Что такое реле времени и как оно работает

Русские Блоги

Тактовый период также называется периодом колебаний и определяется как величина, обратная тактовой частоте. Такт — это самая основная и наименьшая единица времени в компьютере. В тактовом цикле ЦП выполняет только одно из самых основных действий. Тактовый период — это количество времени. Тактовый цикл представляет собой самую высокую частоту, которую может работать SDRAM. Меньший такт означает более высокую рабочую частоту.

Тактовый период обратно пропорционален основной частоте тактовых импульсов в цепи синхронизации. Он измеряется минимальным периодом времени повторения действия, а единицей измерения является единица времени. За один такт (время современных невстроенных микропроцессоров обычно короче 1 наносекунды) состояние логического нуля и состояние логической единицы переключаются взад и вперед. Из-за ограничений нагрева и электрических характеристик длительность состояния логического нуля в цикле исторически была больше, чем состояния логической единицы.

Устройство и принцип работы

Конструктивно реле времени состоит из нескольких элементов, число и функции которых могут существенно отличаться в зависимости от типа реле. Общими блоками являются измерительный, блок задержки и рабочий.

• Первый из них представлен электромагнитными катушками, полупроводниковыми элементами, микросхемами, реагирующими на поступающие сигналы электрического тока.
• Блок задержки выполняется часовым механизмом, мостом, электромагнитным или пневматическим демпфером.
• Рабочий элемент представляет собой контакты или выход из аналоговой или цифровой схемы, контролирующих подачу напряжения в те или иные цепи.

В зависимости от конструктивных особенностей конкретной модели будет отличаться и принцип ее работы.

Принцип действия реле времени заключается в создании временного интервала от начала подачи сигнала на реле времени до получения этого сигнала потребителем. Дальнейшие операции и подача питания на рабочий элемент будет коренным образом отличаться в соответствии с типом устройства, поэтому рассматривать принцип действия следует для каждого вида реле времени отдельно.

С электромагнитным замедлением

Конструктивно такое реле времени состоит из электромагнитной катушки, магнитопровода (ярма), подвижного якоря, короткозамкнутой гильзы и блока отключения, которые представлены на рисунке ниже:

Рис. 1: конструкция электромагнитного реле

Принцип работы электромагнитного реле заключается в создании магнитного потока в магнитосердечнике, наводимого от катушки. Магнитный поток притягивает якорь с контактами. Но, в таком режиме работы устройство представляло бы собой обычное промежуточное реле, поэтому для задержки замыкания контактов используется гильза. Она и создает в короткозамкнутом контуре встречный по направленности электромагнитный поток, задерживающий нарастание основного и обуславливающий выдержку временного промежутка.

Как правило, в электромагнитных моделях задержка составляет от 0,07 до 0,15 секунд, работа устройства осуществляется от цепей постоянного тока.

С пневматическим замедлением

Данный тип применяется в станочном оборудовании различных сфер промышленности, в частных случаях встречаются и гидравлические модели. Такое реле времени состоит из рабочей катушки, посаженной на магнитопровод, контактов и пневматической мембраны или диафрагмы, выполняющей роль демпфера.

Рис. 2: конструкция пневматического реле

Принцип работы пневматического реле времени заключается в том, что при подаче напряжения на обмотку в сердечнике возникает магнитный поток, приводящий его в движение. Но моментальная переброска контактов не происходит за счет наличия воздушного промежутка под мембраной. Время задержки включения будет определяться количеством воздуха в демпфере и скоростью его удаления. Для регулировки этого параметра в пневматических моделях предусматривают винт, увеличивающий или уменьшающий объем камеры или ширину выпускного клапана.

С анкерным или часовым механизмом

Конструктивным отличием реле времени с часовым механизмом является наличие пружинного устройства, которое заводится за счет электрического привода или вручную. Замедление срабатывания для него определяется положением замыкающего флажка на циферблате.

Рис. 3: конструкция реле с часовым механизмом

При появлении управляющего сигнала отпускается механизм, и пружина медленно перемещает рабочий элемент, вращающийся по шкале циферблата. При достижении установленной отметки происходит включение нагрузки путем замыкания пары контактов. Пределы выдержки времени можно выбрать специальными зажимами или установкой регулируемой ручки в определенное положение. Конкретный способ управления будет отличаться в зависимости от модели и производителя.

Моторных реле времени

Отличительной особенностью моторных реле является наличие собственного двигателя, который включается в работу вместе с катушкой. Принцип работы такого устройства приведен на рисунке ниже:

Рис. 4: конструкция моторного реле

Напряжение подается на электрическую схему, состоящую из катушки 1 и синхронного двигателя 2. После возбуждения обмоток статора в двигателе его вал приводит в движение систему зубчатой передачи 3 и 4, состоящую, как правило, из нескольких шестеренок. Вращение шестерней моторного реле приводит к механическому нажатию на рычаг, прижимающий контакты. Регулировка диапазона выдержки производится за счет перемещения фиксатора 8.

Электронных реле времени

Современные электронные реле представляют собой автоматический выключатель, принцип подачи сигнала с выхода которого регулируется настройкой R – C цепочки, параметрами микросхем или полупроводниковых элементов. Наиболее простым вариантом является совместная работа конденсатора и резистора, приведенная на рисунке ниже:

Рис. 5: принцип логической цепочки электронного реле

В зависимости от соотношения омического сопротивления резистора и емкости конденсатора, время заряда последнего и будет определять подачу напряжения питания в электронном устройстве. В данном примере приведен простейший вариант времязадающей цепочки, современные модели могут содержать более сложные структуры, включающие несколько R – C ветвей или их комбинации с транзисторами, мостами и другими элементами. Электронные модели обладают рядом весомых преимуществ, в сравнении с другими типами реле:

• Сравнительно меньшие размеры;
• Высокая точность срабатывания;
• Широкий диапазон регулировки – от десятых долей секунд до часов или суток;
• Автоматическое управление – удобная система программирования и ее визуальное отображение на дисплее.

Эти преимущества обуславливают повсеместное вытеснение электронными реле других устаревших моделей.

Цикличных

Под цикличными реле времени подразумевают такие устройства, которые выдают управляющий сигнал через какой-либо заданный промежуток времени (для подогрева чайника, открытия окон сутра, включения сигнализации на ночь и т.д.). Такое автоматическое включение имеет определенный сценарий, повторяющийся через какой-либо промежуток времени, из-за чего эту группу устройств также называют сценарными выключателями. Ранее циклическое включение осуществлялось посредством механического пружинного устройства, сегодня эта функция перешла к микропроцессорным элементам. Электронные таймеры находят широкое применение в самых различных сферах, некоторые из которых приведены на рисунке:

Рис. 6: сфера применения цикличных реле

Устройства ввода, вывода, хранения и обработки информации

Основные и дополнительные устройства (в свою очередь) делятся на неск. категорий (в зависимости от своей основной функции/цели использования):

• устройства ввода : отвечают за получение компьютером информации от вас. Сюда относятся: микрофон, клавиатура, мышь, сканер, веб-камера, граф. планшет и т.д.;
• устройства вывода : отвечают за предоставление информации вам (монитор, колонки, принтер и пр.);
• устройства для хранения информации : диски (HDD, SSD), флешки, ОЗУ. Обратите внимание, что ОЗУ — это кратковременная память (как только ПК будет выключен — вся информация из ОЗУ будет удалена), а диски и флешки — долговременная память (можно записать информацию и хранить ее годами). Сколько служат жесткие диски, флешки, дискеты, DVD-диски;
• устройства для обработки информации : процессор, видеокарта*.

Слайд 2 — устройство ввода, вывода, хранения и обработки информации

На транзисторах

Транзисторная схема наиболее легкая в сборке, менее затратная из всех вариантов. Самая простая включает всего 8 элементов, которые можно разместить без платы, спаяв между собой. Часто такое простое реле времени создают и применяют для освещения: после нажатия тумблера лампа горит заданный промежуток времени, потом сама выключается.

• э/м реле 250 В, 5 А, допускаются параметры выше;
• транзистор КТ973А, подойдут также подобные, например, 973Б;
• диод КД105Б или иной подходящий;
• микропереключатель («микрик», кнопочка или с бегунком);
• резисторы 3 шт.: на 100 Ом; 2.2 мОм и переменный на 820 Ом (ним будет регулироваться временная пауза);
• конденсатор 3300 мкФ, 25 В.

Самоделку можно использовать, например, для включения вентиляции в гараже.

1. Исходная позиция перекл. S1 — «выкл». Конденсатор C1 пока разряжен и когда первый элемент переключат в другое положение, стартует его зарядка.
2. Транз. VT1 пока открыт, поскольку ток заряженного C1 течет сквозь его базу. При зарядке он понижается и VT1 через небольшой промежуток выходит из насыщения (из состояния, когда сопротивление «эмиттер-коллектор» наименьшее, вхождение в насыщение составных транзисторов как бы не происходит).
3. Ток коллектора VT1 падает быстрее, в момент, его нехватки, чтобы исполнительный расцепитель K1 держал контакты K1.1 сомкнутыми, они расцепляются.
4. Для нового запуска реле переводят переключатель в позицию «выкл.», чтобы конденсатор разрядился и через 5–10 сек. — «вкл.» Продолжительность задержки зависит от емкости данного элемента (чем она выше, тем дольше пауза) и от положения регулятора подстроечного резистора R1 (возрастает сопротивление — длиннее пауза). Диод VD1 предназначен для защиты транз. VT1.

Простая сборка на одном биполярном транзисторе

Запчасти для реле задержки выключения 12 вольт:

• э/м расцепитель 10 А, 250 В;
• конденсатор 3.3 мФ, 25 В;
• диод КД105Б (или аналог);
• резисторы: 1 кОм; от 1 до 100 Ом, в нашем случае 18 Ом;
• переключатель.

Мультиметром определяем выводы диода:

Определяем сопротивление релейной обмотки. Соотношение напряжения питания к ней не должно превышать макс. тока на коллекторе Iкmax примененного транз. (КТ315 Iкmax=100 мА=0.1 А).

Мультиметром проверяем транзистор:

Далее, самодельное на 12 В реле времени конструируется по схеме:

Сборка поэтапно в иллюстрациях:

Вот еще подобные чрезвычайно простые схемы (у первой задержка от 2 сек. до 9 мин. 20 сек.):

Как работает

Алгоритм для первой описанной нами схемы (он же подобный и у других, анализируемых в разделе):

1. Перекл. S1 в позиции зарядки — конд. C1 аккумулирует энергию через резистор R1 (не должно быть слишком низкое количество Ом).
2. При «полном» C1 «микрик» переводят в «вкл.» — он начинает разряжаться через резистор R2 и транзисторную базу VT1.
3. Пока идет разрядка, контакты реле сомкнутые. Когда ток становится достаточно слабым — размыкаются.

Элементарный эффективный вариант с задержкой 10 мин

Рассматриваемый дальше вариант расценивается пользователями как один из лучших среди простых самоделок такого типа.

Задержка — 10 мин. Можно обойтись без платы. Регулировка — стандартным резист. R1, управляют изделием контактами. Можно также создать площадку, макет ниже:

С двумя транзисторами, также и для включения нагрузки

В схеме есть 2 транзистора:

• первый (Б1) — регулировка, управление паузой. Запускает таймер;
• второй — электронный ключ, активация и отключение питания обслуживаемого прибора.

Сложность состоит в подборе сопротивления R3. Нам потребуется такое, чтобы реле смыкалось только при поступлении импульса от Б2. Обратная активация нагрузки происходит только при сработке Б1, подбирать данный параметр надо экспериментально.

Классификация и типы синхронизации триггеров

Триггеры делятся на два больших класса:

• асинхронные;
• синхронные (тактируемые).

Принципиальное различие между ними в том, что у первой категории устройств уровень выходного сигнала меняется одновременно с изменением сигнала на входе (входах). У синхронных триггеров изменение состояния происходит только при наличии сихронизирующего (тактового, стробирующего) сигнала на предусмотренном для этого входе. Для этого предусмотрен специальный вывод, обозначаемый буквой С (clock). По виду стробирования синхронные элементы делятся на два класса:

• динамические;
• статические.

У первого типа уровень выхода меняется в зависимости от конфигурации входных сигналов в момент появления фронта (переднего края) или спада тактового импульса (зависит от конкретного вида триггера). Между появлением синхронизирующих фронтов (спадов) на входы можно подавать любые сигналы, состояние триггера не изменится. У второго варианта признаком тактирования является не изменение уровня, а наличие единицы или нуля на входе Clock. Также существуют сложные триггерные устройства, классифицируемые по:

• числу устойчивых состояний (3 и более, в отличие от 2 у основных элементов);
• числу уровней (также более 3);
• другим характеристикам.

Сложные элементы имеет ограниченное применение в специфических устройствах.

Шина управления

По шине управления передаются сигналы такие, например, как сигналы чтения, записи, готовности, определяющие характер обмена информацией по магистрали.

Сигналы управления определяют, какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами. Кроме того, каждое внешнее устройство, которому нужно обратиться к процессору, имеет на этой шине собственную линию.

Когда периферийное устройство «хочет обратиться» к процессору, оно устанавливает на этой линии специальный сигнал (сигнал прерывания), заметив который, процессор прерывает выполняемые в этот момент действия и обращается (командой чтения или записи) к устройству.

Синхронизация времени по схеме T-Sync

В приемниках NovAtel предусмотрена возможность приема внешних стробов с частотой 5 или 10 МГц и 1PPS для синхронизации внутренних часов с этими сигналами. После отключения/включения питания или перезагрузки T-Sync позволяет внутренним часам приемника повторно надежно синхронизироваться с внешними устройствами. При повторной инициализации приемника смещения по времени не произойдет.

При выборе ГНСС оборудования для задач временной синхронизации нужно учесть следующие аспекты:

• требования к точности решения;
• наличие сигналов ГНСС в месте эксплуатации;
• скорость (дискретность) решения;
• непрерывность получения данных;
• возможность экспорта данных;
• стоимость системы;
• возможные ограничения при установке системы;
• тип решения — в реальном времени и/или постобработка.

Видео описание

Таймер механический включения и выключения освещения в аквариуме.

В первом случае при сбое электропитания возможно возникновение проблем. Однако такие таймеры могут работать очень долго, не требуя к себе особого внимания. Устройства, использующие аккумулятор, обладают значительной степенью автономности, но действуют в течение ограниченного времени, до тех пор, пока заряд не закончится.

Для каждого такого устройства на практике устанавливается определённый режим работы. Важно, чтобы тот, который необходим владельцу был предусмотрен для этого прибора. Наиболее распространёнными являются следующие:

• Таймер универсального назначения позволяет планировать алгоритмы работы в широких пределах.
• Может быть использована случайная коммутация.
• Применяется обратный отсчёт времени.
• Ведётся астрономический отсчёт.
• Использование недельных ритмов. Например, если требуется регулярно выполнять действия в определённые дни недели.
• Действия на основе суточных ритмов.

Когда говорят об астрономическом отсчёте речь идёт о таймере для включения света с наступлением тёмного времени суток. При этом прибор отслеживает продолжительность дня в течение года. Каждый раз включение света происходит тогда, когда в этом появляется необходимость.

Устройства можно классифицировать в зависимости от применяемого способа монтажа. Могут использоваться следующие варианты:

• монтаж с использованием DIN-рейки;
• стационарные таймеры;
• выполнение монтажа в распределительном щите;
• установка таймера совместно с розеткой.

При приобретении нужно учитывать класс защищённости прибора от внешних условий. Также важно принимать во внимание мощность подключаемых к таймеру приборов.

Изменение импульса тела

Как определить изменение импульса тела? Необходимо найти численное значение импульса в один момент времени, затем импульс через промежуток времени. От второй найденной величины отнять первую. Внимание! Вычитать надо вектора, а не числа

. То есть из второго вектора импульса отнять первый вектор. Смотрите вычитание векторов.

Оценить среднюю силу со стороны пола, действующую на мяч во время удара.

1) Во время удара на мяч действуют две силы: сила реакции опоры, сила тяжести.

Сила реакции изменяется в течение времени удара, поэтому возможно найти среднюю силу реакции пола.