Практично всі сучасні реле часу виконуються на базі мікроконтролерів. Виготівники, враховуючи неремонтоп- рігодность цих пристроїв, не надають користувачам їх принципові схеми і програмні коди. Тому для ознайомлення з принципами роботи мікроконтролерних реле часу розглянемо пристрій таймера з набору для радіоаматорів “ΝΜ4021. Таймер 1 … 99 хвилин “фірми” МАЙСТЕР КІТ “, технічні характеристики якого наведені в Інтернеті [http: //www.masterkit.ru/].

Основним елементом пристрою (рис. 12.1) є мікроконтролер DDL

Тактова частота внутрішнього генератора мікроконтролера визначається частотою зовнішнього кварцового резонатора ZQ1, підключеного до висновків 4 і 5.

До висновків 8, 9, 12 підключені кнопки управління SB1 – SB3. Ці висновки програмуються таким чином, що при розімкнутої кнопці на них формується напруга логічної одиниці, а при замиканні кнопки – напруга логічного нуля.

Висновок 11 мікроконтролера використовується для керування транзисторним ключем VT3 в ланцюзі електромагнітного реле К1, спрацьовування якого відбувається в момент формування високого рівня на виводі 11 мікроконтролера. При цьому в початковий момент через реле К1 протікає підвищений струм заряду конденсатора С4, але надалі реле утримується меншим струмом, обмеженим резистором R8. Діод VD2 захищає транзистор VT3 від пробою імпульсом напруги самоіндукції, що виникають в момент відключення реле К1.

Для відображення інформації використовується двухразрядний семисегментний індикатор VD1, який працює в динамічному режимі, тобто символи в його окремих розрядах висвічуються НЕ

Рис. 12.1. Принципова схема таймера на базі мікроконтролера

одночасно, а по черзі, але перемикання розрядів відбувається з такою швидкістю, що око сприймає їх як світяться одночасно. Це дозволяє використовувати для виведення інформації на двухразрядний індикатор не 14, а лише 7 висновків мікроконтролера. При цьому катоди світлодіодних сегментів обох розрядів індикатора VD1 з’єднані паралельно і через резистори Rl – R7 підключені до висновків 13- ^ мікроконтролера. Світіння розрядів індикатора забезпечується почерговим формуванням високих рівнів напруги на висновках 6, 7 мікроконтролера, які відкривають транзистори VT1, VT2, подаючи тим самим + 5 В на загальний анод або молодшого, або старшого розряду індикатора. Одночасно з подачею напруги на анод індикатора на катоди світлодіодів-сегментів, які повинні світитися в цей момент на даному розряді індикатора, подається логічний нуль безпосередньо з висновків мікроконтролера 13 – 19.

Пристрій забезпечений п’єзоелектричним звуковим випромінювачем BQ1, який підключений до висновків 2 і 3 мікроконтролера. Для видачі звукового сигналу мікроконтролер формує на цих висновках протифазні напруги в звуковому діапазоні частот.

Функціонує даний пристрій наступним чином. При подачі живлення на індикаторі висвічується “00” і пристрій переходить в режим установки часу. Установка часу здійснюється кнопками SB1, SB2. Натискання кнопки SB1 призводить до збільшення свідчення розряду одиниць хвилин, а натискання кнопки SB2 збільшує показання розряду з десятками хвилин. Слід зауважити, що програма, записана в пам’ять мікроконтролера, опитує кнопки 1 раз за 0,5 с, тому короткочасне натискання кнопки збільшує показання на одиницю, а утримання кнопки в натиснутому стані веде до збільшення показань із зазначеним інтервалом. Кнопкою SB3 реле часу переводиться в режим відліку часу. У цьому режимі включається реле К1, цифровий індикатор блимає, а його показання зменшується відповідно до пройденим часом. Після закінчення встановленого часу реле К1 вимикається, пристрій видає звуковий сигнал, виводить на індикатор вихідне показання і переходить в режим установки часу. Слід зауважити, що даний пристрій може бути примусово виведено з режиму відліку часу в режим установки часу натисканням кнопки SB3 і утриманням її не менше 0,5 с.

Вузол живлення пристрою виконаний за бесгрансформаторной схемою. Напруга від мережі 220 В змінного струму “гаситься” на конденсаторі С6 і випрямляється доданими мостом VD4. Випрямлена напруга, обмежене стабілітроном VD3 до 24 В, використовується для живлення вихідного реле. Інтегральний стабілізатор DA1 формує напругу 5 В для живлення мікроконтролера і цифрового індикатора.

Подібно до цього таймеру виконуються і реле часу промислового призначення. У багатьох реле часу з метою спрощення виключається цифровий індикатор, а уставки задаються за допомогою перемикачів (перемичок) або за допомогою потенціометрів (при використанні мікроконтролерів з вбудованими компараторами або аналого-цифровими перетворювачами).

Істотним достоїнством пристроїв на мікроконтролерах є можливість їх програмування по послідовному двопровідному інтерфейсу прямо в зібраному пристрої. Пристрої на основі мікроконтролерів з налагодженим програмним забезпеченням в налагодженні не потребують і починають працювати відразу після подачі живлення.

Джерело: Шмурьев В. Я., Реле часу напівпровідникові. – Μ .: НТФ “Енергопрогрес”, 2009. – 72 с., Іл. [Бібліотечка електротехніка, додаток до журналу “Енергетик”; Вип. 6 (126)].