Przekaźniki czasowe przeznaczone są do realizacji określonej sekwencji włączania i wyłączania różnych urządzeń, elementów obwodów i sygnalizacji. Za pomocą tymczasowych urządzeń sterujących powstają określone opóźnienia przełączania i sterowania. Większość projektów urządzeń sterujących czasem przewiduje regulację czasu trwania interwału włączania lub wyłączania. W zależności od konstrukcji przekaźnika czasowego regulację można przeprowadzić mechanicznie, elektronicznie lub programowo.
Zawartość
Zasada działania przekaźnika czasowego
Ogólna zasada działania przekaźnika czasowego polega na tworzeniu zwłoki czasowej załączania, wyłączania lub przełączania grup sterujących styków. Realizacja opóźnienia zależy od cech konstrukcyjnych urządzenia. Powszechną różnicą w przekaźnikach różnych typów jest przełączanie części wykonawczej. Na tej podstawie rozróżnia się dwie grupy urządzeń przekaźnikowych:
- z opóźnieniem wyłączenia;
- z opóźnieniem rozruchu.
Wiele przekaźników umożliwia zmianę rodzaju przełączania lub posiada obie opcje.
Zasada taktowania i sterowania stykami zależy od konstrukcji przekaźnika, ale ogólny algorytm działania jest następujący:
- przy uruchomieniu aktywowana jest grupa kontaktów, zorganizowana zgodnie z rodzajem przełączania (dla przekaźników czasowych z opóźnieniem wyłączania styki zwierają się);
- w tym samym czasie mechanizm zwłoki czasowej jest napinany (uruchamia generator zegarowy w urządzeniach elektronicznych);
- po określonym czasie grupa kontaktów zmienia swój stan na przeciwny.
Przekaźnik trójpozycyjny ma bardziej złożony algorytm działania. Kolejność prac jest następująca:
- Obwód jest otwarty.
- Początek. Obwód zamyka się, rozpoczyna się odliczanie.
- Odliczanie się skończyło. Obwód jest zamknięty.
W urządzeniach cyklicznych podana sekwencja powtarza się wielokrotnie.
Odliczanie uruchamiane jest ręcznie lub automatycznie poprzez bezpośrednie zwarcie styków zasilacza lub poprzez elektromagnes działający na mechanizm.
Podobnie działa przekaźnik czasowy z opóźnieniem załączenia.
Rodzaje i klasyfikacja
Stosuje się następujące rodzaje zliczających przedziałów czasowych, według których dokonuje się klasyfikacji czasomierzy:
- pneumatyczny;
- silnik;
- elektromagnetyczny;
- wartownicy (Kotwica);
- elektroniczny.
Kolejna różnica polega na wartości napięcia zasilania elektromagnesu sterującego, który realizuje pluton początkowy siłownika lub mechanizmu oraz elektromagnesu sterującego przełączaniem zacisków wyjściowych. Najbardziej rozpowszechnione są tego typu przekaźniki czasowe według Napięcie:
- napięcie 12V DC;
- 24 V DC;
- 220 woltów prądu przemiennego.
Przekaźniki czasowe 380V stosowane są w sieciach trójfazowych z połączeniem w trójkąt.
Napięcie robocze różni się od napięcia przełączania, które zależy od konstrukcji i mocy zestawów styków. Napięcie robocze jest niezbędne do pracy urządzenia i musi mieścić się w ściśle określonych granicach. Nie ma minimalnego limitu napięcia przełączania. W przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości możliwe jest rozbicie szczeliny między stykami.
Te same wymagania dotyczą prądu łączeniowego, którego przekroczenie przekracza dopuszczalną wartość jest obarczone spaleniem i spiekaniem grup styków, pojawieniem się łuku elektrycznego w momencie otwarcia.
Wartość napięcia roboczego jest podyktowana wymogami bezpieczeństwa. Uwzględnia to fakt, że im większa moc elektromagnesu sterującego, tym silniejszy pobierany przez niego prąd. Najczęściej stosowanym przekaźnikiem czasowym jest 24 V, ponieważ w tym przypadku występuje najkorzystniejsza kombinacja napięcia i poboru prądu przez przekaźnik.
W samochodach stosuje się przekaźniki czasowe o napięciu zasilania 12 V, ponieważ jest to najczęstsza wartość dla sieci pokładowej samochodu. Na przykład przekaźnik czasowy do sterowania wycieraczkami przedniej szyby i kierunkowskazami. Grupy stykowe tych urządzeń są wysoce niezawodne, mają duży zapas prądowy, aby zapobiec spaleniu, ponieważ bezpieczeństwo ruchu drogowego zależy od prawidłowego działania.
Wszystkie wymienione typy umożliwiają wyzwalanie wielokanałowych przekaźników czasowych. W takim przypadku przełączanie obwodów odbywa się za pomocą kilku niezależnych grup styków.W prostych konstrukcjach grupy wyzwalane są jednocześnie, w złożonych, w zależności od zaprogramowanego algorytmu.
Urządzenia elektroniczne zapewniają dużą różnorodność pod względem liczby grup i algorytmu działania. Układy opracowane z wykorzystaniem mikrokontrolerów mają niewielkie wymiary, które ograniczone są jedynie rodzajem i wielkością elementów wykonawczych przełączających obciążenie.
Niezawodność działania urządzeń i mechanizmów zależy od zgodności projektu z wymaganiami. Wybór przekaźnika czasowego polega na doborze typu spełniającego wszystkie wymagania, w tym:
- napięcie robocze;
- przełączanie napięcia i prądu;
- długość przedziałów czasowych;
- dokładność ustawienia szybkości migawki;
- pracować lub wyłączać;
- regulacja włącz/wyłącz.
Zegary cykliczne
Ten typ przekaźnika czasowego automatycznie i w sposób ciągły generuje określone przedziały czasowe. Jeśli zadasz pytanie, do czego potrzebne są przekaźniki cykliczne, to możemy powiedzieć, że są one najczęściej stosowane w automatyczne systemy sterowania oświetleniem, (outdoor, fermy hodowlane, akwaria).
elektromagnetyczny
Urządzenia elektromagnetyczne nazywane są również przekaźnikami czasowymi z opóźnieniem elektromagnetycznym. Mają prostą konstrukcję i są stosowane w przekaźnikowych urządzeniach automatyki. Uzwojenie elektromagnesu dodatkowo zawiera zwartą cewkę w postaci miedzianego walca, co zapobiega gwałtownemu wzrostowi i spadkowi strumienia magnetycznego, w wyniku czego zwora układu ruchomego porusza się z wyhamowaniem.Czas opóźnienia zadziałania wynosi od 0,07 do 0,11 sekundy, a zwolnienia od 0,5 do 1,4 sekundy. Wady:
- brak możliwości skorygowania czasu opóźnienia;
- pracować tylko na prądzie stałym.
Pneumatyczny
Urządzenie opóźniające w tej konstrukcji to przepustnica pneumatyczna, do której powietrze wchodzi przez skalibrowany otwór. Jego pole przepływu reguluje igła ze specjalną śrubą.
Plusy: Nie wymaga zasilania
Wady:
- niska dokładność ustawienia czasu (ponad 10%);
- wrażliwość na zanieczyszczenie powietrza.
Silnik
Jest to silnik synchroniczny, który poprzez skrzynię biegów przenosi obrót na wał z grupami styków. Może zawierać sprzęgło elektromagnetyczne, które odłącza wał silnika i skrzynię biegów. Czas utrzymywania waha się od kilku sekund do kilkudziesięciu godzin.
Wady:
- niska dokładność opóźnienia czasowego;
- wydajność tylko w wąskim zakresie temperatur;
- potrzeba regularnego czyszczenia i smarowania mechanizmu.
Mechanizm zegarowy lub wychwyt
Ułożone na zasadzie zegarka mechanicznego. W przemyśle uzwojenie prądu służy do ładowania sprężyny. Tak więc im wyższy prąd w uzwojeniu, tym mocniej ściskana jest sprężyna i tym szybszy ruch mechanizmu. Różnią się niską dokładnością czasu instalacji. Ustawienie przekaźnika mechanicznego jest podobne do ustawienia budzika.
Elektroniczny
Najpopularniejsza klasa urządzeń. Wykonane na podzespołach elektronicznych. Jako element czasowy wykorzystywany jest generator częstotliwości zegara lub synchronizacja z częstotliwością sieci.
Różnią się najszerszymi granicami strojenia częstotliwości.Minimalny interwał to jednostki w mikrosekundach, a maksymalny to dni, miesiące i lata. Regulacja interwału odbywa się elektronicznie (z przełącznikami) lub oprogramowanie (poprzez zmianę współczynników wbudowanego programu lub poprzez interfejs z urządzeń zewnętrznych).
Przekaźnik godzinowy, dzienny lub tygodniowy jest często opcją w zegarkach elektronicznych.
Elektroniczne przekaźniki czasowe dają najszersze możliwości budowania obwodów sterowania, w tym wersji wielokanałowych lub pracy cyklicznej.
Jako część wykonawcza do przełączania obciążenia przekaźnika stosuje się łączniki półprzewodnikowe lub elektromagnesy z różnymi grupami styków.
Zalety urządzeń elektronicznych:
- najszerszy zakres ustawień ekspozycji;
- minimalne wymiary i waga;
- wysoka niezawodność;
- najwyższa dokładność ustawiania interwałów czasowych.
Dokładność ekspozycji zależy tylko od stabilności częstotliwości oscylatora głównego. Zastosowanie generatorów opartych na elementach kwarcowych ze stabilizacją termiczną pozwala na osiągnięcie dokładności w tysięcznych częściach procenta.
Wady: Potrzeba zewnętrznego źródła zasilania do obsługi elementów elektronicznych obwodu.
Obwody przekaźników czasowych mają szeroką gamę. Wśród nich są zarówno proste, jak i złożone, oparte na mikrokontrolerach.
Obszar zastosowań
Przekaźniki zwłoczne stosowane są w miejscach, w których konieczne jest ścisłe przestrzeganie odstępów czasu pomiędzy włączaniem i wyłączaniem sprzętu, aby dawać sygnały w określonych odstępach czasu.
Konieczność użycia takiego lub innego typu urządzenia jest podyktowana lokalnymi warunkami i wymaganiami dotyczącymi ich parametrów.
Urządzenia elektroniczne mogą zastąpić wszystkie powyższe, pod warunkiem, że dostępne jest zewnętrzne zasilanie.
Podobne artykuły:
