Что такое генератор задержки

Цифровой генератор задержек и импульсов DG535

4 канала задержки 2 импульсных канала Разрешение задержки по времени 5 пс Уровень джиттера менее 100 пс (среднеквадратичное значение) Регулировка амплитуды и смещения Задержки до 1000 секунд Интерфейс GPIB Выход ±32 В (опция)

Описание
Модификации

Цифровой генератор задержек и импульсов DG535 включает в себя четыре точно синхронизированных логических перехода или два независимых импульсных выхода. Разрешение задержки на всех каналах составляет 5 пс, а джиттер между каналами обычно составляет 50 пс. Выходы BNC на передней панели передают импульсы TTL, ECL, NIM или переменного уровня (от -3 до +4 В) на 50 Ом или высокоимпедансные нагрузки. Высокая точность, низкий уровень джиттера и широкий диапазон задержек делают DG535 идеальным прибором для лазерных синхронизаторов, автоматизированных испытаний и прецизионных импульсных приложений.

Имеется четыре выходных канала с задержкой: A, B, C и D. Логические переходы этих выходов могут быть задержаны внутренним или внешним триггером до 1000 секунд с шагом 5 пс. Импульс T0, обозначающий начало цикла синхронизации, генерируется по сигналу срабатывания. Задержка вставки между внешним триггером и импульсом T0 составляет около 85 нс.

Задержки для каждого канала могут быть «связаны» с T0 или любым из других каналов задержки. Например, вы можете указать задержки четырех каналов как:

A = T0 + 0.00125000
B = A + 0.00000005
C = T0 + 0.10000000
D = C + 0.00100000

В этом случае при изменении задержки A выход B будет меняться вместе с ней. Это полезно, например, когда каналы A и B задают импульс и вы хотите, чтобы длительность импульса оставалась постоянной при изменении задержки импульса.

В дополнение к четырем выходам задержки имеются четыре импульсных выходных канала: AB, -AB, CD и -CD. Передний край импульса AB совпадает с передним краем более раннего из A или B, а задний край AB совпадает с вторым из B или A. Например, в предыдущем примере на выходе AB появился бы импульс 50 нс и импульс 1 мс на CD. Таким образом, можно генерировать импульсы длительностью до 4 нс (полная ширина на половине высоты). Дополнительные выходы (-AB и -CD) выдают импульсы с одинаковыми временными параметрами и инвертированной амплитудой.

Каждый задержка и импульсный выход имеют независимо регулируемое смещение и амплитуду, которые могут быть установлены в диапазоне от -3 В до 4 В с разрешением 10 мВ. Кроме того, для каждого выхода можно отдельно выбрать 50-омную или высокоомную оконечную нагрузку. Можно также выбрать предустановленные уровни, соответствующие стандартным логическим семействам. Уровни TTL, NIM и ECL можно выбрать одним нажатием клавиши.

DG535 может срабатывать от внутреннего источника от 1 мГц до 1 МГц с четырехразрядным частотным разрешением. Поддерживаются также внешние, однократные и серийные триггеры. В системах управления питанием DG535 можно синхронизировать с линией переменного тока. Дополнительный вход блокировки триггера позволяет включать или выключать триггер с помощью входного сигнала TTL.

Для применений, требующих более высокого напряжения, имеется опция высокого напряжения ±32 В. Эта опция обеспечивает пять выходов BNC задней панели, которые выдают импульсы длительностью 1 мкс в переходные моменты выходов T0, A, B, C и D передней панели. Опция высокого напряжения не влияет на работу и синхронизацию выходов передней панели. Амплитуда выходов задней панели приблизительно в 8 раз превышает соответствующий выходной сигнал передней панели. Выходы рассчитаны на нагрузку 50 Ом. Поскольку эти выходы могут выдавать только средний ток 0,8 мА, зарядка и разрядка емкости кабеля может оказаться наиболее важным ограничивающим фактором тока, который следует учитывать при их использовании (принимая во внимание высокоимпедансную нагрузку). В этом случае средний ток составляет: I = 2Vtf/Z, где V — размер шага импульса, t — длина кабеля во времени (5 нс на метр для RG-58), f — частота повторения импульсов, Z — характерное сопротивление кабеля (50 Ω для RG-58).

В качестве опорного генератора для DG535 могут использоваться как внутренние, так и внешние источники. Внутренним источником может быть как стандартный кварцевый генератор 25 ppm, так и кварцевый генератор с температурной стабилизацией 1 ppm. Выход внутреннего опорного генератора доступен в виде прямоугольной волны 1 В (амплитудное значение) на задней панели, разъём BNC. Этот выход может быть использован для предоставления эталонного опорного сигнала другим генераторам задержки. Любой внешний опорный сигнал 10,0 МГц с амплитудой 1 В (амплитудное значение) также может быть использован в качестве внешнего опорного сигнала.

Для сокращения времени нарастания или спада напряжения выходов DG535 до 100 пс предлагаются внешние встроенные модули. Эти модули используют диоды ступенчатого восстановления для уменьшения времени нарастания (опция SRD1) или времени спада (опция O4B). Тройник смещения (опция O4C) позволяет использовать эти модули с дополнительными выходами задней панели для создания переходов до 15 В. Для переходов амплитуды менее 2,0 В блоки времени быстрого перехода должны быть установлены непосредственно на передней панели DG535.

Доступ ко всем функциям прибора осуществляется через простой, интуитивно понятный интерфейс. Задержки могут быть введены с помощью цифровой клавиатуры с фиксированной точкой или с помощью клавиш курсора для выбора и изменения отдельных цифр. 20-символьный ЖК-дисплей с подсветкой позволяет легко просматривать настройки задержки во всех условиях освещения.

DG535 поставляется с интерфейсом GPIB (IEEE-488). С помощью интерфейса можно опросить и настроить все функции устройства. На ЖК-дисплее на передней панели можно даже отобразить символы, полученные устройством DG535 через интерфейс. Это может быть полезно при отладке программ, посылающих команды на прибор.

Описание NE555

Один из наиболее часто используемых компонентов электроники – таймер-генератор. Современный формат выпуска его конструкций организован в виде специализированных сборок, применяемых в миллионах различных устройств. Наиболее распространенный таймер такого типа, или, с другим названием, – реле времени, 555 серия микросхем, впервые выпущенная и разработанная компанией Signetic в 1971 году.

За неимением конкуренции на тот период, она получила очень высокое признание и распространение в схемах электрических приборов. Характеристики и выдаваемый сигнал серии таймеров NE555 (изначальное название) позволил применять их при разработке генераторов, модуляторов, систем задержки, различных фильтров, преобразователей напряжения. С развитием цифровой техники, микросхема не потеряла свою актуальность и применяется уже в качестве ее элемента.

Основная задача таймера 555 – создавать одиночные или множественные импульсы с точным разграничением временных интервалов между ними. Внешний вид микросхемы NE555

Особенности и характеристики
Достоинства и недостатки
Режимы работы устройства
Одновибратор
Мультивибратор
Прецизионный триггер Шмитта
Область применения НЕ555
Отечественные и зарубежные производители
Как сделать реле времени 555 своими руками

Особенности и характеристики

Наиболее известная особенность 555 серии микросхем, снижающей количество областей их применения – внутренний делитель напряжения. Он задает фиксированный уровень порога срабатывания обоих компараторов устройства, сменить который невозможно.

Питание таймера 555 серии осуществляется напряжением от 4,5 до 16 вольт. Ток потребления непосредственно зависит от этого параметра и составляет от 2 до 15 мА. Характеристики выходного сигнала отличаются у различных производителей. В основном, его ток не превышает 200 мА.

Температурные режимы также зависят от сборки. Обычные NE555 рассчитаны на эксплуатацию в промежутке от 0 до 70°С. Военные варианты таймера (исторически обозначенные серией SE) допускают более широкий диапазон – от -55 до 125°С.

В период активности таймера на выходе присутствует напряжение, оно равно приходящему на шине питания за вычетом 1,75В. В остальных случаях на этом контакте 0,25В, при общем напряжении +5В. Терминология описывает эти состояния, как высокий и низкий уровень сигнала.

Запуск таймера к генерации производится импульсным сигналом 1/3 вольт от питания устройства. Форма его любая – синусная или прямоугольная. Элементы схемы, определяющие временные параметры срабатывания

Время срабатывания изменения состояния устанавливается характеристиками внешнего конденсатора между контактом разряда и землей, а также сопротивлением двух резисторов. Первый расположен на шине питания и соединяет ее с входом останова работы микросхемы. Второй находится на линии между предыдущим и контактом разряда, но до описанной ранее емкости.

Достоинства и недостатки

Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.

Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом. Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство

Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.

Режимы работы устройства

Основные режимы использования микросхемы 555 серии – одновибратор, мультивибратор и триггер Шмитта.

Первый применяется для создания единовременного сигнала заданной длительности при подаче входного напряжения на стартовый контакт чипа.

Второй – для генерации множества автоколебательных импульсов прямоугольной формы.

Третий, благодаря эффекту памяти предыдущего сигнала и трех вариантов исходящих согласно внутренней логики, в системах задержки и цифровых устройствах.

Одновибратор

В этой схеме, при подаче сигнала любой формы на второй вход 555 серии, будет генерироваться импульс на третьем ее выходе. Его длительность зависит от характеристик сопротивления R и емкости C. Вычислить необходимое время действия исходящего сигнала можно по формуле t=1,1*C*R. Схема одновибратора

Мультивибратор

В отличие от предыдущей схемы, мультивибратору для начала постоянной генерации не нужна подача внешнего сигнала. Достаточно только произвести подключение питания. На выходе импульсы прямоугольной формы с изменением состояния в течение t₂ и с периодом действия t₁.

Их время рассчитываться от параметров R1 и R2 по формулам:

Период и частота:

Чтобы достичь времени импульса большего, чем время паузы, используют диод, соединяющий катодом 7 контакт микросхемы (разряд), с 6 (останов) через свой анод.

Мультивибратор

Прецизионный триггер Шмитта

Функциональность в рамках инвертирующего прецизионного переключателя в 555 серии обеспечивается наличием двух порогового компаратора и RS — триггера. Напряжение на входе разделяется на три части, при достижении пороговых значений которых и изменяется состояние выдачи сигнала устройством.

Разграничение делается по полярности, причем для переключения достаточно 1/3 общего вольтажа питания любого из полюсов. На выходе, при получении порогового сигнала на входе, возникает импульс, инвертированный полярно относительно изначального. Его уровень постоянен и длится он ровно то время, которое действует инициирующий импульс.

Проще говоря, триггер Шмитта — это инвертирующий одновибратор с памятью полярности предыдущего сигнала.

Используется подобная схема в системах, где требуется избавление от излишнего шума и приведение его последовательностей к необходимым пороговым значениям. Схема триггера Шмитта с графиком выравниваемых уровней сигнала

Область применения НЕ555

Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.

Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.

Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.

Отечественные и зарубежные производители

Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.

Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные. Российская КР1006ВИ1

Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.

Как сделать реле времени 555 своими руками

Одним из вариантов ознакомления с таймером 555 серии будет изготовление своими руками реле времени. Схема достаточно проста, считается классической и доступна к повторению специалистом любого уровня. Схема таймера отключения

Запуск производится нажатием тумблера SB1. Длительность подстраивается резистором R2. На представленной схеме среднее время работы находится в пределах 6 секунд. Для его увеличения, без изменения характеристик R2 повышают емкость C1.

Если требуется суточный цикл работы, то понадобится конденсатор на 1600 мкФ. Если устройство будет применяться в условиях, близких к реальности, – количество фарад меняют на более подходящее к нужному времени работы. Расчет производится согласно формуле: T=C1*R2, где C1 емкость соответствующего конденсатора на схеме, R2 среднее сопротивление мегаом подстроечного резистора.

Более точная калибровка времени действия будет устанавливаться в процессе использования переменным резистором R2.

Немного о нумерации используемых контактов микросхемы 555 серии, то есть ее распиновка:

«Земля» (GND) – минус питания.
«Запуск» (Trigger) – на контакт поступает импульс, начинающий работу таймера. Инициируется нажатием тумблера.
«Выход» (Output) – пока таймер активен, на контакте генерируется исходящий сигнал. Его вольтаж равный Vпитания-1,7В, через ограничивающий резистор R3 позволяет открыть базу транзистора VT1. В свою очередь, полупроводниковый усилитель начинает пропускать напряжение на пусковое реле К1, которое уже коммутирует ток к потребителю. Диод VD1 в схеме предотвращает бросок паразитных токов в моменты активации.
«Сброс» (Reset) – при подаче отрицательного сигнала таймер переводится в 0 и останавливается. Чтобы такого не произошло, в схеме сделан подвод положительного полюса питания через сопротивление к этому контакту.
«Контроль» (Control Voltage) – для такого простого устройства, этот вход микросхемы соединяется массой через емкость. Подобная конструкция повышает помехоустойчивость всей сборки.
«Остановка» (Threshold) – в схеме контакт просто присоединен к положительному полюсу питания. В более сложных системах, кратковременное его замыкание на минус остановит работу таймера.
«Разряд» (Discharge) – контакт предназначен для соединения 555 микросхемы с задающей временный интервал емкостью.
«Питание» (VCC) – плюс напряжения схемы.

Стробируемый генератор запускается без задержки

Texas Instruments CD74HC132

Ricardo Jimenez

Правильный выбор компонентов может помочь сократить время запуска стробируемых генераторов

Типичной проблемой стробируемых генераторов является задержка, с которой появляется сигнал после того, как входной цифровой управляющий сигнал разрешает их работу. Эта задержка возникает из-за того, что, прежде чем напряжение на времязадающем конденсаторе начнет колебаться между двумя пороговыми точками, известными как V_T+ и V_T–, конденсатору необходимо частично разрядиться от начального напряжения V_DD. Это приводит к тому, что генератор начинает колебаться на ожидаемой собственной частоте только после некоторой временнóй задержки. Задержка влияет на точность измерений времени.


Рисунок 1.	Это классический генератор на логическом элементе. Справа показана временная диаграмма с периодами времени T₀, T₁ и T₂.

На Рисунке 1 показан классический стробируемый генератор с соответствующей временной диаграммой. Когда логический уровень управляющего сигнала меняется с низкого на высокий, конденсатор C разряжается через резистор R от уровня V_DD до V_T–, на что и требуется время T₀. Характер изменения напряжения на резисторе R в течение интервала T₀ описывается уравнением (1):

(1)

Решая (1) относительно T₀, получаем:

(2)

V_DD – выходное напряжение логического элемента «И-НЕ»,
V_R – отрицательное пороговое напряжение V_T–, до которого падает напряжение на резисторе R.

Таким образом, для T₀ получаем выражение (3):

(3)

Устранить задержку T₀ позволяет решение, показанное на Рисунке 2. Когда уровень напряжения на входе управляющего сигнала низкий, на конденсаторе C сохраняется напряжение, на несколько милливольт меньшее, чем напряжение положительного порога V_T+. Это напряжение устанавливается подстроечным резистором. Импульсный диод D₁ будет поддерживать напряжение на конденсаторе на уровне менее V_T+, то есть, ниже 2.8 В, не допуская переключения логического элемента. Напряжение, приложенное к конденсатору через подстроечный резистор и диод D₁, должно быть меньше суммы V_T+ и V_R, то есть

Как видно из Рисунка 2, когда уровень управляющего сигнала переключается на высокий, уровень сигнала на выходе логического элемента «И-НЕ» становится низким, в результате чего конденсатор C начинает разряжаться от V_T+ до V_T– благодаря обратному смещению диода D₁. Затем конденсатор начнет непрерывно заряжаться и разряжаться между уровнями V_T+ и V_T– (Рисунок 3). Когда управляющий сигнал становится высоким, напряжение на конденсаторе возвращается к исходному значению, равному V_C.


Рисунок 2.	Этот стробируемый генератор на КМОП логическом элементе не имеет задержки включения.

В течение периода разряда T₂ импульсный диод D₁ (1N4148 или 1N4150) смещен в обратном направлении и отключает напряжение потенциометра, позволяя C разрядиться до V_T–. Формулы (4) и (5) определяют длительности периодов заряда T₁ и разряда T₂:

(4)

(5)

Выходная частота F_O определяется формулой (6):

(6)

Согласно справочным данным на микросхему 74HC132, при питании ее логических элементов «И-НЕ» напряжением V_DD = 5 В уровни их порогов V_T– = 1.8 В и V_T+ = 2.8 В. Подставляя эти значения в формулу (6), получаем выражение выходной частоты через константу k:

(7)

Обратите внимание, что точность выходной частоты зависит от допуска компонентов RC-цепи. Допуск резистора должен составлять 1%, а конденсатора – 5% или лучше.


Рисунок 3.	Осциллограмма, иллюстрирующая работу КМОП стробируемого генератора без задержки включения. Желтая линия – это вход управляющего сигнала, синяя – напряжение на конденсаторе, а фиолетовая линия представляет выход логического элемента «И-НЕ».

Представленная на Рисунке 3 осциллограмма показывает, что конденсатор начинает разряжаться от уровня V_T+ (а не от V_DD), поэтому выходной сигнал F_O появляется без задержки.

Стробируемый генератор, описанный в этой статье, имеет задержку запуска всего 20 нс, определяемую временем распространения в логическом элементе. В данном случае мы использовали логический элемент «И-НЕ» с триггером Шмитта – 74HC132. Для изоляции RC-цепи можно использовать и другие доступные элементы «И-НЕ».

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Как я делал себе АВР для генератора

Несколько лет назад делал себе АВР (автоматический ввод резерва) для работы на даче от генератора. Сейчас многие ИТ-шники переходят на удалёнку, работают с дач, где качество электропитания может оставлять лучшего. Поэтому решил написать о своем опыте самодельного АВР на микроконтроллере ATmega8A. Если тема интересна, добро пожаловать под кат, будет много букв и кода.

О заземлении

Прежде чем что-либо делать с электричеством, нужно позаботиться о наличии хорошего заземления в вашем доме. Просто так взять и подключить обычный бытовой бензиновый/дизельный/газовый генератор к электросети дома не получится. Нужно соблюдать меры предосторожности. Первая из них – ваш генератор должен быть хорошо заземлен. Тогда у вас есть хорошие шансы не получить удар током, когда статика от вашего любимого свитера пробъёт изоляцию обмотки генератора. Вообще, к работающему генератору не стоит без нужды прикасаться.

Стоит помнить, что в сети не всегда 220В. Коммутация на линиях, грозовые разряды вдалеке, статические разряды дают такие наводки, что в сети нередки короткие импульсы в несколько киловольт. С этим борются установкой разрядников и УЗИП на вводе в дом, но это очень редкая практика в РФ. Так что пусть искра в землю уходит, и не через вас – сделайте по всему дому хорошее заземление. Без этого делать что-либо дальше просто нельзя!

О генераторах

К слову, у многих бытовых бензиновых генераторов обмотки никак не соединены с землёй. И это вполне нормально, когда вы питаете от генератора один электроинструмент. Но когда вам надо подключить генератор к дому, нужно сделать нулевой провод (N) и провод фазы (L). Для этого один из выводов генератора заземляется и из этой точки заземления уже независимо нужно вести в дом два провода – один будет нейтралью N, а второй – защитным заземлением (PE). При выборе генератора нужно обратить внимание, можно ли заземлять его выход, порой это запрещено в инструкции к генератору, тогда такой генератор вам не подойдёт.

Часто в Сети можно увидеть схемы подключения генератора без заземления и разделения линий N и PE. Не делайте так, дольше проживёте. Такие схемы хорошо работают до первого неудачного стечения обстоятельств. В типичных блоках питания современных электронных приборов стоят конденсаторы с линий L, N на землю. Если N не заземлить у генератора, то за счёт этих конденсаторов на линии N будет, если повезёт, 110 вольт относительно земли. Кстати, многие газовые котлы в таком режиме вообще перестают работать. Про влияние статики без присутствия заземления я уже писал выше.

О схемах АВР

Есть несколько разных схем реализации АВР. Дальше я буду писать о наиболее безопасной с моей точки зрения схеме однофазного АВР. Я не советую экономно делать АВР на одном контакторе или же с коммутацией только одного фазного провода. Только вместе с нейтралью.

На приведенной схеме питание от сети и от генератора подаётся через вводы 1 и 2. Они защищены спаренными автоматами. Через дополнительные автоматы питаются схемы коммутации и индикации. Видно, что катушки реле взаимно блокируются электрически. За включение того или иного ввода отвечает для упрощения не показанный на схеме микроконтроллер, который замыкает цепи в точке коммутации ТК1 или ТК2.

Принципиальным моментом является наличие в АВР 2х схем блокировок – взаимной механической блокировки коммутирующих вводы контакторов и взаимной электрической блокировки контакторов. Самодельщики ради экономии, бывает, в своих конструкциях пренебрегают этими блокировками, а зря. Схема без блокировок может проработать некоторое время, но в какой-то момент контакты пригорят, возвратные пружины ослабнут и случится КЗ между вводами. Во-первых, это грозит большим бабахом, если обе линии окажутся под напряжением, но это не самая большая проблема. Гораздо важнее, что ваш генератор неожиданно для ремонтирующих проводку электриков может выдать в общую сеть напряжение – при неблагоприятном стечении обстоятельств ремонтирующие линию электрики могут погибнуть. Для вас это уже уголовная статья.

О контакторах

Таким образом, использование обычных реле для нас отпадает, подойдут только специализированные контакторы. Для больших мощностей есть ещё вариант с моторизованными приводами, но это дорого и для типичного домашнего применения избыточно.

Чтобы сделать механическую блокировку, нужно выбрать контакторы, которые могут работать в паре. Обычно взаимная блокировка достигается установкой одинаковых контакторов рядом друг с другом и установкой дополнительной опции – механического блокиратора. Он продаётся отдельно от контакторов и стоит копейки.

Взаимная электрическая блокировка возможна, если на контакторе есть дополнительные сигнальные контакты, работающие на размыкание. Иногда они сразу встроены в контактор, иногда их можно докупить и установить как опцию.

Ведущие производители контакторов имеют в своих линейках такое оборудование. Так что найти и купить комплект не представляет особого труда. Правда цены на брендовые контакторы на порядок выше наших/китайских. Поскольку количество циклов коммутации не ожидается большим, то выбор китайских контакторов вполне оправдан. К недостаткам можно отнести только то, что катушки контактора во время работы довольно сильно гудят.

Еще по поводу коммутируемой мощности. Контакты контактора должны выдерживать максимальную мощность, которую вам разрешено потреблять в доме. У меня это 10 кВт, поэтому контакторы я выбирал на допустимый ток через один контакт примерно в 50 ампер. Стоит отметить, что по какой-то причине коммутируемая мощность для типичного трехфазного контактора указывается в паспорте суммарная для всех трёх фаз, поэтому надо внимательно смотреть, какой допустимый ток именно через один контакт.

О схеме управления

Когда я занимался созданием АВР у меня было несколько особых требований к его работе:

У меня не так часто отключают электричество, поэтому я решил, что мне не нужен автозапуск генератора, а вот от автоматической остановки генератора я решил не отказываться: когда сеть восстанавливается, генератор сам затихает и сразу понятно, что теперь с питанием всё хорошо, да и бензин экономится
После старта генератора ему надо дать время прогреться и только после прогрева давать ему нагрузку. Т.е. мне нужен был таймер включения АВР после подачи напряжения от генератора
После восстановления напряжения в сети часто происходили повторные отключения через короткий промежуток времени, поэтому мне нужен был таймер, который бы выждал перед переходом с генератора на сеть некоторое время и не глушил сразу генератор
Генератору, говорят, полезно перед выключением немного поработать без нагрузки. И для этого мне тоже нужен был таймер

Таким образом вырисовывалась картина, что мне нужен контроллер с несколькими таймерами. В те времена я увлекался кодингом на AVR, поэтому решил сделать такой контроллер на Atmega 8a.

Хорошо бы, чтоб контроллер работал долго и надёжно. Кроме того, чтобы сделать полную гальваническую развязку и снабдить контроллер сторожевым таймером я ничего более не придумал. Ну и сделать схему и программу максимально простыми. Поскольку делалось всё для себя, то все настройки и калибровки решил оставить в коде — весь UI свелся к одному светодиоду )

Основная задача контроллера – мониторить напряжение на вводах и, при необходимости, переключать вводы. При этом приоритетным является ввод от деревенской сети.

Тут стоит отметить, что качество сети таково, что колебания от 150 в до 250 в вполне обычное явление. Поэтому понятие что есть хорошее питание от сети очень размыто. Через какое-то время я решил эту проблему, когда поставил на весь дом один мощный тиристорный стаблизатор напряжения на 11 кВт. Но, важно, стабилизатор можно ставить только до АВР, а не после! Включать стабилизатор для генератора категорически не рекомендуется. Есть опасность, что при определенной комбинации нагрузок, особенно всяких мощных насосов, система из генератора и стабилизатора станет неустойчивой и войдет в автоколебания.

После некоторых раздумий нарисовал такую схему в Eagle.

В схеме есть два идентичных трансформаторных источника питания, при наличии напряжения на любом из вводов схема обеспечена питанием. Между вводами возможно напряжение в 600в, поэтому изоляция трансформаторов должна быть хорошей. Питание берется после пакетников QF3 и QF4 соответственно.

У каждого источника есть резистивный делитель напряжения, защищенный от перенапряжения стабилитроном – с него производится путём нехитрых расчётов измерение напряжение сети с помощью АЦП микроконтроллера.

Для коммутации катушек контакторов применяется стандартная схема из даташита для управления семисторами. 2 штуки ). Катушки — это индуктивная нагрузка, поэтому цепи снаббера на выходе из резистора и конденсатора обязательны.

У меня был релейный модуль с али, который используется для останова генератора. На схеме он просто прямоугольник с тремя выводами.

Из особенностей еще в качестве генератора опорного напряжения использован TL431. В остальном всё включено стандартно для Atmega 8. Есть светодиоды для индикации наличия напряжения питания на вводах и один светодиод статуса устройства. Тактируется схема с помощью внешнего кварца на 16 МГц.

Eagle мне породил вот такую печатную плату. Никаких SMD, симисторы и стабилизатор с легкими радиаторами.

Два тороидальных трансформатора установлены прямо на плате. Плату изготовил традиционным радиолюбительским способом с помощью фоторезиста. После монтажа покрыл тремя слоями акрилового лака. Надеюсь не пробьет его высокое напряжение.

О программе управления

Код программы довольно длинный, извините.

Программа разработана с помощью бесплатного AVR Studio и использует стандартные библиотеки AVR.

В основном цикле программа проверяет напряжение на входах вводов, оценивает состояние включения контакторов, учитывает работу программных таймеров, производит необходимые корректировки включая или выключая реле и контакторы, затем уходит в спячку. Для отладки сделан вывод отладочной печати в последовательный порт микроконтроллера.

Для контроля зависаний предусмотрен сторожевой таймер.

Все циклы измерений сделаны на прерываниях и с использованием аппаратных таймеров. Счетчик секунд сделан на таймере 1. По прерыванию таймера 1 обновляются программные таймеры, отвечающие за задержки включения и отключения контакторов и реле генератора.
Второй таймер используется для создания эффекта мигания светодиода статуса. Предусмотрено три паттерна мигания. Значения из паттерна мигания берутся в прерывании таймера 2. По миганию можно судить о состоянии контроллера.

Два АЦП также работают по таймерам и усредняют по 2500 сэмплов измерений напряжения. Для перевода измерений в реальные вольты предусмотрены калибровочные константы. Их значения надо исправить в ходе настройки АВР.

Кроме того, есть еще ряд констант, которые нужно определить в ходе наладки.

Реле останова генератора при работе от генератора держится включенным, блокируя поступление напряжения на цепь останова генератора. После завершения работы таймера работы генератора на холостом ходу, реле выключается и на цепь останова генератора через это реле начинает поступать ток. На самом генераторе стоит специальный блок, который после появления напряжения с некоторой задержкой замыкает цепь зажигания на массу, что приводит к останову генератора. Этот же блок содержит цепь подзаряда аккумулятора генератора. Если кому интересны детали, напишите в комментах, я сделаю отдельный пост об этом блоке. В нём нет кода, всё аппаратно.

Если кто-то надумает повторить АВР, то стоит подкорректировать значения настроек. Готовую прошивку не публикую, так как программу всё равно надо править в ходе настройки АВР.

Надо сказать, что мой АВР работает уже 4 года без проблем, так что схема можно считать проверенная как и код.

12V программируемый модуль задержек с наличием входа для управляющих импульсов

Цена: $3.57

Перейти в магазин

Продолжение обзора описания релейных модулей для DIY, модуль на три кнопки -описание работы и диаграммы

В прошлом обзоре я описывал циклическое реле работающее по коду PS — в режиме LI (Асимметричный повтор цикла (начальный импульс ВКЛ)). В этом обзоре рассмотрим более навороченный модуль с набором предустановленных программ и возможностью управления дополнительными импульсами.

Ссылка в шапке на иной магазин

ЗАКАЗАН был модуль YYC-2, а получил несколько иное, вот про него ниже и будет небольшой рассказ.

На самом деле заказанное реле отличается от полученного в основном полярностью управляющих импульсов. Меня интересовало управление +12в. При проверке оказалось что оно никак не хотело управляться при подаче на управляющий контакт +12в, но управлялось подачей минуса. Была написана претензия магазину с фото разницы плат реле (заявленного и присланного).
Магазин, в котором делалась покупка (в моей практике) всегда довольно быстро и легко решает всякого рода проблемы с товарами. Этот случай не был исключением — мне вернули деньги без проблем. Повторную отправку магазин не рискнул производить, т.к. не был уверен в модификации партии имеющихся в наличии модулей.

Реле со страницы магазина и реально присланное. (Фотка которую предоставлял магазину по несоответствию)

Так как в интернете практически не встречаются детальные описания продаваемых китайцами реле(а продавцы при подобных вопросах часто вообще впадают в ступор), то покупать приходиться «на ура» и уже в процессе выяснять характеристики. Чтобы немного облегчить задачу покупателям и начал писать обзоры по подобным модулям, которые удалось протестировать.

Начну пожалуй с того, что многие подобные модули бывают нескольких вариантов напряжения питания, как правило отличаются выходным реле, на котором можно и рассмотреть вариант конкретной модификации…

Поэтому это тоже необходимо иметь ввиду при выборе.

Заявленные характеристики (на странице продавца для YYC-2)

Specifications:
рабочее Напряжение: 12 в ПОСТОЯННОГО ТОКА В/DC 24 В (Опционально)
Диапазон времени (Устанавливается): 0.1

999 минут
сигнал Напряжения: DC 4

20 В
выходная Мощность: Может Контролировать Нагрузку в пределах DC 30 В 10А или AC 220 В 10A
статический Ток: 20mA
рабочий Ток: 50mA
рабочая Температура:-40

85 ° C
Размер ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ: 64*35*18 мм/2.52*1.4 * 0.7in (L * W * H)
PCB Вес: 25 г/0.89 унц.

Размеры ПРИСЛАННОГО модуля

Сам модуль поближе. Как видим присутствуют удобные клеммники для соединения по питанию и коммутационным выходам. Имеются нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты с заявленным током до 10А (столько не рекомендовал бы коммутировать).

Реле имеет 4 основных предустановленных режима работы и возможностью изменения таймингов включенного и выключенного состояний, кроме того в двух режимах имеются дополнительные «вариации» режимов.
Начнем пожалуй с «конца» — так будет проще в нашем случае… В описании будет встречаться фразы типа «контакты реле замыкаются» — поскольку наше реле имеет как нормально замкнутые, так и нормально разомкнутые контакты то можно рассматривать как «контакты реле замыкаются/размыкаются» — смотря какие рассматриваем.

Режим Р14
Классифицируется по коду PS как ВЕ (все режимы будем рассматривать исходя из этого кода)

Задержка отключения с управляющим сигналом (лестничное реле времени)
Электропитание постоянно подается на таймер. Выходные контакты замыкаются при подаче управляющего сигнала «с». При размыкании контактов управляющего сигнала, контакты выходного сигнала размыкаются с заданной задержкой по времени (при последующих импульсах сигнала период времени будет увеличен).

Режим Р13
по коду PS- LI

Асимметричный повтор цикла (начальный импульс ВКЛ)
Питание подается на таймер. Выходные контакты срабатывают немедленно и переключаются между положениями ВКЛ и ВЫКЛ до тех пор, пока подается питание. Время пребывания в замкнутом (Тa) и разомкнутом (Тr) состоянии настраивается независимо.

Режим Р12
по коду PS- GE

Импульсы с задержкой с управляющим сигналом при включении
Электропитание постоянно подается на таймер. При замыкании управляющего контакта «с» происходит отсчет временной задержки, после которой выходные контакты замкнуться на фиксированное время Tc

В этом режиме после временных задержек есть возможность выбрать канал1 или канал2 кнопкой К1.
Если выбрать канал2, то несколько изменится режим работы, теперь реле будет отрабатывать во время временных задержек на замыкание управляющего контакта. Как такового подходящего режима в описании кодов PS не нашел, отличается от предыдущего режима только тем, что при замыкании/размыкании управляющего контакта происходит сброс таймера задержки включения и происходит цикл заново.

Режим Р11
по коду PS- DE (при выборе канала 1)

Интервалы по управляющему сигналу при включении
Электропитание постоянно подается на таймер. При кратковременном или постоянном замыкании контактов управляющего сигнала «с», выходные контакты незамедлительно замыкаются на предустановленный интервал времени.

по коду PS — ВЕ(при выборе канала 2)- аналогично режиму P14

Задержка отключения с управляющим сигналом (лестничное реле времени)
Электропитание постоянно подается на таймер. Выходные контакты замыкаются при подаче управляющего сигнала «с». При размыкании контактов управляющего сигнала, контакты выходного сигнала размыкаются с заданной задержкой по времени (при последующих импульсах сигнала период времени будет увеличен).

При выборе канала 3 происходит не совсем четкая отработка (как мне показалось) замыканий/размыканий при подаче управляющего сигнала. Скорее всего режим считает количество нажатий. Поочередно включается таймер то при замкнутом управляющем сигнале (отключается реле сразу при его снятии), то при разомкнутом (отключается при подаче сигнала).

Все тайминги и режимы сохраняются в памяти при длительном отключении от питания!

Потребляемый ток при включенном реле 60мА

При отключенном 20мА

Теперь немного описания управляющих кнопок. Их всего три.
К1 — долгое нажатие вход в выбор режима (начинает мигать режим).
После этого К1 — по кругу перебор режимов (Р11-Р14) а К2-К3 настройка таймингов.
К2 — выбор знака,
К3 -выбор значения,
После выбора последнего значения К3 — выбор множителя.
В режимах Р11-Р12 в режиме настройки таймингов К1 активна, и по кругу выбирает канал (1-2, 1-2-3).

Как я думаю вполне полезная схемка, под определенные задачи — надеюсь мое тестирование сможет немного облегчить ~~жизнь~~ задачу выбора

Форумы сайта «Отечественная радиотехника 20 века»

Отечественная радиотехника XX векаСписок форумовРАДИОТЕХНИКА 20 ВЕКАНачинающим
Поиск

Генератор задержек сигнала

Re: Генератор задержек сигнала

Если период следования сигналов меньше требуемого времени задержки, нужен не «генератор задержки», а управляемая линия задержки.

В принципе, достаточно компа с звуковой картой и программиста, который напишет что-то вроде хоруса (взять с АЦП — записать в кольцевой буфер — выдать через заданное время на ЦАП). На одной карте два канала точно получится — левый и правый.

Иногда, чтобы воспользоваться советом, нужно иметь не меньше ума, чем для того, чтобы его дать
Ларошфуко

Re: Генератор задержек сигнала

Иногда, чтобы воспользоваться советом, нужно иметь не меньше ума, чем для того, чтобы его дать
Ларошфуко

Re: Генератор задержек сигнала

Иногда, чтобы воспользоваться советом, нужно иметь не меньше ума, чем для того, чтобы его дать
Ларошфуко

Re: Генератор задержек сигнала

Он может быть квазипериодическим.

Например, пачка импульсов, которую надо задержать.

Иногда, чтобы воспользоваться советом, нужно иметь не меньше ума, чем для того, чтобы его дать
Ларошфуко

Re: Генератор задержек сигнала

Нужен не генератор задержки, а генератор временных интервалов, когда по одному запускающему импульсу он выдает N импульсов каждый с некоторой установленной задержкой от запускающего.

Прибор очень специфичный, особенно если зело точный. Отсюда и цена вопроса. Можно сделать на коленке на счетчиках.

Re: Генератор задержек сигнала

Это миллисекунды или микросекунды?

И вы снова не указали самый значимые критерий:
Какая требуется необходимая точность отработки врем. интервалов задержки — до наносек, микросекунд. то есть важна разница задержки скажем 2 мсек и 2.000015 мсек, или не важна. Или же устроит шаг установки задержки в единицы миллисек ? Просто от требуемой точности очень зависит стоимость изделия.

Правильно сформулированное ТЗ с указанием всех необходимых параметров — заметно повышает шансы найти оптимальное решение.

Re: Генератор задержек сигнала

Это миллисекунды или микросекунды?

Длина импульса — в миллисекундах. Точность не запредельная. До 1 миллисекунды. Длина записи может быть от нескольких десятков миллисекунд до нескольких секунд. Разница задержки в 2 мсек и 2.000015 мсек не важна. Точность до микросекунд. Видел в живую аппарат, сделанный специально для сейсмоакустики с входом для внешнего запуска, собственным генератором и 4 настраиваемыми выходами. Не могу найти его ни в продаже, не ТТХ. По моему Applied Acoustics.
Аналоги сверхвысокоточные стоят от полумиллиона рублей, что неприемлемо. Тут
посоветовали ПЛК100/150/154 контроллер для малых систем с AI/DI/DO/AO. Это не готовое решение, а набор «сделай сам» типа первых компьютеров Спектр или БК. Подозреваю, что в китайских генераторах сигналов, эта опция зарыта, только не могу понять в каких моделях.
https://aliexpress.ru/item/4000169594674.html?
https://aliexpress.ru/item/4000364689168.html?

Благодаря диалогу и ссылкам наткнулся, похоже на то, что мне нужно.