ТАЙМЕРЫ В ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

March 6, 2014 by admin Комментировать »

Одной из самых распространенных электронных схем систем автоматики является схема временной задержки – таймер. Функциональные возможности такого таймера достаточно широки. Он может, например, увеличить длительность входного импульса при прохождении его на выход таймера (скажем от 10 мкс до 40 мс), что может быть использовано для управления электромеханическим реле; получить импульс включения и через фиксированный интервал времени выставить импульс на выход; выставлять импульсы на определенное количество независимых выходов с различной временной задержкой. Примером может служить интегральный таймер ПС 555. Он является аналоговым таймером, который адаптирован к работе со многими цифровыми схемами. Таймер ПС 555 с Плит = +5 В совместим с логическими интегральными схемами. Однако таймер надежно работает с Плит = +15 В, обеспечивая выходной ток 200 мА, что позволяет подключать к нему электромеханическое реле, пускатели или сигнальные лампы. На рис. 1.6 приведена схема рассматриваемого таймера, где показано включение внешних времязадающих компонентов: резистора RI и конденсатора С.

Рис. 1.6. Схема таймера

Основой схемы является триггер Г, управляемый компараторами. В режиме покоя выход триггера Q имеет высокий уровень (нулевое состояние триггера), поэтому времязадающий конденсатор С зашунтирован включенным транзистором VT, а напряжение на выходе таймера имеет низкий уровень, поскольку инвертируется выходным каскадом. Включение таймера осуществляется подачей импульса на вход триггера «Запуск», который поступает на один из входов компаратора DD2, на втором входе которого внутренней резисторной цепью поддерживается высокий уровень. В работу триггер вступает спадающим перепадом входного импульса. Когда напряжение на входе «Запуск» уменьшается до значения 1/3 Ucc, компаратор DD2 изменяет свое состояние и устанавливает триггер в единичное состояние О = 1. Выход Q принимает низкий уровень, а на выходе таймера устанавливается высокий уровень напряжения. Транзистор VT запирается. Времязадающий конденсатор С начинает заряжаться через резистор R\. Заряд продолжа-ется до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С не увеличиться до напряжения 1/3Ucc. Тогда компаратор DD 1 выходным импульсом переведет триггер в нулевое состояние Q = 0 (сброс триггера). Транзистор VT при этом снова открывается, разряжая конденсатор С, тем самым подготавливает схему к следующему импульсу запуска. Если напряжение на входе запуска продолжает оставаться меньше уровня \!Ъисс к концу формируемого временного интервала, триггер не будет сброшен в нулевое состояние и уровень напряжения на выходе останется высоким до тех пор, пока триггер не будет освобожден. Вывод «Сброс» является входом безусловного сброса, который можно внешним сигналом заземлить на короткое время для прекращения работы схемы в любой точке временного цикла. Длительность формируемого временного интервала можно рассчитать, используя обычное соотношение для заряда конденсатора с постоянной времени RC:

В данном случае U0 = Ucc. Значение времени t, при которой U0 = 2/3 Ucc найдем из выражения

При замыкании кнопки SB\ на короткое время для запуска таймера реле К V включается. Для его отключения следует нажать кнопку SB2. Для защиты таймера

Следовательно, временной интервал, формируемый таймером на 10 % больше постоянной времени RI C. Максимальное значение сопротивления резистора RI является величиной порядка 10 МОм и ограничено внутренним током утечки. Ограничения на величину С теоретически нет (величина постоянной времени с электролитическим конденсатором большой емкости ограничена внутренней утечкой). Надежные задержки около одного часа получаются при С = 1000 мкФ и R\ =

3,3                 МОм. Интегральные схемы КМОП-технологии позволяют использовать сопротивления RI до 100 МОм, длительность сформированного временного интервала тогда может составлять многие часы. В качестве примера приведем схему включения/отключения реле KV таймером DD, управляемым кнопкой SB 1 (любым командным контактом, управляющим импульсом), (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Схема использования таймера для управления реле

от перенапряжений, возникающих при коммутации реле KV, параллельно обмотке реле включен диод VD2, а воизбежание попадания отрицательной обратной ЭДС обмотки реле на выход таймера последовательно ему включен диод EDI. Резистор R2 в цепи запуска ограничивает входной ток таймера. К выводу 5 подключают развязывающий конденсатор С2 емкостью 10 нФ, который уменьшает шумы на входе опорного напряжения компаратора DD.

В полиграфическом производстве существует оборудование, выполняющее однотипные повторяющие технологические процессы, Примером может служить приклеичные автоматы, высекальное оборудование, ламинаторы и т. п. Для выполнения циклограммы работы такого оборудования, или определенных ее циклов можно использовать программируемые таймеры. Рассмотрим пример такого таймера с микроконтроллером.

Алгоритмы работы программ микроконтроллера (МК), проверки кнопок и поиска приведены на рис. 1.8, 1.9, 1.10. Перед работай таймера выполняется сброс и инициализации его регистров, после этого МК инициализирует ЖКИ-диспей, на котором появляются значения регистров. Затем МК ожидает установки флага «25 с». После его включения выполняется проверка кнопок. Поскольку кнопки подключены к шине данных ЖКИ-индикатора, то перед проверкой кнопок и после нее переустанавливаются регистры установки выходов. Проверка состояния кнопок выполняется в два этапа. При первом прохождении программы определяются нажатые кнопки, и устанавливается флаг кнопки. При втором прохождении (через 0,25 с) программа реагирует на установленный флаг. Пока кнопка нажата, реакции на её нажатие не будет, так как все установки выполняются с задержкой на 0,25 с после отпускания кнопки. Такой алгоритм работы устраняет влияние дребезга контактов. Допустим, что программа выполняет второе прохождение проверки кнопок, т. е. проверяются состояния флагов кнопок. Если флаг установки включён, то программа по номеру курсора выбирает разряд установки. В каждом выбранном разряде его значение увеличивается на единицу и сбрасывается флаг кнопки. Но второй разряд может принимать только два значения: включено и выключено. Эти значения фиксируются флагом состояния. При любом изменении флага состояния выполняется запись установки в энергонезависимую память МК. Если после проверки состояния кнопок хотя бы одна кнопка остается нажатой, то включается флаг запрета индикации. Далее проверяется состояние флага «одной минуты». Если одна минута ещё не прошла, то процессор возвращается к выводу на индикацию и цикл повторяется. Если флаг «одной минуты» включён, то в памяти выполняется поиск установок, время которых совпадает с текущим временем. Если такие установки имеются, то соответствующий выход устанавливается в то состояние, которое записано в данной установке, т. е. включается или выключается. Программа переходит к индикации. Во время работы устройства каждую установку можно включить, выключить или стереть. Установленные значения времени включения и выключения выхода записываются в энергонезависимую память. Дискретность установок времени включения и выключения равна 1 минуте.

Для записи в память необходимо найти свободные (незанятые) ячейки. Поиск свободного места начинается с поиска по номеру выхода, который записывается в трёх старших разрядах часов. Если номер выхода, считанный из памяти, равен нулю, то данная ячейка памяти считается свободной, т.к. нулевого выхода нет. Если ячейки с нулевым выходом найти в памяти не удаётся, то поиск продолжается по состоянию выхода. Поскольку пользователь по желанию может включить или выключить установку, по флагу состояния установки можно найти выключенный выход. Значение флага состояния записывается в старший разряд минут включения. Если старший разряд минут включения нулевой, значит, по данному адресу можно выполнять запись. При поиске выключенного выхода соответствующий ему адрес записи часов сохраняется. Если не удается найти выключенный выход, то регистры индикации обнуляются, и на индикаторе во всех разрядах высвечиваются прочерки, обозначающие, что память заполнена и дальнейшая запись возможна только после стирания какой-либо установки. После записи установки в память проверяется флаг разряда. Если флаг включён, то значение курсора увеличивается на единицу. Поскольку в различных режимах индикации существуют разные «пустые» разряды (не требующие установки), то, в зависимости от режима индикации, номер курсора переустанавливается на номер разряда, требующего установки. После проверки флага разряда выполняется проверка флага режима. При включенном флаге инкрементируется регистр режима, и по номеру режима выбираются регистры, значение которых переписывается в регистры индикации. Если ни одна кнопка не была нажата, то все равно проверка кнопок завершается выбором режима индикации.

Рис. 1.9. Блок-схема программы

В каждом выбранном режиме происходит перезапись в регистры индикации, и возврат из подпрограммы, кроме режима просмотра установок, в котором проверяется состояние кнопки «Поиск». Если флаг кнопки включен, то в памяти выполняется поиск установок с номером выбранного выхода. Поскольку номера выходов записаны в установках часов, то память проверяется только по адресам часов включения. Если номер установленного выхода совпадает с записанным номером выхода, то считывается остальная информация для данного номера выхода и переписывается в регистры индикации. Если номер выхода по считанному адресу не совпадает с установленным, то проверяется счетчик адреса на максимальное значение. Для адреса часов включения максимальное значение равно 64. Если счетчик адреса не заполнен, то его значение увеличивается на два, и поиск продолжается. Если в памяти нет записи с установленным номером, то счетчик адреса обнуляется, во всех регистрах индикации устанавливаются прочерки, и программа возвращается из подпрограммы проверки кнопок. Если найдена запись с номером выхода, совпадающим с установленным, то счетчик адреса сохраняет свое значение до следующего нажатия кнопки «Поиск». Таким образом, просматривается вся память с установленным номером выхода. Поскольку запись в память выполняется в свободные ячейки, а выборка из памяти начинается с нулевого адреса, то и индикация может начинаться с любой установки. Установку со старшим адресом записи можно определить по смене индикации после двойного нажатия кнопки «Поиск- Сброс». После этого поиск начинается с нулевого адреса. Каждую минуту выполняется сравнение текущего времени с установками, записанными в память. Перед рассмотрением программы поиска рассмотрим формат записи в память. Максимальное значение часов – 23. В двоичном формате это займет 5 младших разрядов (00010111). Три старших разряда используются для записи номера выхода, который может принимать значения 0…7. Часы их включения записываются по четным адресам памяти с нулевого по 62 адрес, а часы выключения записываются в нечетные адреса памяти с первого по 63 адрес. Номер выхода, к которому относится данная установка, записывается в адреса часов включения и выключения. Это необходимо для того, чтобы при поиске совпадений часов с реальным временем по номеру записанного выхода можно было выполнить и включение, и выключение выхода. Максимальное значение минут в двоичном формате займет шесть разрядов (5910 = 1110112). Старший разряд используется для записи флага состояния выхода. Поскольку состояние выхода необходимо знать только при записи установки включений, то старший разряд минут выключения всегда будет нулевым. Поэтому при поиске свободного места в памяти по состоянию установки проверяется только минуты включения. Минуты включения и выключения записываются по адресам, отстоящим от адресов «своих» часов на плюс 64. То есть четные адреса памяти 64. 126 предназначены для записи минут включения, а нечётные адреса 65… 127. Алгоритм программы поиска приведен на рис. 1.9.

Рис. 1.10. Алгоритм программы проверки кнопок

Перед началом поиска обнуляется счетчик адреса и выполняется считывание по нулевому адресу. Из восьмиразрядного числа выделяются пять разрядов с записанной установкой часов. Считанное значение часов сравнивается с часами текущего времени. Если равенства нет, то счетчик адреса инкрементируется, проверяется на переполнение, и процедура считывания и сравнения повторяется. Если проверены все адреса, а равенства нет, то программа выходит из подпрограммы поиска. При совпадении установки часов с часами реального времени к счётчику адреса добавляется 64, и из памяти считывается значение минут. Выделенные минуты сравниваются с текущими и, если они совпадают, то из считанных значений выделяется состояние установки и номер выхода. По номеру выхода выбирается выходной порт МК и по значению состояния устанавливается в 0 или 1. Поиск и установка выходов выполняются по всем адресам памяти, поэтому если установка с младшим адресом включает выход, а установка со старшим адресом выключает его, то выход будет выключен. То есть выход остаётся в том состоянии, которое записано в установке со старшим адресом. Если значение счётчика адреса равно 64, то программа возвращается к проверке флага индикации и цикл повторяется.

На рис. Е11 приведена принципиальная схема таймера. Структура МК DD1 использует процедуру внутреннего сброса, поэтому выход RBI используется для подачи сигнала «Поиск-сброс» кнопкой SB Е Кнопки SB Κ.. SB4 подключены параллельно шине данных индикатора HG. Резистором R2\ устанавливают необходимую контрастность изображения индикатора. Диоды EDI, VD2 необходимы для отключения оптосимисторов VSS… ES’l3 в режиме резервного питания, когда работают только МК и индикатор. Индикация не пропадает при снижении напряжения батареи до 4 В. Потребляемый ток (МК и индикация) в этом режиме равен 5 мА. Изменение режима индикации выполняют нажатием и отпусканием кнопки «Режим». Таймер имеет следующие режимы индикации: индикация текущего времени и включённых выходов; индикация в режиме просмотра; установка часов; установка коррекции; установка выходов. Слева от показаний часов высвечивается номер включённого в данный момент выхода. В этом режиме МК реагирует только на нажатие кнопки «Режим». В режиме просмотра записанных в память установок МК реагирует на кнопки «Установка» и «Поиск-Сброс». При нажатии и отпускании кнопки «Установка» изменяется значение крайнего левого разряда, высвечивающего номер выхода, по которому будет вестись поиск. Нажатием кнопки «Поиск-Сброс» инициируют индикацию следующей установки для данного выхода. Если после нажатия кнопки «Поиск-Сброс» индикация не изменилась, это может означать, что установка для данного выхода только одна или вся память просмотрена, и просмотр начинается с нулевого адреса.

Если для данного выхода нет установок, то во всех разрядах индикатора высветятся прочерки. Индикация вида «1 «Вк» 1000 «Вы» 1100» обозначает, что первый выход (1) запрограммирован на включение («Вк») в 10 ч 00 мин (1000), а выключен будет («Вы») в 11 ч 30 мин (1130). Если необходимо делать установку в режиме установки выходов, то в режиме просмотра необходимо установить нулевой номер выхода (или номер выхода, не имеющего установок) и нажать кнопку «Поиск-Сброс». На индикаторе во всех разрядах высветятся прочерки. Это необходимо для того, чтобы буквы рядом с номером выхода изменились с «Вк» на «Вы». Если необходимо выключить какую-либо установку, то её нужно найти в режиме поиска и перейти в режим установки. В режиме установки часов кнопкой «Разряд» перемещают курсор (мигающая черта под разрядом) в необходимый разряд, а кнопкой «Установка» устанавливают нужное значение. Кнопкой «Поиск-Сброс» в данном режиме обнуляют значения секунд и единиц минут по сигналам точного времени. Обнуление происходит в момент отпускания кнопки. Необходимо помнить, что такая установка выполняется с погрешностью ± 1/4 с. В режиме установки коррекции хода часов кнопками «Разряд» и «Установка» набирают нужное значение коррекции. Знак плюс устанавливают, если часы отстают, и наоборот. Максимальное абсолютное значение коррекции не может превышать 249. При попытке набрать число 250 или больше все разряды установки коррекции обнулятся. Нахождение числа коррекции проще выполнить практически, сравнивая ход часов с эталонными за фиксированный период времени, например, за час или сутки. Методом последовательного приближения добиваются приемлемой точности хода часов. При помощи частотомера можно подобрать точный кварцевый резонатор – тогда величина коррекции будет нулевой. В режиме установки выходов выполняют запись в память установленных значений. Для этого кнопкой «Установка» набирают необходимые значения, перемещая курсор по разрядам кнопкой «Разряд». Необходимо помнить, что четыре левые цифры относятся к установке времени включения, а правые – к установке выключения. При переходе в режим установки курсор курсор находится под десятками часов включения. То есть сначала устанавливают время, затем переходят к установке номера выхода, и, наконец, кнопкой «Установка» устанавливают состояние выхода, изменяя буквы «Вы» на буквы «Вк». Если необходимо выключить установку, то её состояние изменяют с «Вк» на «Вы». Перед выключением установки её необходимо найти в режиме поиска. Когда курсор находится во втором разряде слева, кнопку «Установка» можно нажимать только один раз, иначе будет записано состояние установки и «Вк», и «Вы», т.е. установка не будет включена. В любом случае после записи в память установки необходимо проверить её в режиме просмотра. Визуально режим просмотра и установки выходов можно различить по наличию или отсутствию курсора. В режиме просмотра курсор не высвечивается, поскольку изменяется только один крайний левый разряд, и в индикации курсора нет необходимости. Если нужно удалить установку, то находят её в режиме просмотра и переходят в режим установки. Не изменяя значений часов, устанавливают для данной установки нулевой номер выхода. Переводят курсор во второй разряд и нажимают кнопку «Установка». Предыдущее состояние («Вк» или «Вы») не имеет значения – во всех разрядах высветятся прочерки и состояние «Вы». По данному адресу можно сделать новую запись.

Силовыми ключами, коммутирующими нагрузку переменного тока, в данном таймере являются симисторы VS1…VS7, которые включаются/отключаются опто- симисторами VS8…VS13 по установкам «Вк»/«Вы» с соответствующего выхода МЕС (/МО, RA1, /М2, /М3, /М4, /МО, RB1). Таймер питается напряжением постоянного тока 9 В. МК и дисплей получают стабилизированное блоком А1 напряжения питания 5 В. Тактирование работы МК выполняется кварцевым высокочастотным генератором ВО с частотой 4,096 МГц.

Источник: Беляев В. П., Шуляк Р. И., «Электронные устройства полиграфического оборудования», Белорусский государственный Технологический университет, Минск, 2011 г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты