuencia de operaciones de 1 mips le permitirá obtener una velocidad de obturación de un máximo de 255 microsegundos, pero necesita unos segundos o incluso minutos, ¿qué pasa?

Resulta que todo es bastante simple. Cada desbordamiento del temporizador es un evento que hace que se interrumpa el programa principal. Como resultado, la CPU cambia al subprograma correspondiente, que con extractos tan pequeños puede agregar cualquiera, al menos hasta varias horas e incluso días.

La rutina de servicio de interrupción es generalmente corta, no más de unas pocas docenas de comandos, después de lo cual nuevamente hay un retorno al programa principal, que continúa ejecutándose desde el mismo lugar. ¡Pruebe este extracto con una simple repetición de los comandos sobre los cuales se dijo anteriormente! Aunque, en algunos casos, tienes que hacer exactamente eso.

Para hacer esto, hay un comando NOP en los sistemas de comando del procesador, que simplemente no hace nada, solo lleva tiempo de máquina. Se puede usar para reservar memoria y, cuando se crean retrasos, solo muy cortos, del orden de unos pocos microsegundos.

¡Sí, el lector dirá cómo sufrió! Desde lavadoras directamente hasta microcontroladores. ¿Y qué había entre estos puntos extremos?

¿Qué son los relés de tiempo?

Como ya se mencionó, La tarea principal del relé de tiempo es obtener un retraso entre la señal de entrada y la señal de salida. Este retraso puede generarse de varias maneras. Los relés de tiempo eran mecánicos (ya descritos al principio del artículo), electromecánicos (también basados ​​en un mecanismo de relojería, solo el resorte está enrollado por un electroimán), así como con varios dispositivos de amortiguación. Un ejemplo de dicho relé es el interruptor de tiempo neumático que se muestra en la Figura 1.

Dibujo 1. Relé de tiempo neumático.

El relé consta de un accionamiento electromagnético y un accesorio neumático. La bobina del relé está disponible a voltajes operativos de 12 ... 660 V CA (16 clasificaciones totales) con una frecuencia de 50 ... 60 Hz. Dependiendo de la versión del relé, la velocidad de obturación puede comenzar cuando se dispara o cuando se libera el accionamiento electromagnético.

El tiempo se establece mediante un tornillo que regula la sección transversal del orificio para que el aire salga de la cámara. Los relés de tiempo descritos difieren en parámetros no muy estables, por lo tanto, siempre que sea posible, siempre se utilizan relés de tiempo electrónicos. En la actualidad, tales relés, tanto mecánicos como neumáticos, tal vez solo se puedan encontrar en equipos antiguos, que aún no han sido reemplazados por equipos modernos, e incluso en un museo.

Relés electrónicos de tiempo

Quizás uno de los más comunes fue la serie de relés VL-60 ... 64 y algunos otros, por ejemplo, los relés VL-100 ... 140.Todos estos temporizadores fueron construidos en un chip especializado KR512PS10. La apariencia del relé de línea aérea se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Serie de relés de tiempo VL.

El circuito del relé de tiempo VL - 64 se muestra en la Figura 3.

Figura 3 Esquema del temporizador VL - 64

Cuando se suministra un voltaje a la entrada a través del puente rectificador VD1 ... VD4, el voltaje a través del estabilizador en el transistor KT315A se suministra al chip DD1, cuyo generador interno comienza a generar pulsos. La frecuencia de los pulsos está regulada por una resistencia variable PPB-3B (es la que se muestra en el panel frontal del relé), conectada en serie con un condensador de temporización de 5100 pF, que tiene una tolerancia del 1% y un TKE muy pequeño.

Los pulsos recibidos son contados por un contador con un coeficiente de división variable, que se establece cambiando los terminales del microcircuito M01 ... M05. En el relé de la serie VL, esta conmutación se realizó en la fábrica. La relación de división máxima de todo el contador alcanza los 235,929,600. Según la documentación del microcircuito, a una frecuencia del oscilador maestro de 1 Hz, ¡la velocidad de obturación puede alcanzar más de 9 meses! Según los desarrolladores, esto es suficiente para cualquier aplicación.

El pin 10 del chip END es el final de la velocidad del obturador, conectado a la entrada 3 - ST start - stop. Tan pronto como aparece un voltaje de alto nivel en la salida FIN, el conteo de pulsos se detiene y aparece un voltaje de alto nivel en la novena salida de Q1, que abrirá el transistor KT605 y el relé conectado al colector KT605 se disparará.

Relés de tiempo moderno

Como regla general, se realizan en MK. Es más fácil programar un microcircuito patentado listo para usar, agregar algunos botones, un indicador digital, que inventar algo nuevo, y luego también dedicarse a ajustar el tiempo. Tal relé se muestra en la Figura 4.

Figura 4 Relé de tiempo de microcontrolador

¿Por qué hacer un relevo de tiempo de bricolaje?

Y aunque hay una cantidad tan grande de interruptores horarios, casi para todos los gustos, a veces en casa tienes que hacer algo por tu cuenta, a menudo muy simple. Pero tales diseños a menudo se justifican completa y completamente. Estas son algunas de ellas.

Tan pronto como hayamos examinado el funcionamiento del microcircuito KR512PS10 como parte del relé de línea aérea, tendremos que comenzar a considerar los circuitos aficionados de él. La figura 5 muestra el circuito del temporizador.

Figura 5. Temporizador en el microcircuito KR524PS10.

El microcircuito se alimenta del estabilizador paramétrico R4, VD1 con un voltaje de estabilización de aproximadamente 5 V. En el momento del encendido, el circuito R1C1 genera un pulso de reinicio del microcircuito. Esto inicia el generador interno, cuya frecuencia es establecida por la cadena R2C2 y el contador interno del microcircuito comienza a contar pulsos.

El número de estos pulsos (relación de división del contador) se establece cambiando los terminales del microcircuito M01 ... M05. Con la posición indicada en el diagrama, este coeficiente será 78643200. Este número de pulsos constituye el período completo de la señal en la salida FIN (pin 10). El pin 10 está conectado al pin 3 ST (inicio / parada).

Tan pronto como la salida FIN se establece en un nivel alto (se ha contado medio período), el contador se detiene. Al mismo tiempo, la salida Q1 (pin 9) también establece un nivel alto, que abre el transistor VT1. A través de un transistor abierto, se activa el relé K1, que controla la carga con sus contactos.

Para iniciar el retraso de tiempo, es suficiente apagar y encender brevemente el relé. El diagrama de tiempos de las señales END y Q1 se muestra en la Figura 6.

Figura 6. Diagrama de temporización de las señales END y Q1.

Con los valores de la cadena de sincronización R2C2 indicados en el diagrama, la frecuencia del generador es de aproximadamente 1000 Hz. Por lo tanto, el retraso de tiempo para la conexión indicada de los terminales M01 ... M05 será de aproximadamente diez horas.

Para ajustar esta velocidad de obturación, se debe hacer lo siguiente. Conecte los terminales M01 ... M05 a la posición "Segundos_10", como se muestra en la tabla de la figura 7.

Figura 7. Tabla de configuración del temporizador (haga clic en la imagen para ampliar).

Con esta conexión, gire la resistencia variable R2 para ajustar la velocidad del obturador durante 10 segundos. por cronómetro Luego conecte los terminales M01 ... M05, como se muestra en el diagrama.

Otro diagrama en KR512PS10 se muestra en la Figura 8.

Figura 8 Relé de tiempo de chip KR512PS10

Otro temporizador en el chip KR512PS10.

Para comenzar, prestamos atención al KR512PS10, más precisamente, a las señales END, que no se muestran en absoluto, y a la señal ST, que simplemente está conectada a un cable común, que corresponde a un nivel cero lógico.

Con este encendido, el contador no se detendrá, como se muestra en la Figura 6. Las señales FIN y Q1 continuarán cíclicamente, sin detenerse. La forma de estas señales será un meandro clásico. Por lo tanto, resultó solo un generador de pulsos rectangulares, cuya frecuencia puede ser controlada por una resistencia variable R2, y el factor de división del contador puede establecerse de acuerdo con la tabla que se muestra en la Figura 7.

Los pulsos continuos de la salida Q1 van a la entrada de conteo del contador-decodificador decimal DD2 K561IE8. La cadena R4C5, cuando se enciende, restablece el contador a cero. Como resultado, aparece un nivel alto en la salida del decodificador "0" (pin 3). En las salidas 1 ... 9 niveles bajos. Con la llegada del primer impulso de conteo, un nivel alto se mueve a la salida "1", el segundo impulso establece un nivel alto en la salida "2" y así sucesivamente, hasta la salida "9". Entonces el contador se desborda y el ciclo de conteo comienza de nuevo.

La señal de control resultante a través del interruptor SA1 se puede alimentar al generador de sonido en los elementos DD3.1 ... 4, o al amplificador de relé VT2. La cantidad de tiempo de retraso depende de la posición del interruptor SA1. Con las conexiones de terminal M01 ... M05 indicadas en el diagrama y los parámetros de la cadena de temporización R2C2, es posible obtener demoras que oscilan entre 30 segundos y 9 horas.

Boris Aladyshkin