Główne typy i zasada działania przekaźników czasowych

Przekaźniki czasowe są przeznaczone do realizacji zadanej sekwencji włączania i wyłączania różnych urządzeń, elementów obwodów, sygnalizacji alarmów. Za pomocą regulatorów czasowych tworzy się zadane opóźnienia przełączania i sterowania. W większości konstrukcji regulatorów czasowych przewidziano możliwość regulacji czasu trwania przedziału WŁ. lub WYŁ. W zależności od konstrukcji przekaźnika czasowego, regulacja może być wykonywana mechanicznie, elektronicznie lub programowo.

Zasada działania przekaźników czasowych

Podstawowa zasada działania przekaźnika czasowego polega na opóźnieniu załączenia, wyłączenia lub przełączenia grup styków sterujących. Sposób realizacji opóźnienia zależy od konstrukcji urządzenia. Różnice między poszczególnymi typami przekaźników występują w części dotyczącej działania przełączającego. Na tej podstawie wyróżnia się dwie grupy urządzeń przekaźnikowych:

• Z funkcją opóźnionego wyłączania;
• z opóźnieniem załączenia.

Wiele przekaźników umożliwia zmianę typu przełączania lub posiada obie te funkcje.

Zasada kontroli czasu i zestyków zależy od konstrukcji przekaźnika, ale ogólny algorytm jest następujący:

• Podczas uruchamiania uruchamiana jest grupa styków, zorganizowana zgodnie z rodzajem przełączania (w przypadku przekaźników czasowych z opóźnionym przełączaniem styki są zamknięte);
• w tym samym czasie uruchamiany jest mechanizm opóźnienia czasowego (oscylator zegarowy w urządzeniach elektronicznych jest uruchamiany);
• Po upłynięciu ustawionego czasu grupa kontaktowa zmienia swój stan.

Przekaźnik trójstopniowy charakteryzuje się bardziej złożonym algorytmem działania. Kolejność wykonywania czynności jest następująca:

1. Obwód otwarty.
2. Zacznij. Obwód jest zamknięty, rozpoczyna się odliczanie.
3. Koniec odczytu. Obwód zamknięty.

W urządzeniach cyklicznych powyższa sekwencja jest powtarzana wielokrotnie.

Odmierzanie czasu jest uruchamiane ręcznie lub automatycznie przez bezpośrednie zamknięcie styków zasilania lub przez elektromagnes działający na mechanizm.

Przekaźniki czasowe z opóźnioną funkcją aktywacji działają w ten sam sposób.

Rodzaje i klasyfikacja

Stosowane są następujące typy wyłączników czasowych, które służą do klasyfikacji wyłączników czasowych

• pneumatyczny;
• silnik;
• elektromagnetyczne;
• zegar (kotwica);
• elektroniczny.

Kolejną różnicą jest wartość napięcia zasilania elektromagnesu sterującego, który wykonuje wstępne uruchomienie siłownika lub mechanizmu, oraz elektromagnesu sterującego przełączaniem zacisków wyjściowych. Najczęściej spotykane typy przekaźników czasowych to napięcie:

• Napięcie 12 V DC;
• 24 V DC;
• 220 V AC.

Przekaźniki czasowe 380V są stosowane w sieciach trójfazowych z połączeniem w trójkąt.

Napięcie robocze różni się od napięcia łączeniowego, które zależy od konstrukcji i mocy grup styków. Napięcie robocze jest niezbędne do działania urządzenia i musi mieścić się w ściśle określonych granicach. Minimalne napięcie przełączania nie jest ograniczone. Jeśli dopuszczalne wartości zostaną przekroczone, istnieje ryzyko uszkodzenia styków.

To samo dotyczy prądu łączeniowego - jeżeli prąd przekracza dopuszczalną wartość, może to doprowadzić do spalenia lub spieczenia grup styków albo do powstania łuku elektrycznego przy pęknięciu styku.

Napięcie robocze jest podyktowane wymogami bezpieczeństwa. Im większa moc cewki, tym większy pobór prądu przez cewkę. Najczęściej spotykane są przekaźniki czasowe 24 V, ponieważ jest to najkorzystniejsze połączenie napięcia i poboru prądu przez przekaźnik.

W pojazdach stosuje się przekaźniki czasowe o napięciu zasilania 12 V, ponieważ jest to najczęściej spotykana wartość w sieci pokładowej pojazdu. Na przykład przekaźniki czasowe do sterowania wycieraczkami szyby przedniej i kierunkowskazami. Grupy styków w tych urządzeniach są wysoce niezawodne i mają dużą rezerwę prądową, aby zapobiec spaleniu, ponieważ bezpieczeństwo ruchu drogowego zależy od bezawaryjnej pracy.

Wszystkie wyżej wymienione typy umożliwiają stosowanie wielokanałowych przekaźników czasowych. W takim przypadku obwody są przełączane przez kilka niezależnych grup styków. W prostych konstrukcjach grupy są uruchamiane jednocześnie, w konstrukcjach złożonych - w zależności od zaprogramowanego algorytmu.

Dużą różnorodność w zakresie liczby grup i algorytmu działania zapewniają urządzenia elektroniczne. Układy zaprojektowane przy użyciu mikrokontrolerów mają niewielką powierzchnię zabudowy, ograniczoną jedynie rodzajem i rozmiarem elementów wykonawczych przełączających obciążenie.

Niezawodność urządzeń i mechanizmów zależy od tego, czy konstrukcja jest odpowiednia. Wybór przekaźnika czasowego polega na wybraniu typu spełniającego wszystkie wymagania, do których należą:

• napięcie robocze;
• napięcie i prąd przełączania;
• czas trwania przedziałów czasowych;
• dokładność ustawienia opóźnienia;
• włączanie lub wyłączanie;
• kontrola włączania i wyłączania.

Cykliczne przekaźniki czasowe

Ten typ przekaźnika czasowego automatycznie i w sposób ciągły generuje ustawione okresy czasu. Jeśli pytasz, dlaczego potrzebne są przekaźniki cykliczne, to są one najczęściej stosowane w systemy automatycznego sterowania oświetleniem (oświetlenie uliczne, gospodarstwa hodowlane, akwaria itp.).

Elektromagnetyczna

Urządzenia elektromagnetyczne są również znane jako elektromagnetyczne przekaźniki czasowe. Charakteryzują się one prostą konstrukcją i są stosowane w automatycznych systemach przekaźnikowych. W cewce elektromagnesu znajduje się zwarta cewka w postaci miedzianego cylindra, która zapobiega gwałtownemu wzrostowi i spadkowi strumienia magnetycznego, w wyniku czego armatura układu ruchomego porusza się z opóźnieniem. Czas opóźnienia do uruchomienia wynosi od 0,07 do 0,11 sekundy, a do zwolnienia od 0,5 do 1,4 sekundy. Wady:

• brak możliwości korekty czasu opóźnienia;
• działa tylko przy zasilaniu prądem stałym.

Pneumatyczna

Opóźniacz w tej konstrukcji to tłumik pneumatyczny, który jest zasilany powietrzem przez kalibrowaną kryzę. Przekrój przepływu jest regulowany za pomocą igły ze specjalną śrubą.

Zalety: nie wymaga zasilacza.

Wady:

• Niska dokładność pomiaru czasu (ponad 10%);
• podatność na skażenie powietrza.

Silnik:

Reprezentuje silnik synchroniczny, który poprzez przekładnię napędza wał z grupami styków. Może zawierać sprzęgło elektromagnetyczne, które odłącza wał silnika od przekładni. Czas podtrzymania wynosi od kilku sekund do kilkudziesięciu godzin.

Wady:

• niska dokładność czasu przebywania;
• działa nieprawidłowo tylko w wąskim zakresie temperatur;
• Mechanizm wymaga regularnego czyszczenia i smarowania.

Z zegarem i mechanizmem kotwiczącym.

Zbudowany w oparciu o zasadę działania zegarków mechanicznych. W przemyśle do nawijania sprężyny stosuje się uzwojenie prądowe. Im większe natężenie prądu w uzwojeniu, tym bardziej sprężyna jest ściskana i tym szybciej porusza się ruch. Nie są one zbyt dokładne w ustawianiu czasu. Ustawianie przekaźnika mechanicznego jest jak ustawianie budzika.

Elektroniczne .

Najbardziej rozpowszechniona klasa urządzeń. Są one wykonane z elementów elektronicznych. Jako element ustawiający czas wykorzystywany jest oscylator częstotliwości zegara lub synchronizacja częstotliwości sieci zasilającej.

Charakteryzują się one najszerszym pasmem przenoszenia. Minimalny przedział czasowy jest podawany w mikrosekundach, a maksymalny w dniach, miesiącach i latach. Stopnie częstotliwości są regulowane elektronicznie (za pomocą przełączników) lub oprogramowania (przez zmianę współczynników programu wewnętrznego lub przez interfejs z urządzeń zewnętrznych).

Przekaźnik godzinowy, dzienny lub tygodniowy jest często dostępny w zegarach elektronicznych.

Elektroniczne przekaźniki czasowe oferują najszerszy zakres opcji obwodów sterowania, w tym wersje wielokanałowe lub do pracy cyklicznej.

Jako elementy wykonawcze do przełączania obciążenia przekaźnika są stosowane klucze półprzewodnikowe lub elektromagnesy z różnymi grupami styków.

Zalety urządzeń elektronicznych to:

• najszerszy zakres ustawiania opóźnienia;
• najmniejszy rozmiar i ciężar;
• wysoka niezawodność;
• najwyższą dokładność ustawiania przedziałów czasowych.

Dokładność ekspozycji zależy tylko od stabilności częstotliwości oscylatora referencyjnego. Dzięki zastosowaniu stabilizowanych termicznie oscylatorów krystalicznych można uzyskać dokładność rzędu tysięcznych części procenta.

WadyUkłady przekaźników czasowych mają następujące wady: konieczność stosowania zewnętrznego źródła zasilania do zasilania elementów elektronicznych.

Przekaźniki czasowe są dostępne w wielu różnych obwodach. Są to urządzenia od najprostszych do najbardziej złożonych, opartych na mikrokontrolerach.

Aplikacje

Przekaźniki czasowe są stosowane w aplikacjach, w których konieczne jest ścisłe przestrzeganie odstępów czasu między włączaniem i wyłączaniem urządzeń oraz przekazywanie sygnałów w zadanych odstępach czasu.

Lokalne warunki i wymagania narzucają stosowanie jednego lub drugiego typu urządzenia.

Urządzenia elektroniczne są w stanie zastąpić wszystkie powyższe elementy, pod warunkiem że mają zewnętrzne źródło zasilania.

Powiązane artykuły: