Kaip padaryti „pasidaryk pats“ laiko estafetę

Kas yra laiko relė? Veiksmo algoritmas laiko relė pakankamai paprasta, bet kartais tai gali sukelti susižavėjimą. Jei prisimintume senas skalbimo mašinas, kurios meiliai buvo vadinamos „kibiru su varikliu“, tada laikmačio veiksmas buvo labai aiškus: jie pasuko rankenėlę keliomis erkėmis, kažkas pradėjo varvėti viduje, o variklis užvedė.

Kai tik rankenos rodyklė pasiekė nulinę skalės skalę, plovimas baigėsi. Vėliau pasirodė automobiliai su dviem laikmačiais - plovimu ir verpimu. Tokiose mašinose laiko relės buvo pagamintos metalinio cilindro pavidalu, kuriame laikrodžio mechanizmas buvo paslėptas, o išorėje buvo tik elektriniai kontaktai ir valdymo rankenėlė.

Šiuolaikinės skalbimo mašinos - automatinės mašinos (su elektroniniu valdymu) taip pat turi laiko relę, todėl tapo neįmanoma jos padaryti kaip atskirą elementą ar dalį valdymo skydelyje. Visi laiko uždelsimai gaunami programiškai, naudojant valdymo mikrovaldiklį. Atidžiai pažiūrėjus į automatinės skalbimo mašinos ciklą, vėlavimų skaičiaus tiesiog neįmanoma suskaičiuoti. Jei visi šie laiko atidėliojimai būtų atlikti laikantis pirmiau minėto laikrodžio mechanizmo, tada skalbimo mašinos korpuse tiesiog nebūtų pakankamai vietos.

Laiko estafetė jie naudojami ne tik skalbimo mašinose, pavyzdžiui, mikrobangų krosnelėse, dėl vėlavimo reguliuojamas ne tik veikimo laikas, bet ir šildymo galia. Tai atliekama taip: radijo dažnio įtampa įsijungia 5 sekundes ir išjungiama 5 sekundes. Vidutinė šildymo galia šiuo atveju yra 50%. Norint gauti 30% galios, pakanka 3 sekundes įjungti radijo dažnį. Atitinkamai, išjungtoje būsenoje aukšto dažnio lemputė yra 7 sekundes. Žinoma, šie skaičiai gali būti skirtingi, pavyzdžiui, 50 ir 50 arba 30 ir 70, tik čia parodytas HF įjungimo ir išjungimo laiko santykis.

Paminėtos senos skalbimo mašinos pateikiamos dėl priežasties. Štai šiame pavyzdyje galite net pamatyti rankomis pajusti, kaip veikia laiko relė.

Pasukant švaistiklį pagal laikrodžio rodyklę yra ne kas kita, kaip užrakto greitis. Pavara (elektros variklis) iškart įjungiama. Užrakto greitis, šiuo atveju minutėmis, nustato rankenos sukimosi kampą. Taigi, vienu metu atliekami du veiksmai: įkeliama ekspozicijos trukmė ir iš tikrųjų pradedamas pats laiko atidėjimas. Pasibaigus nustatytam laikui, pavara išjungiama. Visos laiko relės ar laikmačiai veikia net apytiksliai, net tie, kurie yra paslėpti viduje mikrovaldikliai (MK).

Nuo laikrodžių gamybos iki elektronikos

Kaip gauti laiko atidėjimą naudojant MK

Šiuolaikinio MK greitis yra labai didelis, iki kelių dešimčių mylių (milijonai operacijų per sekundę). Atrodo, kad ne taip seniai vyko kova dėl 1 mylių asmeniniuose kompiuteriuose. Dabar net pasenę MK, pavyzdžiui, 8051 šeima, lengvai įvykdo šį 1 mylią. Taigi 1 000 000 operacijų užtruks lygiai vieną sekundę.

Čia, atrodo, paruoštas sprendimas, kaip gauti laiko atidėjimą. Tiesiog atlikite tą pačią operaciją milijoną kartų. Tai galima padaryti gana paprastai, jei ši operacija yra programoje. Tačiau bėda ta, kad be šios operacijos MK sekundę negali padaryti nieko daugiau. Čia jūs turite inžinerijos laimėjimą, čia turite "mips"! O jei jums reikia kelių dešimčių sekundžių ar minučių užrakto greičio?

Laikmatis - prietaisas laiko skaičiavimui

Norėdami išvengti tokio gėdinimo, procesorius ne tik pats sušildavo, vykdydamas nereikalingą komandą, kuri nepadarytų nieko naudingo, laikmačiai buvo įmontuoti į MK, kaip taisyklė, kelis iš jų.Jei nesigilinsite į detales, tada laikmatis yra dvejetainis skaitiklis, kuris skaičiuoja impulsus, kuriuos sukuria speciali grandinė MK viduje.

Pavyzdžiui, MK šeimoje 8051 skaičiuojamas impulsas, kai vykdoma kiekviena komanda, t. laikmatis tiesiog suskaičiuoja įvykdytų mašinų nurodymų skaičių. Tuo tarpu centrinis procesorius (CPU) ramiai užsiima pagrindinės programos vykdymu.

Tarkime, kad laikmatis pradeda skaičiuoti (tam yra priešinio starto komanda) nuo nulio. Kiekvienas impulsas padidina skaitiklio turinį vienu ir galiausiai pasiekia maksimalią vertę. Po to prekystalio turinys iš naujo nustatomas. Šis momentas vadinamas „kovos perpildymu“. Tai tiksliai baigiasi vėlavimo laikas (atsiminkite skalbimo mašiną).

Tarkime, kad laikmatis yra 8 bitų, tada jį galima naudoti apskaičiuojant reikšmę 0 ... 255 intervale, arba skaitiklis perpildys kiekvieną 256 impulsą. Kad ekspozicija būtų trumpesnė, užtenka skaičiuoti ne nuo nulio, o nuo kitos vertės. Norėdami jį gauti, pakanka pirmiausia įkelti šią vertę į skaitiklį, o tada paleisti skaitiklį (dar kartą atsiminkite skalbimo mašiną). Šis iš anksto įkeltas skaičius yra laiko relės sukimosi kampas.

Toks laikmatis, kurio operacijų dažnis yra 1 mylios, leis jums gauti maksimalų 255 mikrosekundžių išlaikymą, tačiau jums reikia kelių sekundžių ar net minučių, ką turėtumėte daryti?

Pasirodo, viskas yra gana paprasta. Kiekvienas laikmačio perpildymas yra įvykis, dėl kurio pagrindinė programa nutraukiama. Dėl to centrinis procesorius pereina į atitinkamą paprogramę, kuri iš tokių mažyčių ištraukų gali papildyti bet kurią, bent iki kelių valandų ir net dienų.

Nutraukti aptarnavimo rutiną paprastai būna trumpai, ne daugiau kaip keliasdešimt komandų, po to vėl grįžtama prie pagrindinės programos, kuri ir toliau vykdoma iš tos pačios vietos. Išbandykite šią ištrauką paprasčiausiai pakartodami komandas, apie kurias buvo pasakyta aukščiau! Nors kai kuriais atvejais jūs turite tai padaryti.

Norėdami tai padaryti, procesoriaus komandų sistemose yra NOP komanda, kuri tiesiog nieko nedaro, užima tik mašinos laiką. Tai gali būti naudojama atminčiai rezervuoti, o sukuriant tik labai trumpus vėlavimus - kelių mikrosekundžių tvarka.

Taip, skaitytojas pasakys, kaip jis kentėjo! Nuo skalbimo mašinų tiesiai iki mikrovaldiklių. O kas buvo tarp šių kraštutinių taškų?

Kas yra laiko relės?

Kaip jau minėta, Pagrindinė laiko relės užduotis yra gauti uždelsimą tarp įvesties signalo ir išėjimo signalo. Šį vėlavimą galima sukurti keliais būdais. Laiko relės buvo mechaninės (jau aprašytos straipsnio pradžioje), elektromechaninės (taip pat pagrįstos laikrodžio rodykle, tik spyruoklė apvyniota elektromagnetų pagalba), taip pat su įvairiais slopinimo įtaisais. Tokios relės pavyzdys yra pneumatinis laiko jungiklis, parodytas 1 paveiksle.

Piešimas 1. Pneumatinė laiko relė.

Relę sudaro elektromagnetinė pavara ir pneumatinis priedas. Relės ritę galima naudoti esant 12 ... 660 V kintamajai įtampai (viso 16 vardinių dažnių), kurių dažnis yra 50 ... 60Hz. Priklausomai nuo relės versijos, užrakto greitis gali prasidėti arba tada, kai jis suveikia, arba kai paleidžiama elektromagnetinė pavara.

Laikas nustatomas varžtu, reguliuojančiu skylės, skirtos orui išeiti iš kameros, skerspjūvį. Aprašytos laiko relės skiriasi nelabai stabiliais parametrais, todėl, kur įmanoma, visada naudojamos elektroninės laiko relės. Šiuo metu tokias reles, tiek mechanines, tiek pneumatines, galima rasti tik senovinėje įrangoje, kuri dar nebuvo pakeista šiuolaikine įranga, ir netgi muziejuje.

Elektroninės laiko relės

Turbūt viena iš labiausiai paplitusių buvo VL-60 ... 64 estafetės ir kai kurios kitos, pavyzdžiui, VL-100 ... 140 relės.Visi šie laikmačiai buvo sukurti ant specializuoto lusto KR512PS10. Oro linijos relės išvaizda parodyta 2 paveiksle.

2 pav. Laiko relės serija VL.

Laiko relės VL-64 grandinė parodyta 3 paveiksle.

3 pav Laikmačio VL - 64 schema

Kai į įvestį tiekiama įtampa per lygintuvo tiltelį VD1 ... VD4, įtampa per stabilizatorių ant tranzistoriaus KT315A tiekiama į DD1 lustą, kurio vidinis generatorius pradeda generuoti impulsus. Impulsų dažnį reguliuoja kintamasis rezistorius PPB-3B (jis yra tas, kuris rodomas relės priekiniame skydelyje), sujungtas nuosekliai su 5100 pF laiko kondensatoriumi, kurio tolerancija yra 1%, o labai mažas TKE.

Gauti impulsai suskaičiuojami skaitikliu su kintamu padalijimo koeficientu, kuris nustatomas perjungiant mikroschemos M01 ... M05 gnybtus. VL serijos relėje šis perjungimas buvo atliktas gamykloje. Maksimalus viso skaitiklio padalijimo koeficientas siekia 235 929 600. Remiantis mikro grandinės dokumentais, pagrindinio generatoriaus 1 Hz dažniu, užrakto greitis gali siekti daugiau nei 9 mėnesius! Kūrėjų teigimu, to visiškai pakanka bet kuriai programai.

10 „END“ lusto kaištis yra užrakto greičio pabaiga, prijungta prie 3 įėjimo - ST start-stop. Kai tik END išvestyje pasirodys aukšto lygio įtampa, impulsų skaičiavimas sustos, o 9-oje Q1 išvestyje pasirodys aukšto lygio įtampa, kuri atidarys KT605 tranzistorių, o relė, prijungta prie KT605 kolektoriaus, suges.

Šiuolaikinės relės

Paprastai gaminami MK. Lengviau užprogramuoti paruoštą patentuotą mikroschemą, pridėti keletą mygtukų, skaitmeninį indikatorių, nei sugalvoti ką nors naujo, tada tiksliai suderinti laiką. Tokia relė parodyta 4 paveiksle.

4 pav Mikrovaldiklio laiko relė

Kodėl reikia daryti „pasidaryk pats“ laiko estafetę?

Ir nors yra labai daug laiko jungiklių, beveik kiekvienam skoniui, kartais namuose turite padaryti ką nors savo, dažnai labai paprastą. Tačiau tokie dizainai dažnai visiškai ir visiškai pateisina save. Štai keletas iš jų.

Kai tik mes ištyrėme KR512PS10 mikroschemų veikimą kaip oro linijos relės dalį, turėsime pradėti svarstyti apie mėgėjų grandines. 5 paveiksle parodyta laikmačio grandinė.

5 paveikslas. Laikmatis ant KR524PS10 mikroschemos.

Mikroschema maitinama iš parametrinio stabilizatoriaus R4, VD1, kurio stabilizacijos įtampa yra apie 5 V. Įjungimo metu R1C1 grandinė sukuria mikrotraumos atstatymo impulsą. Tai paleidžia vidinį generatorių, kurio dažnį nustato grandinė R2C2, o vidinis mikroschemos skaitiklis pradeda skaičiuoti impulsus.

Šių impulsų skaičius (skaitiklio dalijimosi santykis) nustatomas perjungiant mikroschemos M01 ... M05 gnybtus. Diagramoje nurodytoje padėtyje šis koeficientas bus 78643200. Šis impulsų skaičius sudaro visą signalo periodą išėjimo pabaigoje (10 kaištis). 10 kaištis yra prijungtas prie 3 kaiščio ST (paleidimas / sustabdymas).

Kai tik END išėjimas nustatomas aukštu lygiu (buvo suskaičiuotas pusė laikotarpio), skaitiklis sustos. Tuo pačiu metu išėjimas Q1 (9 kaištis) taip pat nustato aukštą lygį, kuris atidaro tranzistorių VT1. Per atvirą tranzistorių įjungiama relė K1, kuri kontroliuoja apkrovą savo kontaktais.

Norint vėl pradėti laiką, pakanka trumpam išjungti ir vėl įjungti relę. END ir Q1 signalų laiko schema parodyta 6 paveiksle.

6 pav. END ir Q1 signalų laiko schema.

Esant diagramoje nurodytoms R2C2 laiko grandinės reikšmėms, generatoriaus dažnis yra apie 1000 Hz. Taigi nurodyto gnybtų M01 ... M05 prijungimo laiko atidėjimas bus apie dešimt valandų.

Norėdami tiksliai sureguliuoti šią ekspoziciją, atlikite šiuos veiksmus. Prijunkite gnybtus M01 ... M05 prie padėties "Sekundės_10", kaip parodyta lentelėje paveikslėlyje 7.

7 paveikslas. Laikmačio nustatymo lentelė (paspauskite ant paveikslėlio, kad padidintumėte).

Naudodamiesi šia jungtimi, pasukite kintamąjį rezistorių R2, kad sureguliuotumėte užrakto greitį 10 sekundžių. chronometru. Tada prijunkite gnybtus M01 ... M05, kaip parodyta diagramoje.

Kita KR512PS10 schema parodyta 8 paveiksle.

8 pav Lusto laiko relė KR512PS10

Kitas laikmatis ant „KR512PS10“ lusto.

Norėdami pradėti, atkreipkime dėmesį į KR512PS10, tiksliau, į END signalus, kurie iš viso nerodomi, ir ST signalą, kuris yra tiesiog prijungtas prie bendro laido, kuris atitinka loginį nulinį lygį.

Įjungus šį laiką skaitiklis nesustos, kaip parodyta 6 paveiksle. END ir Q1 signalai tęsis cikliškai, nesustodami. Šių signalų forma bus klasikinis vingis. Taigi pasirodė tik stačiakampių impulsų generatorius, kurio dažnį galima valdyti kintamu rezistoriumi R2, o skaitiklio padalijimo koeficientą galima nustatyti pagal 7 paveiksle pateiktą lentelę.

Nuolatiniai impulsai iš Q1 išėjimo eina į dešimtainio skaitiklio - dekoderio DD2 K561IE8 skaičiavimo įvestį. Įjungus „R4C5“ grandinę skaitiklis atsistato į nulį. Dėl to dekoderio „0“ išvestyje (3 kaištis) pasirodo aukštas lygis. Išėjimuose 1 ... 9 žemas lygis. Gavus pirmąjį skaičiavimo impulsą, aukštas lygis pereina prie išvesties „1“, antrasis impulsas nustato aukštą lygį prie išėjimo „2“ ir panašiai, iki išėjimo „9“. Tada skaitiklis perpildomas ir skaičiavimo ciklas prasideda iš naujo.

Gautas valdymo signalas per jungiklį SA1 gali būti perduodamas garso generatoriui ant elementų DD3.1 ... 4 arba relės stiprintuvui VT2. Laiko uždelsimas priklauso nuo jungiklio SA1 padėties. Esant gnybtų jungtims M01 ... M05, nurodytoms diagramoje ir R2C2 laiko grandinės parametrams, galima gauti vėlavimą nuo 30 sekundžių iki 9 valandų.

Borisas Aladyshkinas