Управляемый импульсами программный переключатель без активных электронных компонентов

TE Connectivity RT424F24

В этой схеме для реализации программного переключателя, постоянно устойчивого к электрическим помехам, запоминающего свое состояние при отключении питания и потребляющего энергию только в момент перехода из одного состояния в другое, использованы два электромеханических реле

Знаю, знаю – обсуждение программного переключателя на основе реле в эпоху вездесущих микропроцессоров кажется пустой тратой времени. Ведь реле используются уже много лет. Можно ли создать что-то новое из этих давно известных устройств? Я попытался много лет назад, и думаю, что мне это удалось.

Признаю, что этот проект опоздал лет на 70, но думаю, что четкость его структуры и работы заслуживают определенного внимания. Первое, что выделяет его – это тот факт, что, несмотря на выполнение функции логической схемы, в нем не используются активные электронные элементы. Кроме того, несмотря на простую структуру, он обладает функциями гораздо более сложных цифровых систем.

Программный переключатель, построенный на двухобмоточных бистабильных реле, фактически является частью схемы, описанной в статье [1]. В ней автор Томми Тайлер представил схему триггера на основе реле, концепция которой очень похожа на мою идею, представленную в Польское патентное ведомство более 20 лет назад (Рисунок 1).

Эта конструкция создавалась в связи с потребностью в эффективном коммутаторе, который переключался бы импульсом тока и запоминал свое состояние при исчезновении питания, всегда оставаясь устойчивым к сбоям. Основная идея заключалась в том, чтобы использовать тот факт, что обмотки бистабильного реле в состоянии покоя не нуждаются в источнике питания, позволяя накапливать электрический заряд, который может переключать реле.

Поскольку накопленный заряд должен иметь соответствующую полярность и попеременно питать обмотки реле, в качестве переключателя я использовал одну группу контактов реле. Это позволяет току однонаправленно течь через возбужденную обмотку и блокировать пассивную обмотку во время импульса переключения. Конфигурация схемы такова, что благодаря возможности переключать контакты реле в положение, противоположное занимаемому в данный момент, создать электромагнитное поле способна только одна обмотка, несмотря на то, что на обе обмотки подается один и тот же управляющий импульс.

Когда подвижные контакты будут переведены в другое устойчивое положение с помощью заряда, протекающего через выбранную обмотку, низкий потенциал общей точки соединения катушек не позволит накапливаться заряду, необходимому для питания другой обмотки, до тех пор, пока вход не будет разомкнут. Даже кратковременное отпускание кнопки позволит накопить заряд, достаточный для переключения в тот момент, когда управляющий импульс появится снова.

Подобный способ переключения обмоток дает возможность создать бистабильный триггер на основе двух защелок, такой как программный переключатель на Рисунке 2. Схема триггера, построенная в соответствии с описанной выше идеей (Рисунок 1), в режиме ожидания потребляет ток в несколько миллиампер, что при определенных обстоятельствах может рассматриваться как недостаток.

Способ питания цепи хранения заряда, который предложил в своем проекте г-н Тайлер, более экономичен благодаря тому, что в режиме ожидания защелка практически не потребляет ток (если не учитывать утечку конденсаторов). Основной принцип работы остался прежним; таким образом, все преимущества, описанные ранее, а также и упомянутые в этой статье ограничения, могут быть полностью отнесены к схеме программного переключателя, представленной в данной статье.

Ее уникальными особенностями является постоянная устойчивость к помехам и сбоям питания, способность запоминать состояние при отключении питания и нулевое потребление энергии, за исключением коротких отрезков времени зарядки конденсатора и переключения. Представленный здесь переключатель после каждого нажатия нефиксируемой кнопки S1 выполняет следующую последовательность действий: [Активировать M1] > [Деактивировать M1] > [Активировать M2] > [Деактивировать M2] > [Активировать M1] и т. д. Следовательно, его можно использовать для управления устройствами с аналогичными циклами работы, например, приводами ворот или жалюзи.

В схеме на Рисунке 2 две группы контактов этих реле (выводы 11, 12 и 14) используются для управления триггерами. Оставшиеся группы K1 и K2 (выводы 21, 22 и 24) используются для включения и выключения напряжения, питающего электрическую нагрузку. Соединенные друг с другом средние выводы A3 обмоток обоих реле (K1 и K2) образуют общий вход управления переключателем; он активируется путем временного замыкания на землю кнопкой S1.

Поскольку циклы переключения обеих защелок синхронизированы друг с другом, а количество циклов различно, свободные контакты реле задают последовательность подключений. Это позволяет управлять нагрузками M1 и M2 так, как описано выше.

Система не предъявляет строгих требований к номиналам компонентов. Можно использовать двухобмоточные бистабильные реле с различными рабочими напряжениями. Необходимо только выбрать подходящие значения емкости конденсаторов, чтобы запасенной в них энергии хватало для переключения реле. Это легко сделать, проверив, способен ли выбранный конденсатор, заряженный до номинального напряжения реле, переключить его после подключения к катушке.

Сопротивления резисторов тоже некритичны. Увеличение сопротивления приведет к ограничению частоты переключения, уменьшение – к более частой и динамичной реакции. Однако, уменьшая сопротивление, следует помнить, что в тот момент, когда управляющий переключатель S1 замыкает на землю заблокированную обмотку, напряжение должно быть ниже напряжения срабатывания реле.

Источник

Схемы импульсного включения и отключения реле с помощью конденсаторов

Схемы импульсного включения и отключения реле за счет токов заряда или разряда конденсаторов получили распространение на автоматических линиях в машиностроении.

В схеме, приведенной на рис. 1, а, реле К срабатывает при замыкании контакта командного реле KQ за счет тока заряда конденсатора С и возвращается в исходное состояние после окончания заряда. Длительность включенного состояния реле определяется емкостью конденсатора и питающим напряжением.

Резистор R служит для разряда конденсатора С после размыкания контакта KQ. Резистор R выбирается таким, чтобы ток через него был меньше тока удержания реле К. Однако увеличение сопротивления приводит к увеличению времени разряда конденсатора, т. е. длительности паузы между двумя импульсными включениями реле К. Этого недостатка лишена схема рис. 1, б, в которой в цепь резистора с небольшим сопротивлением R введен размыкающий контакт реле KQ.

Для уменьшения паузы можно также использовать схему рис. 1, в, в которой разряд конденсатора С происходит по цепи R2—R1—VD. Однако в этой схеме при небольшом сопротивлении резистора R2 на нем выделяется значительная мощность.

Более совершенной является схема рис. 1, г с вспомогательным реле К2. При замыкании контакта KQ срабатывает основное реле К1, а затем — реле К2, отключающее резистор R в цепи катушки К1. Последнее удерживается некоторое время за счет тока заряда конденсатора С. Реле К2 возвращается при размыкании контакта KQ.

Рис. 1. Схемы импульсного включения реле токами заряда конденсатора

Описанные схемы чувствительны к резким колебаниям питающего напряжения, которые могут приводить к ложным срабатываниям реле. В сетях с нестабильным напряжением рекомендуются схемы импульсного включения реле током разряда конденсатора (рис. 2, а—д).

В схеме рис. 2, а при подаче напряжения питания заряжается конденсатор С. При срабатывании командного реле KQ конденсатор разряжается на обмотку реле К, которое импульсно включается. Резистор R ограничивает зарядный ток конденсатора.

Рис. 2. Схемы импульсного включения и отключения реле токами разряда конденсатора

В схеме рис. 2, б конденсатор С заряжается при срабатывании реле KQ, а разряжается на обмотку выходного реле К после отключения KQ.

В схеме рис. 2, в после включения первого командного реле KQ1 реле К срабатывает и самоблокируется. Когда срабатывает второе командное реле KQ2, реле К возвращается с выдержкой времени, определяемой временем разряда конденсатора С.

Для импульсного включения выходного реле К при отключении командного реле KQ применяют схему рис. 2,г. При срабатывании KQ конденсатор С заряжается по цепи VD1 — R — KQ — С — VD2. Когда реле KQ возвращается, конденсатор разряжается на обмотку реле К, которое импульсно срабатывает.

В схеме рис. 2, д реле К импульсно срабатывает при срабатывании и возврате реле KQ за счет тока заряда и разряда конденсатора С соответственно.

Источник

Реле РВО-П3-22 ACDC24В/AC230В УХЛ4

НАЗНАЧЕНИЕ

Реле времени однокомандное РВО-П3-22 (далее Устройство) предназначено для коммутации электрических цепей с предварительно установленной выдержкой времени и алгоритмом работы.

ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Время работы/задержки включения электромагнитного реле определяется по формуле A x B, где А — значение множителя, устанавливаемого нажимным десятичным переключателем (первая значащая цифра — переключатель сотен, вторая значащая цифра — переключатель десятков, третья значащая цифра — переключатель единиц); В — базовое значение времени выдержки, устанавливаемое DIP переключателем «Выбор диапазона времени t.», расположенным на боковой стороне Устройства. Данный переключатель имеет возможность выбора следующих базовых множителей времени: 0.01 с, 0.1 с, 1 с, 10с, 0.1 мин, 1 мин, 10 мин, 0.1 ч).

Режим работы устройства выбирается DIP переключателем «Выбор диаграммы работы», расположенным на боковой стороне Устройства.

Режимы работы Устройства:

Режим №1 — Работа с паузы (задержка на включение).

При подаче напряжения питания, начинается отсчёт заданного времени, после чего включается электромагнитное реле. Отключение ЭМ-реле происходит одновременно со снятием питания;

Режим №2 — Работа с импульса (задержка на отключение).

При подаче питания происходит включение ЭМ-реле и одновременно начинается отсчет заданного времени работы реле. После отсчета времени происходит отключение реле. Повторное включение реле возможно после снятия/подачи напряжения питания.

Режим №3 — Работа по снятию управляющего сигнала.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. После подачи и последующего снятия управляющего сигнала, происходит включение реле и начинается отсчёт заданного времени. Отсчёт времени не прерывается при получении повторной команды внешнего запуска. Отключение реле происходит после отсчёта заданного времени или при выключении питания. Если по окончании отсчета заданного времени устройство остается под питанием, то реле и счетчик времени переходят в режим ожидания получения и последующего снятия нового управляющего сигнала.

Режим №4 — Работа по подаче управляющего сигнала.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. После подачи управляющего сигнала, происходит включение реле. Отсчёт заданного времени выключения реле начинается после снятия управляющего сигнала. Отсчёт времени не прерывается при получении повторной команды внешнего запуска. Отключение реле происходит после отсчёта заданного времени или при выключении питания. Если по окончании отсчета заданного времени устройство остается под питанием, то реле и счетчик времени переходят в режим ожидания получения нового управляющего сигнала.

Режим №5 — Счетчик импульсов с режимом работы с паузы и возможностью сброса отсчета по управляющему сигналу.

В данном режиме на вход «Y1» подается сигнал от источника импульсов. Вход «Y2» используется для сброса устройства в исходное состояние. Количество импульсов для подсчета задается тремя поворотными переключателями (сотни, десятки и единицы). При подаче питания Устройство начинает подсчет количества поступающих на вход вход «Y1» импульсов. При достижении счетчиком заданного значение реле включается на время равное 100 мс. По истечении данного времени реле автоматически отключается. Повторный отсчет количества импульсов начинается после получения и снятия управляющей команды «Y2». Получение управляющего сигнала вход «Y2» в процессе работы реле приводит к его выключению.

Режим №11 — Работа по снятию управляющего сигнала с прерыванием по повторной команде.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. При подаче и снятии управляющего сигнала, происходит включение реле и начинается отсчёт заданного времени. Если в процессе работы реле поступает повторная команда внешнего запуска, то отсчёт времени отключения прерывается, реле отключается и снова переходит в режим ожидания снятия управляющего сигнала. Отключение реле происходит после отсчёта заданного времени или при выключении питания. Если по окончании отсчета заданного времени устройство остается под питанием, то реле и счетчик времени переходят в режим ожидания получения нового управляющего сигнала.

Режим №12 — Работа по подаче управляющего сигнала с прерыванием по повторной команде.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. При подаче управляющего сигнала, происходит включение реле и начинается отсчёт заданного времени. Если в процессе работы реле поступает повторная команда внешнего запуска, то отсчёт времени отключения сбрасывается, а реле продолжает работать. Таймер отсчета времени отключения реле возобновляет свою работу только после снятия управляющего сигнала и снова переходит в режим ожидания снятия управляющего сигнала. Отключение реле происходит после отсчёта заданного времени или при выключении питания. Если по окончании отсчета заданного времени устройство остается под питанием, то реле и счетчик времени переходят в режим ожидания получения нового управляющего сигнала.

Режим № 19 — Режим работы с паузы с возможностью приостановки таймера и отключения реле по управляющим сигналам.

При подаче напряжения питания, начинается отсчёт заданного времени, после чего включается электромагнитное реле. Отключение ЭМ-реле происходит при отключении питания или при поступлении управляющего сигнала «Y1». Отсчета заданного времени включения реле начинается только после снятия управляющего сигнала «Y1». Если в процессе отсчета заданного времени поступает управляющий сигнал «Y2», то таймер приостанавливается до снятия управляющего сигнала. После снятия сигнала «Y2» отсчет времени возобновляется и реле включается.

Режим № 20 — Режим работы с импульса с возможностью приостановки таймера и включения реле по управляющим сигналам.

При подаче напряжения питания, включается реле и начинается отсчёт заданного времени выключения. Отключение ЭМ-реле происходит по истечении заданного времени или при отключении питания. Повторное включение реле возможно при поступлении управляющего сигнала «Y1», при этом отсчет времени выключения начинается только после снятия сигнала «Y1». Если в процессе отсчета заданного времени поступает управляющий сигнал «Y2», то таймер приостанавливается до снятия управляющего сигнала. После снятия сигнала «Y2» отсчет времени возобновляется и реле выключается по истечении заданного времени.

Режим № 21 — Режим работы с паузы с возможностью начала работы таймера и отключения реле по управляющему сигналу

При подаче питания на устройство отсчет заданного времени задержки включения реле не начинается до момента поступления управляющего сигнала «Y1». Повторное получение управляющего сигнала «Y1» в процессе отсчета не приводит к прерыванию или сбросу отсчета заданного времени задержки включения. По окончании отсчета включается реле. Выключение реле происходит при получении управляющего сигнала «Y1» или при отключении питания. Если отключение реле произошло при получении управляющего сигнала, то одновременно начинается отсчет заданного времени задержки включения. Если в процессе отсчета времени управляющий сигнал снят не будет, то реле включится по окончании отсчета и будет продолжать работать до момента получения нового управляющего сигнала.

Режим № 22 — Режим работы с импульса с возможностью начала работы таймера и включения реле по управляющему сигналу.

При подаче питания на устройство включение реле и отсчет заданного времени его работы не начинается до момента поступления управляющего сигнала «Y1». При получении управляющего сигнала происходит включение реле и начинается отсчет заданного времени его работы. Повторное получение управляющего сигнала «Y1» в процессе отсчета не приводит к отключению реле и прерыванию или сбросу отсчета заданного времени его работы. Выключение реле происходит окончании заданного времени работы реле или при отключении питания. Если в процессе отсчета времени управляющий сигнал снят не будет, то реле выключится по окончании отсчета. Повторное включение реле, в данном случае, возможно будет осуществить только при получении нового управляющего сигнала «Y1».

Режим № 23 — Работа с паузы (задержка на включение) с прерыванием по повторной команде.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. При подаче управляющего сигнала, начинается отсчёт заданного времени. Если в процессе отсчета поступает повторная команда внешнего запуска, то отсчёт времени сбрасывается. Включение реле происходит только после истечения отсчета времени. Отключение реле происходит при выключении питания или при получении нового управляющего сигнала.

Режим № 24 — Работа с импульса (задержка на выключение) с прерыванием по повторной команде.

После подачи питания на устройство, реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. При подаче управляющего сигнала реле включается и начинается отсчёт заданного времени. Если в процессе отсчета поступает повторная команда внешнего запуска, то отсчёт времени сбрасывается, а реле остается включенным. Выключение реле происходит только после полного истечения отсчета времени или при выключении питания. Если на момент выключения реле по истечению времени управляющий сигнал остается активен, то повторное включение реле возможно только после получения нового управляющего сигнала.

Режим №28 — Контроль частоты или скорости с отключением реле по управляющему импульсу.

При включении напряжения питания начинается отсчёт времени задержки на включение. Отсчет сбрасывается по переднему или заднему фронту управляющего импульса. Если пауза между любыми соседними фронтами больше установленной выдержки времени или длительность управляющего импульса больше установленной выдержки времени, то происходит включение реле. Отключение реле и начало нового цикла начинается при подаче очередного управляющего импульса или при выключении питания.

Режим №29 — Контроль частоты или скорости с отключением реле по питанию.

При включении напряжения питания начинается отсчёт времени задержки на включение. Отсчет сбрасывается по переднему или заднему фронту управляющего импульса. Если пауза между любыми соседними фронтами больше установленной выдержки времени или длительность управляющего импульса больше установленной выдержки времени, то происходит включение реле. Поступление управляющих сигналов после включения реле не приводит к его отключению. Отключение реле происходит только при выключении питания устройства.

Режим №30 — Режим отслеживания длительности подачи/прерывания управляющих сигналов.

При подаче питания реле переходит в режим ожидания управляющего сигнала. При поступлении управляющего сигнала начинается отсчет времени включения реле. Если длительность команды внешнего запуска меньше установленного времени, то отсчёт времени будет прерван, а реле не включится. Если длительность управляющего сигнала будет больше заданного времени, то по окончании отсчета времени реле включится. После снятия команды внешнего запуска вновь начинается отсчёт заданного времени (отключения). Если в процессе отсчета повторно поступит управляющий сигнал, то отсчет времени сбросится, а реле останется включенным. Повторный отсчет времени выключения начнется, только после снятия управляющего сигнала. Отключение реле произойдет после истечения заданного времени или при выключении питания.

ВНИМАНИЕ: Перед изменением диапазона выдержки времени или режима работы, устройство необходимо выключить.

Для всех режимов работы устройства в обесточенном состоянии замкнуты контакты 15-16 и 25-26. После подачи напряжения питания включается зелёный индикатор «U». В соответствии с выбранным режимом работы, во время отсчёта выдержки времени зелёный индикатор «U» включается попеременно. При включении исполнительного реле загорается жёлтый индикатор работы реле, при этом замыкаются контакты 15-18 и 25-28.

Для всех режимов работы Устройства контактная группа 25-26/28 может осуществлять работу, как мгновенный контакт. Включение данного режима осуществляется DIP переключателем на боковой стороне Устройства. При включении режима работы «МК» В обесточенном состоянии замкнуты контакты 25-26. После подачи напряжения питания независимо от выбранного режима работы замыкаются контакты 25-28.

• Регулировка диапазона выдержки времени при использовании основных режимов работы от 0,01 с до 165,5 ч;
• Установка множителя выдержки времени нажимным десятичным переключателем;
• 16 режимов работы устройства;
• 2 переключающие группы контактов;
• Индикатор наличия питания и состояния встроенного реле;
• Корпус шириной 22 мм;
• Коммутация тока при активной нагрузке до 8А/АС250В

Напряжение питания подаётся на клеммы «А1»- AC /«+А3»-DC и «А2». При подключении устройства в цепь с постоянным напряжением питания положительный провод подключается к клемме «+А3», отрицательный к «А2». Полярность соблюдать обязательно. Команда внешнего управления подаётся на клемму «Y1» и формируется замыканием сухого контакта «S» между клеммой «Y1» и клеммой «А1»/«+А3»

Дополнительную информацию о параметрах и режимах работы устройства Вы можете найти в паспорте изделия (вкладка «файлы») .

Источник