时刻继电器在工控中的运用

　　导言

　　时刻继电器从属低压电器范畴,如按分类应归入低压电器机电式操控电器类,是主动操控系统中常用的一种机床电器。就其开展史可追溯到70年代,由原传统的电动式时刻继电器或用RC充电电路以及单结晶体管所完结的延时触发时刻操控电路,至今已开展到广泛运用通用的CMOS集成电路以及用专用延时集成芯片组成的多延时功用(通电延时、接通延时、断电延时、断开延时、往复延时、距离守时等)、多设定办法(电位器设定、数字拨码开关、按键等)、多时基挑选(0.01s、1s、1m、1h等)、多作业形式、LED显现的时刻继电器。因为其具有延时精度高、延时规模广、在延时过程中延时显现直观等许多长处,是传统时刻继电器所不能比较的,故在如今主动操控范畴里已根本代替传统的时刻继电器。

　　国内尽管时刻操控器起步较晚,但在时刻继电器范畴也有了长足的开展,近几年跟着我国电子技术的不断开展和国内专用时刻继电器芯片的很多研发及运用,在很大程度上使国内的时刻继电器不管外观以及产品功用上都有较大的开展。特别在专用芯片的基础上又选用了芯片掩膜技术,将继电器的中心部分掩膜在印制电路板上,使时刻继电器从LED数码显现改为LCD液晶显现,再加上遍及选用SMD贴片电子元器材,使产品外观体积更趋小型化,产品功用愈加安稳,用户在运用时可经过面板外设的拨码或功用按键进行时刻或操控办法的预置,从详细运用上有些产品根本上可与国外产品进行同等交换。

　　典型时刻继电器线路

　　该延时电路的中心IC是由14位二进制串行计数器/分频器构成,IC内部由振动器和14级分频器组成,振动器部分可由电阻Rt和电容Cr构成振动器,发生固定的振动频率,主振发生的矩形波可进入14级分频器,并经过10个输出端得到不同的分频系数(分频最小可得到16分频Q4,最大可得到16384分频Q14),便可得到所需的守时操控。待分频延时抵达后,输出端的高电平使驱动电路三极管导通作业,然后使履行继电器作业,相应的延时触点对所需外围线路进行守时操控,IC振动也随输出的高电平经V6使之停振。发光管V1也随继电器一起作业,起到延时抵达指示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 通用CMOS电路构成的电路

　　集成的公共清零端Cr在电路上电的一起由C4、R3组成的 微分电路上发生瞬间尖脉冲,使计数器的输出端复位清零,并一起使振动停振。待上电瞬间完毕后,振动器开端振动作业,电路即进入分频延时作业状况。

　　振动频率f 与RC有以下近似联系f=1/2.2Rt·Cr(Vdd=10V)。如考虑振动器的安稳性,削减因为器材参数的差异而引起的振动周期的改变Rs>Rt(Rs=10Rt时,振动周期根本上不随Vdd的改变而改变)为确保振动能可靠起振。在挑选Rt与Ct时应留意其条件,Rt>1KΩ,Cr>1000pf,不然很难确保振动电路可靠起振。

　　在实践运用的时刻继电器,往往需求操控时刻接连可调,为确保时刻可调,则振动回路Rt可挑选线性较好X型可调电位器。延时电容可挑选安稳性好的CBB聚丙烯电容,时刻继电器标牌延时刻度可根据所挑选的可调电位器机械行程的偏转视点来定,然后使设守时刻值(标牌刻度示值)与实践延时值相吻合,以削减设定差错。

　　譬如要设置10s,可将Rt挑选1MΩ可调电位器,Ct可挑选104 pF,输出分频端从Q10引出,则最大延时值为11S,因集成是在时钟脉冲下降沿的效果下作增量计数,则最大延时时刻Tmax=2 n-1 · t= 2 10-1 ·2·2· RtCt= 2 9 ·2·2· 106×104×10-12 =11s。

　　该专用芯片选用CMOS工艺,具有微功耗,抗搅扰才干强(内部选用硬件编程),外配石英振动器,多种时基挑选,具有通电延时和距离守时两种作业形式。4位延时设定,具有BCD码输出,可配译码器LED数码管驱动显现延时时刻。具有延时精度高、显现直观、延时设定便利等长处。现有逐渐代替惯例的CMOS计时分频集成电路的趋势。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 时刻专用芯片构成的电路

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 Y-△电动机操控线路

　　在专用芯片OSC1、OSC2、OSC3外接晶振以及电阻构成并联晶体振动器发生32768Hz主脉冲,主脉冲别离进入芯片内置的时序电路和分频器时基挑选电路,使之发生时序脉冲,并在P1、P2、P3、P4输出BCD码,P5发生相应的秒脉冲。P5发生的秒脉冲在配相应的元器材后可反映时刻继电器的作业状况,当延时来届时,秒脉冲可使线路的LED发光管处于闪耀状况,待延时抵达后,LED为常亮状况,而在此刻,D1、D2、D3、D4发生方位显现扫描脉冲以及时基脉冲。

　　时刻设置可经过SA1、SA2、SA3、SA4拨码开关进行个、十、百、千的“8、4、2、1”设定至芯片寄存器中,以备在芯片内部比较电路中进行比较。K3与K4别离可设定作业形式和时基挑选,并将设定输入到芯片内部作业形式寄存器和时基寄存器中,在芯片外部配相应的电源和7段锁存译码驱动器,则可显现延时值。当延时显现值与拨码设定值相吻合后,芯片内部所设定的比较电路作业使芯片OUT输出高电平来驱动三极管V1导通,然后使履行继电器吸合作业,延时触头对外围线路进行操控。

　　别的,该专用芯片有7种时基供挑选,别离由D1、D2、D3与P5构成相应的二进制码来进行设定。设定挑选时基可用契合下述二进制码的特制拨码开关完结,以便利用户的时基挑选。如用户有特别需求,片1 GATE还具有累加计时功用,在低电平时分频器接连作业,当接入高电平时计数器分频器暂停作业。当外接变成低电平后,计时显现又可在原计时显现基础上累加计时,然后可完结累加计时功用。图2中开关K2可完结此功用。

　　K3为作业形式挑选,当K3接通时,时刻继电器的作业形式为距离守时,也便是当时刻继电器接通作业电源后,芯片OUT输出端先输出高电平,致使内部履行继电器作业,待所设定的延时抵达后OUT无高电平输出,履行继电器开释;如K3不接通,时刻继电器为惯例的通电延时型,作业状况与距离守时相反。

　　总归,针对时刻继电器的作业特色而研发的时刻专用芯片有其多时基挑选、时刻预置便利、显现直观、时刻整定差错小等长处,是惯例的CMOS计数分频集成电路无法来完结的。

　　典型运用操控线路剖析

　　在惯例Y-△的电动机操控线路(图3)中,时刻继电器的延时操控使电机在Y形发动切换至△形运转起到有用的操控。

　　按下Y-△操控回路发动按钮SB2,时刻继电器KT得电,在得电的一起KT的瞬动触点对SB2构成自锁,KM3接触器线圈得电,KM3主触头闭合,其常开辅佐触头闭合,主回路KM1接触器得电,主回路接通;KM3常闭辅佐触头断开,确保接触器KM3作业时,KM2不能投入作业,此刻电动机处于Y形发动状况。

　　当时刻继电器KT延时抵达后(KT的时刻设置可根据所操控Y-△发动电动机的功率来设定)。时刻继电器的延经常开和延经常闭触头转化,致使沟通接触器KM3线圈失电,主触头断开,沟通接触器KM2得电,其辅佐触头对KM1、KT触点进行自锁,确保沟通接触器KM2吸合作业,使电机在△形运转。

　　时刻继电器电磁兼容性

　　时刻继电器作为主动操控器材运用较广泛,特别是在触及低压电器操控网络中有较多电器设备环境中运用时电磁搅扰问题更趋于严峻。组成时刻继电器的内部元器材的损坏这时已不是引起时刻继电器毛病(失效)的主要原因,而在于运用场合中的各种搅扰经过电磁耦合、电容耦合直接进入时刻继电器,搅扰其正常的延时操控。时刻继电器在此搅扰环境下能否正常作业往往会影响到整个主动操控系统的正常逻辑功用,乃至还或许造成大的质量事故和经济损失。所以时刻继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗搅扰才干,也便是说时刻继电器必须有杰出的电磁兼容功用,只要这样才干完善其产品质量,进步本身的商场竞争才干。

　　在实践作业运用中,一般选用下述办法来进行按捺电磁搅扰,进步其产品的抗搅扰才干。选用阻隔变压器,挑选适宜的压敏电阻,在供电输出口加高频旁路电容等办法进步产品的抗搅扰才干。

　　当履行继电器的绕组(理性负载)被接通和断开时。线圈中会发生一连串上升速度快,频率和起伏都适当高的尖峰脉冲电磁振动辐射,对直流继电器绕组一般选用以下办法来削减搅扰：在线圈两头反并二极管或RC器材,如操控触点对沟通理性负载的操控,也可考虑在触点并接RC 器材,然后能对触点在通断时发生的搅扰进行有用的吸收。

　　屏蔽能有用地按捺经过空间传达的电磁搅扰,一则可限制内部发生的电磁能辐射出去;二则可防止外来 辐射进入,在对内部电子线路选用全体屏蔽办法,也可对内部信号线选用屏蔽线,增强其抗搅扰才干。

　　结语

　　时刻继电器的开展,由最早的别离器材来完结的延时,现在已有专用的CMOS时刻继电器芯片来代替,不管从时刻精度,延时办法都有了较大的开展,特别近几年可编程操控器(PLC)以其通用性强、灵活性好、硬件配套完全、编程办法简略易学及可靠性高,广泛地运用主动时刻操控范畴,而这种PLC的运用对现有时刻继电器商场已占有了相应的商场份额,而这种趋势还有逐渐扩展的势态,或许在不久的将来,PLC会在主动操控范畴中起到更重要的效果。