Belangrijkste types en werkingsprincipe van tijdrelais

Tijdrelais zijn ontworpen om een vooraf ingestelde sequentie van in- en uitschakelen van diverse apparaten, circuitelementen, alarmsignalering te implementeren. Met behulp van tijdschakelinrichtingen worden vooraf ingestelde schakel- en besturingsvertragingen gevormd. De meeste tijdschakelklokken bieden de mogelijkheid de duur van het in- of uitschakelinterval aan te passen. Afhankelijk van het ontwerp van het tijdrelais kan de afstelling mechanisch, elektronisch of programmatisch geschieden.

Werkingsprincipe van tijdrelais

Het basisprincipe van het tijdrelais is het vertragen van het inschakelen, uitschakelen of schakelen van stuurgroepen van contacten. De uitvoering van de vertraging hangt af van het ontwerp van het toestel. Gemeenschappelijk voor alle relais van de verschillende typen is het schakelen van het bedieningselement. Op basis hiervan worden twee groepen relaisapparaten onderscheiden:

• Met een vertraagde uitschakeling;
• met inschakelvertraging.

Bij veel relais kan het schakeltype worden gewijzigd of zijn beide mogelijk.

Het principe van timing en contactregeling hangt af van het ontwerp van het relais, maar het algemene algoritme is als volgt:

• bij het opstarten wordt de contactgroep bediend, georganiseerd volgens het type schakeling (bij tijdrelais met vertraagde schakeling zijn de contacten gesloten);
• op hetzelfde moment wordt het tijdvertragingsmechanisme in werking gesteld (de klokoscillator in elektronische apparaten wordt gestart);
• Na het verstrijken van het ingestelde interval keert de contactgroep zijn toestand om.

Het drietrapsrelais wordt gekenmerkt door een complexer werkingsalgoritme. De volgorde van de handelingen is als volgt:

1. Circuit open.
2. Begin. Het circuit is gesloten, het aftellen begint.
3. Einde uitlezing. Circuit gesloten.

In cyclische apparaten wordt de bovenstaande volgorde vele malen herhaald.

De timing wordt manueel of automatisch gestart door het rechtstreeks sluiten van de stroomcontacten of via een elektromagneet die op het mechanisme werkt.

Tijdrelais met vertraagde activeringsfunctie op dezelfde manier.

Soorten en classificatie

De volgende schakelkloktypes worden gebruikt, en worden bijgevolg gebruikt om schakelklokken in te delen

• pneumatisch;
• motor;
• elektromagnetisch;
• klok (anker);
• elektronisch.

Het volgende verschil is de voedingsspanningswaarde van de regelelektromagneet, die de initiële actuator of het mechanisme in werking stelt en de elektromagneet, die de schakeling van de uitgangsklemmen regelt. De meest voorkomende types van tijdrelais zijn spanning:

• 12 V gelijkspanning;
• 24 V DC;
• 220 volt AC.

380V-tijdrelais worden gebruikt in driefasige netwerken met driehoekschakeling.

De bedrijfsspanning is verschillend van de schakelspanning, die afhankelijk is van het ontwerp en het vermogen van de contactgroepen. De bedrijfsspanning is noodzakelijk voor de werking van het toestel en moet binnen de strikt vastgestelde grenzen liggen. De minimale schakelspanning is niet begrensd. Als de toegestane waarden worden overschreden, bestaat het gevaar dat de contacten worden verbroken.

Hetzelfde geldt voor de schakelstroom; als de stroom de toelaatbare waarde overschrijdt, kan dit leiden tot verbranding of sintering van de contactgroepen, of tot vonkvorming wanneer het contact breekt.

De bedrijfsspanning wordt bepaald door de veiligheidseisen. Hoe hoger het vermogen van de elektromagneet, hoe hoger de stroomopname. Timerrelais van 24 volt komen het meest voor, omdat dit de voordeligste combinatie is van spanning en stroomverbruik van het relais.

In voertuigen worden tijdrelais met een voedingsspanning van 12 V gebruikt, aangezien dit de meest gebruikelijke waarde is in het boordnet van het voertuig. Bij voorbeeld tijdrelais voor de besturing van ruitenwissers en richtingaanwijzers. De contactgroepen van deze apparaten zijn zeer betrouwbaar en hebben een grote stroomreserve om verbranding te voorkomen, aangezien de verkeersveiligheid afhankelijk is van een probleemloze werking.

Alle bovenvermelde types maken meerkanaals tijdrelais mogelijk. In een dergelijk geval worden de circuits geschakeld door verschillende onafhankelijke groepen contacten. In eenvoudige ontwerpen worden de groepen gelijktijdig bediend, in complexe ontwerpen afhankelijk van het geprogrammeerde algoritme.

Elektronische toestellen bieden een grote verscheidenheid in het aantal groepen en het algoritme van de werking. Circuits ontworpen met microcontrollers hebben een kleine voetafdruk, slechts beperkt door het type en de grootte van de bedieningselementen die de belasting schakelen.

De betrouwbaarheid van de toestellen en mechanismen hangt af van de geschiktheid van het ontwerp. De keuze van het tijdrelais ligt in de keuze van een type dat aan alle eisen voldoet, waaronder:

• bedrijfsspanning;
• schakelspanning en -stroom;
• de duur van de tijdsintervallen;
• nauwkeurigheid van de vertragingsinstelling;
• in- of uitschakelen;
• in- en uitschakelcontrole.

Cyclische tijdrelais

Dit type tijdrelais genereert automatisch en continu vooraf ingestelde tijdsintervallen. Als u vraagt waarom cyclische relais nodig zijn, worden zij het meest gebruikt in automatische verlichtingscontrolesystemen (straatverlichting, veehouderijen, aquaria, enz.).

Elektromagnetisch

Elektromagnetische apparaten worden ook wel elektromagnetische tijdrelais genoemd. Zij worden gekenmerkt door hun eenvoudige constructie en worden gebruikt in automatische relaissystemen. De spoel van de solenoïde bevat een kortgesloten spoel in de vorm van een koperen cilinder, die de snelle stijging en daling van de magnetische flux verhindert, en als gevolg daarvan beweegt het anker van het bewegende systeem met een vertraging. De vertragingstijd voor de bediening bedraagt 0,07 tot 0,11 seconden, en voor het loslaten 0,5 tot 1,4 seconden. Nadelen:

• onmogelijkheid van vertragingstijdcorrectie;
• werking alleen met gelijkstroom.

Pneumatisch

De vertrager in dit ontwerp is een pneumatische demper, die van lucht wordt voorzien via een gekalibreerde opening. De stromingsdoorsnede wordt geregeld door een naald met een speciale schroef.

Voordelen: Vereist geen stroomvoorziening.

Nadelen:

• Lage nauwkeurigheid van timing (meer dan 10%);
• gevoeligheid voor luchtverontreiniging.

Motor:

Stelt een synchrone motor voor die een as met contactgroepen aandrijft via een tandwielkast. Kan een elektromagnetische koppeling bevatten die de motoras loskoppelt van de versnellingsbak. De wachttijd varieert van enkele seconden tot tientallen uren.

Nadelen:

• slechte nauwkeurigheid van de verblijftijd;
• werkt alleen in een smal temperatuurbereik;
• Het mechanisme moet regelmatig worden gereinigd en gesmeerd.

Met klok en ankermechanisme.

Gebouwd op het principe van mechanische horloges. In de industrie wordt een stroomwinding gebruikt om de veer op te winden. Hoe hoger de stroom in de wikkeling, hoe meer de veer wordt samengedrukt en hoe sneller het uurwerk beweegt. Ze zijn niet erg nauwkeurig in het instellen van de tijd. Het instellen van een mechanisch relais is vergelijkbaar met het afstellen van een wekker.

Elektronisch.

De meest voorkomende klasse van apparaten. Ze zijn gemaakt met elektronische componenten. Frequentie-oscillator of frequentiesynchronisatie van de netfrequentie wordt gebruikt als tijdinstelelement.

Zij worden gekenmerkt door het breedste frequentievenster. Het minimuminterval is in microseconden en het maximum in dagen, maanden en jaren. De frequentiestappen worden elektronisch ingesteld (via schakelaars) of software (door wijziging van de interne programmacoëfficiënten of via een interface van externe apparatuur).

Het uur-, dag- of weekrelais is vaak een optie in elektronische klokken.

Elektronische tijdrelais bieden de ruimste keuze aan regelkringen, inclusief meerkanaals versies of cyclische werking.

Solid-state toetsen of elektromagneten met verschillende contactgroepen worden gebruikt als actuatoren om de relaisbelasting te schakelen.

De voordelen van elektronische apparaten zijn:

• het grootste bereik voor het instellen van de vertraging;
• de kleinste afmetingen en het kleinste gewicht;
• hoge betrouwbaarheid;
• de hoogste nauwkeurigheid bij het instellen van tijdsintervallen.

De belichtingsnauwkeurigheid hangt alleen af van de frequentiestabiliteit van de referentie-oscillator. Door het gebruik van thermisch gestabiliseerde kristaloscillators kan een nauwkeurigheid van duizendsten van een procent worden bereikt.

NadelenDe tijdrelaisschakelingen hebben de volgende nadelen: er is een externe stroomvoorziening nodig om de elektronische componenten te laten werken.

Tijdrelais zijn er in een grote verscheidenheid van schakelingen. Deze variëren van de eenvoudigste tot de meest complexe op microcontroller gebaseerde.

Toepassingen

Tijdrelais worden gebruikt in toepassingen waar de intervallen voor het in- en uitschakelen van apparatuur strikt in acht moeten worden genomen, en om signalen te geven op vooraf ingestelde intervallen.

Plaatselijke omstandigheden en vereisten dicteren het gebruik van het ene of het andere type toestel.

Elektronische apparaten zijn in staat al het bovenstaande te vervangen, mits er een externe stroomvoorziening is.

Verwante artikelen: