Los relés de tiempo están diseñados para implementar una secuencia preestablecida de encendido y apagado de varios dispositivos, elementos de circuito, señalización de alarma. Con la ayuda de dispositivos de control de tiempo se forman los retrasos de conmutación y control preestablecidos. La mayoría de los diseños de control de tiempo prevén el ajuste de la duración del intervalo de encendido o apagado. Dependiendo del diseño del relé temporizador, el ajuste puede realizarse de forma mecánica, electrónica o programada.
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Principio de funcionamiento de los relés de tiempo
El principio básico del relé de tiempo es retrasar la conexión, la desconexión o la conmutación de grupos de contactos de control. La aplicación del retardo depende del diseño del dispositivo. Las diferencias comunes entre los distintos tipos de relés se encuentran en la parte de la acción de conmutación. Sobre esta base, se distinguen dos grupos de dispositivos de relé:
- Con una desconexión retardada;
- con retardo de encendido.
Muchos relés permiten cambiar el tipo de conmutación o tienen ambos.
El principio de control de tiempos y contactos depende del diseño del relé, pero el algoritmo general es el siguiente:
- en el momento de la puesta en marcha, se acciona el grupo de contactos, organizado según el tipo de conmutación (en el caso de los relés de tiempo con conmutación retardada, los contactos están cerrados);
- al mismo tiempo que se acciona el mecanismo de retardo (el oscilador del reloj en los dispositivos electrónicos se pone en marcha);
- Una vez transcurrido el intervalo establecido, el grupo de contactos invierte su estado.
El relé de tres pasos se caracteriza por un algoritmo de funcionamiento más complejo. La secuencia de funcionamiento es la siguiente:
- Circuito abierto.
- Comienza. El circuito se cierra y comienza la cuenta atrás.
- La lectura termina. Circuito cerrado.
En los dispositivos cíclicos, la secuencia anterior se repite muchas veces.
La temporización se pone en marcha de forma manual o automática mediante el cierre directo de los contactos de potencia o a través de un electroimán que actúa sobre el mecanismo.
Relés de tiempo con función de activación retardada de la misma manera.
Tipos y clasificación
Se utilizan los siguientes tipos de interruptores horarios, que sirven para clasificar el interruptor horario
- neumático;
- motor;
- electromagnética;
- reloj (ancla);
- electrónico.
La siguiente diferencia es el valor de la tensión de alimentación del electroimán de control, que realiza el accionamiento inicial del actuador o del mecanismo y el electroimán que controla la conmutación de los terminales de salida. Los tipos más comunes de relés de tiempo son tensión:
- Tensión de 12 V DC;
- 24 V DC;
- 220 voltios AC.
Los relés de tiempo de 380 V se utilizan en redes trifásicas con conexión en triángulo.
La tensión de funcionamiento es diferente de la tensión de conmutación, que depende del diseño y la potencia de los grupos de contacto. La tensión de servicio es necesaria para el funcionamiento del aparato y debe estar dentro de los límites estrictamente definidos. La tensión de conmutación mínima no está limitada. Si se superan los valores permitidos, existe el riesgo de que se produzca una avería entre los contactos.
Lo mismo ocurre con la corriente de conmutación, si la corriente supera el valor permitido, puede provocar la quema o sinterización de los grupos de contactos, o la formación de arcos eléctricos al romperse el contacto.
La tensión de funcionamiento viene dictada por los requisitos de seguridad. Cuanto mayor sea la potencia del solenoide de accionamiento, mayor será el consumo de corriente del solenoide. Los relés temporizados de 24 voltios son los más comunes, ya que es la combinación más ventajosa de tensión y consumo de corriente del relé.
En los vehículos se utilizan relés de tiempo con una tensión de alimentación de 12 V, ya que es el valor más común en la red de a bordo del vehículo. Por ejemplo, los relés de tiempo para el control de los limpiaparabrisas y los indicadores de dirección. Los grupos de contacto de estos dispositivos son muy fiables y tienen una gran reserva de corriente para evitar que se quemen, ya que la seguridad vial depende de un funcionamiento sin problemas.
Todos los tipos mencionados anteriormente permiten la utilización de relés temporales multicanal. En este caso, los circuitos son conmutados por varios grupos de contactos independientes. En los diseños sencillos, los grupos se accionan simultáneamente, en los complejos, en función del algoritmo programado.
Los dispositivos electrónicos proporcionan una gran variedad en el número de grupos y el algoritmo de funcionamiento. Los circuitos diseñados con microcontroladores ocupan poco espacio, limitado únicamente por el tipo y el tamaño de los elementos de accionamiento que conmutan la carga.
La fiabilidad de los dispositivos y mecanismos depende de la idoneidad del diseño. La elección del relé temporizador radica en la selección de un tipo que cumpla con todos los requisitos, que incluyen:
- tensión de funcionamiento;
- tensión y corriente de conmutación;
- la duración de los intervalos de tiempo;
- precisión en el ajuste del retardo;
- operación de encendido o apagado;
- control de encendido y apagado.
Relés temporales cíclicos
Este tipo de relé horario genera automáticamente y de forma continua intervalos de tiempo preestablecidos. Si se pregunta por qué son necesarios los relés cíclicos, lo más habitual es que se utilicen en sistemas automáticos de control de la iluminación (alumbrado público, explotaciones ganaderas, acuarios, etc.).
Electromagnético
Los dispositivos electromagnéticos también se conocen como relés temporales electromagnéticos. Se caracterizan por su sencillez de construcción y se utilizan en los sistemas de retransmisión automática. La bobina del solenoide contiene una bobina cortocircuitada en forma de cilindro de cobre, que impide el rápido ascenso y descenso del flujo magnético, y como resultado, la armadura del sistema móvil se mueve con retraso. El tiempo de retardo al accionamiento es de 0,07 a 0,11 segundos, y al desbloqueo de 0,5 a 1,4 segundos. Inconvenientes:
- imposibilidad de corregir el tiempo de retardo;
- funcionamiento sólo con corriente continua.
Neumático
El ralentizador en este diseño es un amortiguador neumático, al que se le suministra aire a través de un orificio calibrado. Su sección de flujo se regula mediante una aguja con un tornillo especial.
Ventajas: No necesita una fuente de alimentación.
Inconvenientes:
- Baja precisión de la sincronización (más del 10%.);
- susceptibilidad a la contaminación atmosférica.
Motor:
Representa un motor síncrono que acciona un eje con grupos de contacto a través de una caja de cambios. Puede incluir un acoplamiento electromagnético que desacopla el eje del motor de la caja de cambios. El tiempo de retención oscila entre unos segundos y decenas de horas.
Inconvenientes:
- poca precisión del tiempo de permanencia;
- funciona mal sólo en un estrecho rango de temperaturas;
- El mecanismo requiere una limpieza y lubricación periódicas.
Con reloj y mecanismo de anclaje.
Construido sobre el principio de los relojes mecánicos. En la industria se utiliza un bobinado de corriente para dar cuerda al muelle. Cuanto mayor sea la corriente en la bobina, más se comprime el muelle y más rápido se mueve el movimiento. No son muy precisos a la hora de ajustar la hora. El ajuste de un relé mecánico es similar al de un reloj despertador.
Electrónica .
La clase más común de dispositivos. Se fabrican con componentes electrónicos. El oscilador de frecuencia de reloj o la sincronización de la frecuencia de la red se utiliza como elemento de ajuste de la hora.
Se caracterizan por tener la ventana de frecuencia más amplia. El intervalo mínimo está en microsegundos y el máximo en días, meses y años. Los pasos de frecuencia se ajustan electrónicamente (mediante interruptores) o el software (mediante la modificación de los coeficientes internos del programa o a través de una interfaz de un equipo externo).
El relé de hora, día o semana suele ser una opción en los relojes electrónicos.
Los relés electrónicos de temporización ofrecen la más amplia gama de opciones de circuitos de control, incluidas las versiones multicanal o el funcionamiento cíclico.
Como actuadores para conmutar la carga del relé se utilizan llaves de estado sólido o electroimanes con diferentes grupos de contactos.
Las ventajas de los dispositivos electrónicos son:
- la gama más amplia de ajuste del retardo;
- el menor tamaño y peso;
- alta fiabilidad;
- la mayor precisión en la fijación de los intervalos de tiempo.
La precisión de la exposición depende únicamente de la estabilidad de la frecuencia del oscilador de referencia. El uso de osciladores de cristal estabilizados térmicamente puede lograr una precisión de milésimas de porcentaje.
DesventajasLos circuitos de relés de temporización presentan los siguientes inconvenientes: la necesidad de una fuente de alimentación externa para hacer funcionar los componentes electrónicos.
Los relés de tiempo vienen en una amplia variedad de circuitos. Estos van desde los más sencillos hasta los más complejos basados en microcontroladores.
Aplicaciones
Los relés de tiempo se utilizan en aplicaciones en las que es necesario respetar estrictamente los intervalos de encendido y apagado de los equipos, y proporcionar señales a intervalos preestablecidos.
Las condiciones y requisitos locales dictan el uso de uno u otro tipo de dispositivo.
Los dispositivos electrónicos son capaces de sustituir todo lo anterior, siempre que haya una fuente de alimentación externa.
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