Hovedtyper og funktionsprincip for tidsrelæer

Tidsrelæer er designet til at gennemføre en forudindstillet sekvens af tænding og slukning af forskellige enheder, kredsløbselementer, alarmsignalering. Ved hjælp af tidsstyringsanordninger dannes de forudindstillede koblings- og kontrolforsinkelser. De fleste tidsstyringskoncepter giver mulighed for at justere varigheden af ON- eller OFF-intervallet. Afhængigt af tidsrelæets konstruktion kan justeringen foretages mekanisk, elektronisk eller programmeret.

Funktionsprincip for tidsrelæer

Det grundlæggende princip for tidsrelæet er at forsinke tændingen, slukningen eller skiftet af kontrolgrupper af kontakter. Implementeringen af forsinkelsen afhænger af enhedens design. De almindelige forskelle mellem de forskellige relætyper ligger i den del, der vedrører koblingsvirkningen. På dette grundlag skelnes der mellem to grupper af relæanordninger:

• Med forsinket slukning;
• med tændingsforsinkelse.

Mange relæer giver mulighed for at ændre koblingstypen eller har begge dele.

Princippet for timing og kontaktstyring afhænger af relæets design, men den generelle algoritme er som følger:

• Ved opstart aktiveres kontaktgruppen, der er organiseret efter koblingstype (for tidsrelæer med forsinket kobling er kontakterne lukkede);
• samtidig med at tidsforsinkelsesmekanismen aktiveres (uroscillatoren i elektroniske apparater startes);
• Når det indstillede interval er udløbet, vender kontaktgruppen sin tilstand om.

Det tretrinsrelæ er kendetegnet ved en mere kompleks driftsalgoritme. Arbejdsgangen er som følger:

1. Kredsløbet er åbent.
2. Start. Kredsløbet er lukket, nedtællingen starter.
3. Aflæsning slutter. Kredsløbet er lukket.

I cykliske anordninger gentages ovenstående sekvens mange gange.

Timingen startes manuelt eller automatisk ved direkte lukning af strømkontakterne eller ved hjælp af en elektromagnet, der virker på mekanismen.

Tidsrelæer med forsinket aktiveringsfunktion på samme måde.

Typer og klassificering

Der anvendes følgende typer af tidsafbrydere, som anvendes til at klassificere tidsafbryderen

• pneumatisk;
• motor;
• elektromagnetisk;
• ur (anker);
• elektronisk.

Den næste forskel er forsyningsspændingsværdien for den styrende elektromagnet, der udfører den indledende aktivering af aktuatoren eller mekanismen, og for den elektromagnet, der styrer omskiftningen af udgangsklemmerne. De mest almindelige typer af tidsrelæer er spænding:

• 12 V DC-spænding;
• 24 V DC;
• 220 volt vekselstrøm.

380V-tidsrelæer anvendes i trefasede net med deltaforbindelse.

Driftsspændingen er forskellig fra koblingsspændingen, som afhænger af kontaktgruppernes konstruktion og effekt. Driftsspændingen er nødvendig for apparatets funktion og skal ligge inden for de strengt definerede grænser. Den mindste koblingsspænding er ikke begrænset. Hvis de tilladte værdier overskrides, er der risiko for nedbrud mellem kontakterne.

Det samme gælder for koblingsstrømmen; hvis strømmen overstiger den tilladte værdi, kan det medføre, at kontaktgrupperne brænder eller sintrerer, eller at der opstår lysbuer, når kontakten afbrydes.

Driftsspændingen er dikteret af sikkerhedskravene. Jo højere effekt af aktiveringsmagnetten, jo højere strømforbrug. 24 volts timerelæer er de mest almindelige, da dette er den mest fordelagtige kombination af relæets spænding og strømforbrug.

I køretøjer anvendes tidsrelæer med en 12 V forsyningsspænding, da dette er den mest almindelige værdi på køretøjets indbyggede netværk. F.eks. tidsrelæer til styring af vinduesviskere og retningsviserblinklys. Kontaktgrupperne i disse anordninger er meget pålidelige og har en stor strømreserve for at undgå forbrænding, da trafiksikkerheden afhænger af problemfri drift.

Alle ovennævnte typer giver mulighed for multikanalstidsrelæer. I et sådant tilfælde kobles kredsløbene af flere uafhængige grupper af kontakter. I enkle konstruktioner aktiveres grupperne samtidigt, i komplekse konstruktioner afhænger de af den programmerede algoritme.

Elektroniske anordninger giver en stor variation i antallet af grupper og algoritmen for drift. Kredsløb designet med mikrocontrollere har et lille fodaftryk, som kun er begrænset af typen og størrelsen af de aktiveringselementer, der skifter belastningen.

Anordningernes og mekanismens pålidelighed afhænger af, om konstruktionen er egnet. Valget af tidsrelæ ligger i valget af en type, der opfylder alle kravene, som omfatter:

• driftsspænding;
• koblingsspænding og -strøm;
• varigheden af tidsintervaller;
• nøjagtighed af forsinkelsesindstillingen;
• til- eller frakobling;
• kontrol af tænding og slukning.

Cykliske tidsrelæer

Denne type tidsrelæ genererer automatisk og kontinuerligt indstillede tidsperioder. Hvis du spørger, hvorfor der er brug for cykliske relæer, bruges de oftest i automatiske lysstyringssystemer (gadebelysning, husdyrbrug, akvarier osv.).

Elektromagnetisk

Elektromagnetiske anordninger er også kendt som elektromagnetiske tidsrelæer. De er kendetegnet ved deres enkle konstruktion og anvendes i automatiske relæanlæg. Solenoidens spole indeholder en kortsluttet spole i form af en kobbercylinder, som forhindrer den magnetiske flux' hurtige stigning og fald, og som følge heraf bevæger det bevægelige systems anker sig med en forsinkelse. Forsinkelsestiden til aktivering er 0,07 til 0,11 sekunder og til udløsning 0,5 til 1,4 sekunder. Ulemper:

• umulighed af korrektion af forsinkelsestiden;
• drift kun med jævnstrøm.

Pneumatisk

Retarderen i denne konstruktion er en pneumatisk dæmper, som tilføres luft gennem en kalibreret åbning. Dens strømningstværsnit reguleres af en nål med en særlig skrue.

Fordele: Kræver ingen strømforsyning.

Ulemper:

• Lav tidsmæssig nøjagtighed (over 10%);
• modtagelighed for luftforurening.

Motor:

Repræsenterer en synkronmotor, som driver en aksel med kontaktgrupper gennem en gearkasse. Kan omfatte en elektromagnetisk kobling, som afkobler motorakslen fra gearkassen. Holdbarheden varierer fra nogle få sekunder til flere ti timer.

Ulemper:

• dårlig nøjagtighed af opholdstiden;
• kun fungerer dårligt inden for et snævert temperaturområde;
• Mekanismen kræver regelmæssig rengøring og smøring.

Med ur og ankermekanisme.

Bygget på princippet om mekaniske ure. I industrien anvendes en strømoprulning til at optrække fjederen. Jo højere strømmen i optrækket er, jo mere presses fjederen sammen, og jo hurtigere bevæger urværket sig. De er ikke særlig nøjagtige til at indstille tiden. Indstilling af et mekanisk relæ svarer til at indstille et vækkeur.

Elektronisk .

Den mest almindelige klasse af enheder. De er fremstillet med elektroniske komponenter. Urfrekvensoscillator eller netfrekvenssynkronisering anvendes som tidsindstillingselement.

De er kendetegnet ved det bredeste frekvensvindue. Det minimale interval er i mikrosekunder og det maksimale er dage, måneder og år. Frekvenstrinnene justeres elektronisk (via afbrydere) eller software (ved at ændre de interne programkoefficienter eller via en grænseflade fra eksternt udstyr).

Relæet til time, dag eller uge er ofte en mulighed i elektroniske ure.

Elektroniske tidsrelæer tilbyder det bredeste udvalg af muligheder for kontrolkredsløb, herunder versioner med flere kanaler eller cyklisk drift.

Faststofnøgler eller elektromagneter med forskellige kontaktgrupper anvendes som aktuatorer til at skifte relæbelastningen.

Fordelene ved elektronisk udstyr er:

• det bredeste område for indstilling af forsinkelsen;
• den mindste størrelse og vægt;
• høj pålidelighed;
• den højeste nøjagtighed ved fastsættelse af tidsintervaller.

Eksponeringsnøjagtigheden afhænger kun af frekvensstabiliteten af referenceoscillatoren. Ved brug af termisk stabiliserede krystaloscillatorer kan man opnå en nøjagtighed på tusindedele af en procent.

UlemperTimingsrelækredsløb har følgende ulemper: Der er behov for en ekstern strømforsyning til at drive de elektroniske komponenter.

Tidsrelæer findes i mange forskellige kredsløb. De spænder fra de enkleste til de mest komplekse mikrocontrollerbaserede.

Anvendelser

Tidsrelæer anvendes i applikationer, hvor det er nødvendigt at overholde intervallerne for tænding og slukning af udstyr nøje, og hvor der skal gives signaler med forudindstillede intervaller.

Lokale forhold og krav dikterer brugen af den ene eller den anden type anordning.

Elektronisk udstyr kan erstatte alle de ovennævnte, forudsat at der er en ekstern strømforsyning.

Relaterede artikler: