Zeitrelais sind so konzipiert, dass sie eine bestimmte Sequenz zum Ein- und Ausschalten verschiedener Geräte, Schaltungselemente und Signalisierungen implementieren. Mit Hilfe von temporären Steuereinrichtungen werden die vorgeschriebenen Schalt- und Steuerverzögerungen gebildet. Die meisten Konstruktionen von Zeitsteuergeräten sehen eine Einstellung der Dauer des Ein- oder Aus-Intervalls vor. Je nach Ausführung des Zeitrelais kann der Abgleich mechanisch, elektronisch oder per Software erfolgen.
Inhalt
Das Funktionsprinzip des Zeitrelais
Das allgemeine Prinzip des Zeitrelaisbetriebs besteht darin, eine Zeitverzögerung zum Ein-, Ausschalten oder Schalten der Steuergruppen von Kontakten zu bilden. Die Implementierung der Verzögerung hängt von den Konstruktionsmerkmalen des Geräts ab. Gemeinsame Unterschiede bei Relais verschiedener Typen ist das Schalten des ausführenden Teils. Auf dieser Grundlage werden zwei Gruppen von Relaisgeräten unterschieden:
- mit Ausschaltverzögerung;
- mit Anlaufverzögerung.
Bei vielen Relais können Sie die Schaltungsart ändern oder haben beide Möglichkeiten.
Das Prinzip der Zeit- und Kontaktsteuerung hängt von der Konstruktion des Relais ab, aber der allgemeine Betriebsalgorithmus ist wie folgt:
- Beim Start wird eine Kontaktgruppe aktiviert, organisiert nach der Art der Schaltung (bei Zeitrelais mit Rückfallverzögerung schließen die Kontakte);
- Gleichzeitig wird der Zeitverzögerungsmechanismus gespannt (startet den Taktgenerator in elektronischen Geräten);
- Nach dem angegebenen Intervall ändert die Kontaktgruppe ihren Status in das Gegenteil.
Das Relais mit drei Positionen hat einen komplexeren Betriebsalgorithmus. Der Arbeitsablauf ist wie folgt:
- Der Stromkreis ist offen.
- Anfang. Der Stromkreis schließt sich, der Countdown beginnt.
- Der Countdown ist abgelaufen. Der Stromkreis ist geschlossen.
Bei zyklischen Geräten wird die aufgeführte Sequenz viele Male wiederholt.
Der Countdown wird manuell oder automatisch durch direktes Schließen der Stromversorgungskontakte oder durch einen auf den Mechanismus einwirkenden Elektromagneten gestartet.
Ähnlich funktioniert ein Zeitrelais mit Einschaltverzögerung.
Typen und Klassifikation
Es werden folgende Arten von Zählzeitintervallen verwendet, nach denen die Einteilung der Zeitstellgeräte erfolgt:
- pneumatisch;
- Motor;
- elektromagnetisch;
- Wachposten (Anker);
- elektronisch.
Der nächste Unterschied liegt im Wert der Versorgungsspannung des Steuerelektromagneten, der den Anfangszug des Aktuators oder Mechanismus ausführt, und des Elektromagneten, der das Schalten der Ausgangsklemmen steuert. Am weitesten verbreitet sind diese Arten von Zeitrelais gem Stromspannung:
- 12 V Gleichspannung;
- 24 VDC;
- 220 Volt Wechselstrom.
380V Zeitrelais werden in Drehstromnetzen mit Dreieckschaltung eingesetzt.
Die Betriebsspannung weicht von der Schaltspannung ab, die von Bauart und Leistung der Kontaktsätze abhängt. Die Betriebsspannung ist für den Betrieb des Gerätes notwendig und muss innerhalb genau festgelegter Grenzen liegen. Es gibt keine minimale Schaltspannungsgrenze. Bei Überschreitung der zulässigen Werte ist ein Durchschlag der Lücke zwischen den Kontakten möglich.
Die gleichen Anforderungen gelten für den Schaltstrom, dessen Überschreitung den zulässigen Wert überschreitet und mit dem Verbrennen und Sintern der Kontaktgruppen sowie dem Auftreten eines Lichtbogens im Moment des Öffnens behaftet ist.
Die Höhe der Betriebsspannung wird durch Sicherheitsanforderungen bestimmt. Dabei wird berücksichtigt, dass je größer die Leistung des Steuerelektromagneten ist, desto stärker der von ihm aufgenommene Strom ist. Das am weitesten verbreitete Zeitrelais ist 24 Volt, da hier die günstigste Kombination aus Spannung und Stromaufnahme des Relais vorliegt.
Im Auto werden Zeitrelais mit einer Versorgungsspannung von 12 V verwendet, da dies der gebräuchlichste Wert für das Bordnetz des Autos ist. Zum Beispiel ein Zeitrelais zur Steuerung von Scheibenwischern und Fahrtrichtungsanzeigern. Die Kontaktgruppen dieser Geräte sind sehr zuverlässig und haben einen großen Stromspielraum, um Verbrennungen zu vermeiden, da die Verkehrssicherheit vom ordnungsgemäßen Betrieb abhängt.
Alle aufgeführten Typen erlauben die Auslösung von mehrkanaligen Zeitrelais. In diesem Fall wird die Schaltung durch mehrere unabhängige Kontaktgruppen ausgeführt.Bei einfachen Konstruktionen werden Gruppen gleichzeitig getriggert, bei komplexen je nach programmiertem Algorithmus.
Elektronische Geräte bieten eine große Vielfalt in der Anzahl der Gruppen und des Betriebsalgorithmus. Unter Verwendung von Mikrocontrollern entwickelte Schaltungen haben kleine Abmessungen, die nur durch die Art und Größe der Betätigungselemente begrenzt sind, die die Last schalten.
Die Zuverlässigkeit des Betriebs von Geräten und Mechanismen hängt von der Übereinstimmung des Designs mit den Anforderungen ab. Die Wahl eines Zeitrelais besteht in der Auswahl eines Typs, der alle Anforderungen erfüllt, einschließlich:
- Betriebsspannung;
- Schaltspannung und -strom;
- Dauer von Zeitintervallen;
- Genauigkeit der Einstellung der Verschlusszeit;
- Arbeit an oder aus;
- Ein/Aus-Einstellung.
Zyklische Timer
Diese Art von Zeitrelais erzeugt automatisch und kontinuierlich die vorgegebenen Zeitintervalle. Wenn Sie sich die Frage stellen, warum zyklische Relais benötigt werden, können wir sagen, dass sie am häufigsten in verwendet werden automatische Beleuchtungssteuerungssysteme (Freiland, Tierhaltung, Aquarien).
elektromagnetisch
Elektromagnetische Geräte werden auch als Zeitrelais mit elektromagnetischer Verzögerung bezeichnet. Sie haben einen einfachen Aufbau und werden in Relaisautomatisierungsgeräten verwendet. Die Elektromagnetwicklung enthält zusätzlich eine kurzgeschlossene Spule in Form eines Kupferzylinders, der ein schnelles Ansteigen und Abfallen des magnetischen Flusses verhindert, wodurch sich der Anker des bewegten Systems verzögert bewegt.Die Verzögerungszeit für die Betätigung beträgt 0,07 bis 0,11 Sekunden und für die Freigabe 0,5 bis 1,4 Sekunden. Mängel:
- die Unmöglichkeit, die Verzögerungszeit zu korrigieren;
- nur mit Gleichstrom arbeiten.
Pneumatisch
Die Verzögerungsvorrichtung in dieser Konstruktion ist ein pneumatischer Dämpfer, in den die Luft durch ein kalibriertes Loch eintritt. Sein Durchflussbereich wird durch eine Nadel mit einer speziellen Schraube reguliert.
Vorteile: Benötigt keinen Strom
Mängel:
- geringe Genauigkeit der Zeiteinstellung (über 10%);
- Empfindlichkeit gegenüber Luftverschmutzung.
Motor
Es ist ein Synchronmotor, der die Rotation über ein Getriebe auf eine Welle mit Kontaktgruppen überträgt. Es kann eine elektromagnetische Kupplung enthalten, die die Motorwelle und das Getriebe entkoppelt. Die Haltezeit reicht von wenigen Sekunden bis zu mehreren zehn Stunden.
Mängel:
- geringe Genauigkeit der Zeitverzögerung;
- Leistung nur in einem engen Temperaturbereich;
- die Notwendigkeit einer regelmäßigen Reinigung und Schmierung des Mechanismus.
Uhrwerk oder Hemmung
Angeordnet nach dem Prinzip einer mechanischen Uhr. In der Industrie wird eine Stromwicklung zum Spannen einer Feder verwendet. Je höher also der Strom in der Wicklung ist, desto stärker wird die Feder zusammengedrückt und desto schneller bewegt sich der Mechanismus. Unterscheiden sich in der geringen Genauigkeit der Installation der Zeit. Das Einstellen eines mechanischen Relais ähnelt dem Einstellen eines Weckers.
Elektronisch
Die häufigste Geräteklasse. Hergestellt auf elektronischen Komponenten. Als zeitsetzendes Element wird ein Taktfrequenzgenerator oder eine Synchronisation aus der Netzfrequenz verwendet.
Unterscheiden sich in den weitesten Grenzen der Frequenzabstimmung.Das minimale Intervall ist Einheiten von Mikrosekunden, und das maximale Intervall sind Tage, Monate und Jahre. Die Intervalleinstellung erfolgt elektronisch (mit Schaltern) oder Software (durch Ändern der Koeffizienten des eingebauten Programms oder über eine Schnittstelle von externen Geräten).
Eine stündliche, tägliche oder wöchentliche Staffelung ist bei elektronischen Uhren oft eine Option.
Elektronische Zeitrelais bieten die umfassendsten Möglichkeiten zum Aufbau von Steuerschaltungen, einschließlich mehrkanaliger Versionen oder zyklischem Betrieb.
Als ausführender Teil werden Halbleiterschalter oder Elektromagnete mit unterschiedlichen Kontaktgruppen verwendet, um die Relaislast zu schalten.
Vorteile elektronischer Geräte:
- die größte Auswahl an Belichtungseinstellungen;
- Mindestabmessungen und -gewicht;
- hohe Zuverlässigkeit;
- die höchste Genauigkeit bei der Einstellung von Zeitintervallen.
Die Belichtungsgenauigkeit hängt nur von der Frequenzstabilität des Hauptoszillators ab. Der Einsatz von Generatoren auf Basis von thermisch stabilisierten Quarzelementen ermöglicht eine Genauigkeit im Tausendstelprozentbereich.
Mängel: Die Notwendigkeit einer externen Stromversorgung für den Betrieb der elektronischen Komponenten der Schaltung.
Zeitrelaisschaltungen haben eine große Vielfalt. Darunter gibt es sowohl einfache als auch komplexe, die auf Mikrocontrollern basieren.
Anwendungsgebiet
Zeitverzögerungsrelais werden in Bereichen verwendet, in denen es notwendig ist, die Intervalle zwischen dem Ein- und Ausschalten der Ausrüstung genau einzuhalten, um Signale in bestimmten Intervallen zu geben.
Die Notwendigkeit, den einen oder anderen Gerätetyp zu verwenden, wird durch die örtlichen Bedingungen und Anforderungen an ihre Parameter bestimmt.
Elektronische Geräte können alle oben genannten ersetzen, vorausgesetzt, dass eine externe Stromversorgung verfügbar ist.
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