Relè temporizzatore: principio di funzionamento, schema di collegamento e consigli per la regolazione

Il dispositivo che si attiva alla scadenza dell'intervallo di tempo impostato si chiama relè temporizzato – questo strumento ha trovato ampia applicazione nell'elettrotecnica, nell'elettricità, nell'elettronica. Grazie al suo uso nelle soluzioni circuitali è possibile realizzare funzioni di controllo più flessibili per vari apparecchi e macchinari.

A seconda della costruzione e del principio di funzionamento del dispositivo, è possibile organizzare schemi elettrici di diversa complessità.

Si propone di capire quali tipi di relè temporizzato esistano, qual è la loro specificità di funzionamento e applicazione. Il materiale teorico è integrato da raccomandazioni pratiche per il collegamento e la regolazione del dispositivo di controllo temporale.

Principio di funzionamento del relè temporizzato

I dispositivi elettronici sono caratterizzati da una diversità costruttiva, pertanto il principio di funzionamento del relè temporizzato deve essere considerato tenendo conto di ciascuna variazione costruttiva singolarmente.

Ecco come appare una delle numerose costruzioni del relè temporizzato. In sostanza, il dispositivo ricorda un normale commutatore, la cui azione è però legata al ciclo di scorrimento del tempo.

Dal punto di vista delle azioni eseguite, nella pratica vengono utilizzate costruzioni elettromagnetiche, pneumatiche, elettroniche e dispositivi a meccanismo a orologeria.

Variante #1: dispositivi elettromagnetici

I dispositivi che supportano il principio di funzionamento elettromagnetico sono generalmente progettati per funzionare esclusivamente in circuiti alimentati a corrente continua.

Costruzione del relè temporizzato elettromagnetico REV-814: 1 – gruppo dei contatti fissi; 2 – staffa; 3 – meccanismo ammortizzatore in rame; 4 – squadra; 5 – nucleo dell'avvolgimento del circuito principale; 6 – armatura; 7 – contatti mobili dell'armatura.

Il range di temporizzazione di attivazione è solitamente 0,07 – 0,11 sec all'accensione e 0,5 – 1,4 sec allo spegnimento. La costruzione di tali relè temporizzati contiene due avvolgimenti di lavoro, uno dei quali è un circuito in cortocircuito a forma di anello di rame.

Quando la corrente elettrica attraversa l'avvolgimento principale, si osserva un aumento del flusso magnetico. Questo flusso genera una corrente nell'avvolgimento in cortocircuito, limitando così l'aumento del flusso magnetico dell'avvolgimento principale.

Di conseguenza, si forma una caratteristica temporale del movimento dell'ancora del meccanismo attuatore, o, in altre parole, viene creata una temporizzazione per l'attivazione.

Costruzione avanzata di un relè temporizzato di tipo elettromagnetico. Questo modello supporta la commutazione di quattro canali di carico indipendenti. Tuttavia, per quanto riguarda i parametri di corrente, il dispositivo appare più debole rispetto ai modelli precedenti (+).

Se cessa l'alimentazione di corrente al circuito dell'avvolgimento principale, grazie all'effetto di induttanza, il campo magnetico dell'avvolgimento in cortocircuito rimane attivo per un certo tempo. Di conseguenza, durante questo periodo, il relè non si disinserisce.

Variante #2: dispositivi pneumatici

Le costruzioni basate su sistemi pneumatici sono una sorta di dispositivi esclusivi. Tali dispositivi sono dotati di una speciale meccanica di ritardo: un meccanismo ammortizzatore pneumatico.

È possibile regolare il tempo di ritardo dei relè pneumatici riducendo o aumentando la sezione di passaggio del tubo attraverso cui viene fornita l'aria. A tal fine, le costruzioni dei relè pneumatici sono dotate di una vite di regolazione.

Una delle costruzioni più comuni dei dispositivi pneumatici. Esecuzione abbastanza semplice e affidabile. Parametri della corrente commutata fino a 16 ampere. Come interruttore viene utilizzato un mini-interruttore a due canali.

Il range di impostazione del ritardo temporale dei relè pneumatici è in media di 1 – 60 sec. Tuttavia, esistono esemplari che coprono questo range quasi il doppio. In pratica, però, si sono registrati piccoli scostamenti (circa il 10%) riguardo alla precisione di intervento rispetto ai valori impostati.

Variante #3: modelli a orologeria

I cosiddetti relè temporali orari hanno trovato ampia applicazione in elettrotecnica. Questo tipo di dispositivi viene spesso utilizzato nelle costruzioni di interruttori automatici, progettati per proteggere circuiti con tensione da 500 a 10000 volt. Il range di ritardo è di 0,1 – 20 secondi.

Il principio di funzionamento dei modelli a orologeria si basa sul lavoro di una molla caricata da un azionamento meccanico (ancora) dell'elettromagnete. La commutazione dei gruppi di contatti del relè temporizzato a orologeria avviene al termine del tempo trascorso, il cui valore è stato precedentemente impostato sulla scala del dispositivo.

Un rappresentante di una serie di dispositivi abbastanza antica – il relè temporizzato con meccanismo a orologeria. Nel frattempo, questo tipo di dispositivi ha dimostrato un funzionamento affidabile e senza problemi nelle condizioni più diverse.

La velocità di movimento del meccanismo del dispositivo è direttamente correlata all'intensità della corrente che scorre nell'avvolgimento dell'elettromagnete. Questo fattore consente di regolare lo strumento per l'esecuzione delle funzioni di protezione. La particolarità di tale protezione è la completa indipendenza dall'influenza della temperatura ambiente.

Variante #4: relè elettronici

Negli ultimi anni, praticamente ovunque possano essere utilizzati relè temporizzati, le versioni elettroniche hanno sostituito i vecchi modelli elettromeccanici.

Questo tipo di dispositivi presenta una serie di vantaggi:

• ingombri ridotti del contenitore;
• elevata precisione di intervento;
• comodo meccanismo di regolazione;
• visualizzazione delle informazioni.

Le versioni elettroniche funzionano generalmente sulla base di contatori di impulsi digitali. Molti dispositivi moderni sono costruiti su microprocessori ad alte prestazioni. I relè digitali sono progettati solitamente per la commutazione di carichi poco induttivi o non induttivi.

Sviluppo moderno – un relè digitale, progettato per garantire la commutazione temporizzata. Attrae per la facilità di gestione e controllo, la regolazione flessibile e l'aspetto.

Per la regolazione di un relè temporizzato digitale è sufficiente impostare i parametri temporali desiderati tramite i tasti funzione situati direttamente sul pannello frontale del contenitore.

La regolazione è solitamente disponibile in un'ampia gamma temporale, permettendo di coprire non solo secondi, minuti, ore, ma anche giorni della settimana. A titolo di esempio si può considerare un modello di relè elettronico settimanale – timer.

Un timer elettronico con funzioni di accensione-spegnimento automatiche può essere utilmente impiegato in schemi di controllo di diversi tipi di dispositivi. Il cosiddetto relè temporale 'settimanale' garantisce l'esecuzione delle funzioni di commutazione in base a un intervallo di tempo prestabilito all'interno di un ciclo settimanale. Tali dispositivi sono utilizzati nei sistemi “casa intelligente”.

Ad esempio, grazie al dispositivo si aprono le seguenti possibilità:

• commutare i sistemi di illuminazione in un orario prestabilito;
• avviare o fermare le apparecchiature tecnologiche;
• attivare/disattivare i sistemi di sicurezza.

Il dispositivo è di dimensioni ridotte e dispone di diversi tasti funzione. Utilizzando la tastiera di sistema, l'utente può facilmente regolarlo (programmarlo).

Funzionalità utente del relè temporizzato digitale – pannello di controllo con tasti di impostazione dei parametri. Inoltre un display a cristalli liquidi dove vengono visualizzate tutte le informazioni necessarie.

La modalità di programmazione si attiva premendo e tenendo premuto il pulsante contrassegnato dal simbolo «P». Il tasto «Reset» aiuta a eseguire un ripristino di sistema. La modifica delle impostazioni temporali del relè viene effettuata tramite i tasti di impostazione dei minuti, delle ore e dei giorni della settimana quando la modalità di programmazione è attiva.

Lo schema standard di collegamento del relè temporale prevede l'impostazione di una delle due modalità di controllo delle azioni: manuale o automatica. La comodità di configurazione del relè digitale è garantita da un display LCD informativo.

Regolazione dei relè analogici elettromeccanici

I sistemi di automazione industriale, così come vari moduli domestici, sono spesso dotati di dispositivi elettromeccanici la cui progettazione prevede la regolazione tramite potenziometri.

Tipo elettromeccanico di dispositivo di conteggio del tempo con regolazione dei parametri tramite potenziometri. Esistono varie configurazioni di questi dispositivi, che li rendono utilizzabili in schemi di diversa complessità.

Sul pannello frontale della custodia di tali dispositivi si trova un'asta del potenziometro (o più aste), progettata per essere ruotata con la lama di un cacciavite. Intorno all'asta (o alle aste) è riportata una scala graduata dei valori di impostazione.

La fessura sull'asta per la lama del cacciavite funge da indicatore, che cambia posizione quando l'asta viene ruotata. Impostando questo indicatore di fronte a determinati valori della scala graduata si ottiene la regolazione del parametro desiderato.

Dispositivo multicanale di tipo elettromeccanico. Si regola facilmente e semplicemente ruotando i potenziometri con un cacciavite. Sul pannello frontale è presente anche un'indicazione LED dello stato.

Dispositivi di questo tipo (ad esempio, NTE8) hanno trovato ampia applicazione negli schemi di controllo di sistemi di ventilazione, moduli di riscaldamento e apparecchi di illuminazione artificiale.

Regolazione dei dispositivi con scala digitale

L'utilizzo di dispositivi con funzioni di regolazione meccanica può essere dimostrato sull'esempio del timer domestico del marchio REV Ritter, progettato per essere collegato a una presa domestica.

Il cosiddetto relè 'da presa', progettato per l'uso domestico. Il tempo di azione è solitamente limitato a un intervallo giornaliero. Questo tempo è più che sufficiente per applicazioni domestiche.

Con l'aiuto di una presa con timer è possibile controllare praticamente qualsiasi elettrodomestico entro un intervallo di tempo prestabilito. Per utilizzare questo timer giornaliero, è sufficiente collegare il dispositivo alla presa e impostarlo.

La configurazione prevede le seguenti operazioni:

1. Sollevare tutti i segmenti posizionati lungo la circonferenza del disco di regolazione.
2. Abbassare solo i segmenti che corrispondono all'ora di regolazione.
3. Ruotando il disco di regolazione, posizionare l'indicatore del disco sull'ora corrente.

Ad esempio, se sono stati abbassati i segmenti tra i numeri 18 e 20 della scala, quando il relè inizierà a contare il tempo, il carico si attiverà alle 18 e si disattiverà alle 20.

Nel complesso, la struttura del relè meccanico REV Ritter consente di organizzare fino a 48 attivazioni in 24 ore complete.

Modifica del relè temporizzato "da presa": 1 – presa di collegamento del carico; 2 – comando manuale; 3 – scala suddivisa in 24 ore; 4 – segmenti di programmazione; 5 – indicatore dell'ora corrente; 6 – spina per l'inserimento nella presa della rete domestica (+)

Inoltre, il dispositivo supporta la funzione di accensione del carico non programmata. A tale scopo è presente un pulsante separato situato sul lato laterale del corpo. Se l'utente attiva questo pulsante, il carico viene collegato alla rete direttamente, indipendentemente dallo stato dei contatti del relè.

Collegamento del relè temporizzato nello schema di controllo

Il dispositivo deve essere collegato tenendo conto della conformità del luogo di installazione alle condizioni dichiarate nella scheda tecnica dell'apparecchio. Di regola, il montaggio prevede l'installazione verticale dell'apparecchio con tolleranze di deviazione dalla verticale non superiori a 10°.

I limiti di temperatura dell'ambiente in cui si prevede l'installazione e il funzionamento del relè temporizzato di solito non superano l'intervallo da -20°C a +50°C.

Il livello di umidità dell'aria nella zona di installazione dell'apparecchio non deve superare l'80%. Lo schema elettrico in cui viene installato il timer deve essere scollegato dall'alimentazione di rete durante l'installazione.

Schema di collegamento classico del relè temporizzato, in questo caso per un apparecchio che commuta due canali con carico. Secondo lo stesso principio si collegano dispositivi con diverso numero di commutazioni (+)

Un apparecchio di qualsiasi costruzione ha tradizionalmente una scheda tecnica in cui è indicato lo schema di collegamento. Molti timer elettromeccanici e digitali sono corredati di uno schema applicato direttamente sul corpo che mostra come e in quale sequenza collegare il relè temporizzato.

La versione classica del collegamento si presenta così:

1. Collegamento della linea di tensione ai morsetti di alimentazione dell'apparecchio.
2. La linea di fase, tramite un interruttore automatico, si collega al contatto di ingresso del carico del relè.
3. Il contatto di uscita del carico del relè si collega direttamente alla linea di fase del carico.

In sostanza, lo schema di collegamento per la maggior parte degli apparecchi si basa sullo stesso principio: alimentazione del dispositivo stesso e accensione del carico attraverso un gruppo di contatti commutabili.

A seconda del tipo di relè (monofase, trifase) e delle caratteristiche costruttive, questi gruppi di contatti possono essere diversi.

Una versione semplice del relè temporale può essere realizzata fai-da-te. Gli schemi di vari progetti fatti in casa sono descritti in questo articolo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nel video viene esaminata la possibilità di utilizzare un dispositivo modulare in cui sono presenti due dispositivi di commutazione indipendenti nel tempo. Lo schema prevede l'accensione di due apparecchi domestici, l'impostazione del loro funzionamento in intervalli di tempo e altre funzioni.

Naturalmente, non è possibile coprire tutte le modifiche esistenti dei relè temporizzatori con una modesta rassegna. Per esaminare l'intera gamma di dispositivi sarebbe necessario scrivere un intero libro. In effetti, sono disponibili manuali sui timer di vario tipo e, volendo, è sempre possibile reperire le informazioni necessarie.

Ha qualcosa da aggiungere o sono sorti dubbi sul funzionamento, la scelta, il collegamento e la regolazione del relè temporizzatore? Può lasciare commenti alla pubblicazione e partecipare alle discussioni. Il modulo di contatto si trova nel blocco inferiore.