Współczesne, nowoczesne przekaźniki czasowe to często urządzenia mikroprocesorowe pełniące funkcje związane ze sterowaniem w budynkach inteligentnych oraz z nadzorowaniem procesów technologicznych. Nie może ich również zabraknąć w prostszych instalacjach układów automatyki.

Fot. 1. Elektroniczny programator tygodniowy z wyświetlaczem LCD. Umożliwia ustawienie 8 programów z minimalnym odstępem czasowym wynoszącym 1 minutę. Wytrzymuje obciążenie do 16A. Programator wyposażony jest w osiem przycisków, diodę sygnalizującą pracę, zaciski i śruby ze stali ocynowanej oraz wbudowany akumulator zabezpieczający urządzenie przed utratą ustawień do 14 dni.

Dzięki przekaźnikom czasowym układ realizuje szereg funkcji czasowych takich jak chociażby opóźnione załączanie, opóźnione odpadanie, impulsowanie itp. Przekaźniki tego typu są więc nieodzownym elementem automatyki przemysłowej i domowej a zwłaszcza instalacji wentylacyjnych, ogrzewania, oświetlenia oraz sygnalizacji.

Rodzaje przekaźników czasowych

Najprostsze przekaźniki czasowe to analogowe elementy półprzewodnikowe. Wybrać można w tym zakresie przekaźniki czasowe o szerokości 17,5 i 22,5 mm oraz elementy przeznaczone do montażu panelowego bądź w podstawce. Dużym uznaniem cieszą się cyfrowe przekaźniki czasowe. Znajdują one zastosowanie w aplikacjach wymagających dokładnych ustawień i sterowania. Najmniejsze urządzenia tego typu mają wymiary 48 x 48 mm a w bardziej zaawansowanych modelach uwzględniane są dwukolorowe wyświetlacze. Z kolei w przekaźnikach silnikowych bazuje się na mechatronicznym analogowym przekaźniku czasowym. Osobną grupę stanowią czasowe przekaźniki przeznaczone do montażu na płytce drukowanej. Uwzględnia się przy tym wyjście stykowe i wyjście półprzewodnikowe. Pod względem realizowanych funkcji przekaźniki czasowe mogą być jedno- i wielofunkcyjne, a także uniwersalne i z opóźnionym opadaniem. Przekaźniki jednofunkcyjne zazwyczaj realizują funkcje opóźnionego załączania. Stąd też wraz z podaniem napięcia zasilającego następuje odmierzanie nastawionego czasu pracy. Po odmierzeniu czasu dochodzi do przełączenia styku w odpowiednią pozycję. Ponowna realizacja trybu pracy przekaźnika możliwa jest po odłączeniu napięcia zasilającego i ponownym jego załączeniu. W przekaźnikach wielofunkcyjnych może być wykonywanych kilka funkcji.

Fot 2. Dobowy programator manualny do montażu na szynie DIN 35 mm. Posiada mechaniczna tarczę z 96 zapadkami (jedna zapadka – 15 minut pracy włączonego urządzenia) przykrytą przeźroczystą szybką ochronną. Urządzenie jest zabezpieczone przed utratą ustawień spowodowanych brakiem energii do 100 godzin. Przeznaczony jest do użytku wewnętrznego (IP20) i pracy w

I tak też przykładowo po załączeniu napięcia zasilania przekaźnik jest w stanie gotowości do realizowania funkcji pracy a na wyświetlaczu pojawi się odpowiedni komunikat. Po podaniu sygnału startowego przekaźnik rozpoczyna realizację funkcji a w raz z jej zakończeniem powraca do stanu gotowości, czekając na kolejny sygnał startowy. Oprócz tego jest możliwe takie ustawienie przekaźnika, aby nie reagował na kolejne sygnały startowe. Kolejna realizacja funkcji rozpocznie się po wyłączeniu i ponownym podłączeniu napięcia zasilającego lub zresetowaniu procesora. Istotną rolę odgrywają przekaźniki uniwersalne. Są one w stanie realizować funkcje opóźnionego: wyłączania, załączania oraz wyłączania cyklicznego. Warto wspomnieć o przekaźnikach czasowych z opóźnionym opadaniem. Są one przeznaczone do podtrzymania zasilania sterowanego odbiornika przez określony czas po zaniku napięcia sterującego, np. w układach wentylacji łazienkowej, gdzie występuje podtrzymanie pracy wentylatora załączanego wraz z oświetleniem przez określony czas po wyłączeniu tegoż oświetlenia. W przekaźnikach tego typu podanie napięcia sterującego na przekaźnik powoduje jego zadziałanie i załączenie napięcia na sterowanym odbiorniku. Po zaniku napięcia sterującego działanie odbiornika jest podtrzymywane przez czas podtrzymania. Z reguły czas ten jest nastawiany potencjometrem. Po upływie założonego czasu wyłączenie sterowanego odbiornika nastąpi automatycznie. W przypadku ponownego podania napięcia sterującego przed upływem nastawionego czasu przekaźnik realizuje swoją funkcję pracy od początku.

Fot. 3. Seria CT-D to połączenie wykonania przemysłowego i instalacyjnego w obudowie MDRC o szerokości 17,5 mm. Maksymalna elastyczność działania: 10 urządzeń jednofunkcyjnych oraz 2 urządzenia wielofunkcyjne z 7 funkcjami czasu. Urządzenia oferują 4 lub 7 zakresów od 0,05 s do 100 godz. Szeroki zakres napięcia zasilania pozwala na wykorzystanie ich do różnych celów.

Tryby pracy

Podstawowym trybem pracy przekaźnika czasowego jest opóźnione zadziałanie a więc po załączeniu napięcia zasilającego przekaźnik wykonawczy jest wyłączony i rozpoczyna się odliczanie nastawionego czasu. W momencie upływu czasu przekaźnik zostaje na stałe załączony. Wraz z ponownym podaniem napięcia zasilającego rozpoczynany jest kolejny cykl pracy.

Funkcja pozwalająca na opóźnione załączenie i wyłączenie bazuje na tym, że podanie stanu wysokiego na odpowiedni styk powoduje załączenie przekaźnika wykonawczego po upływie czasu. Po dezaktywacji styku sterującego przekaźnik zostanie wyłączony uwzględniając założony czas opóźnienia. Nie mniej ważną funkcją przekaźnika czasowego jest odmierzanie czasu zadziałania. Wraz z załączeniem zasilania przekaźnik wykonawczy zostaje załączony i pozostaje w tym stanie przez założony czas. W momencie jego upływu przekaźnik jest na stałe wyłączany, natomiast po podaniu napięcia zasilającego rozpoczyna się kolejny cykl. Przekaźniki czasowe bardzo często realizują tryb pracy cyklicznej rozpoczynając od przerwy. Stąd też po podaniu napięcia zasilającego przekaźnik wykonawczy jest naprzemiennie załączany i wyłączany na określony czas. Rozpoczęcie pracy rozpoczyna się od stanu wyłączonego. Kluczowe miejsce zajmuje praca cykliczna, która rozpoczyna się od zadziałania. Tym sposobem po podaniu napięcia zasilającego przekaźnik wykonawczy jest naprzemiennie załączany i wyłączany na określony czas, przy czym rozpoczęcie pracy zaczyna się od stanu załączonego. Przekaźnik czasowy może pracować również w trybie generacji impulsu bez przedłużania z wyzwalaniem za pomocą zbocza opadającego na styku. W momencie wystąpienia opadającego zbocza na styku przekaźnik wykonawczy zostaje załączony na nastawiony czas. W trakcie odmierzania czasu przekaźnik nie reaguje na ewentualne impulsy na styku. Ważny jest również tryb generacji impulsu bez przedłużania wyzwalania zboczem narastającym na styku. Stąd też w momencie wystąpienia narastającego zbocza na styku przekaźnik wykonawczy zostaje załączony. W trakcie odmierzania czasu przekaźnik nie reaguje na ewentualne impulsy na styku.

Fot. 4. Przekaźnik czasowy MT-TUB-... F. 7 funkcji czasowych, 8 zakresów czasowych. Zestyki: 1P (przełączny). Obciążalność AC1 – 10 A/250 V AC. Przystosowany do montażu na szynie DIN.

Przekaźniki programowalne

Przekaźniki programowalne są dobrym rozwiązaniem w przypadku gdy konieczne jest realizowanie wielu funkcji w oparciu o czas w aplikacjach związanych ze sterowaniem za pomocą tradycyjnych elementów takich jak styczniki czy też przekaźniki elektromagnetyczne. Urządzenia tego typu w zależności od modelu zasilane są napięciem 230 VAC lub 24 VDC. Przekaźniki programowalne wyposaża się w wejścia analogowe, cyfrowe, przekaźnikowe lub tranzystorowe.

W bardziej zaawansowanych urządzeniach do dyspozycji jest klawiatura oraz wyświetlacz LCD. W przypadku rozbudowanych systemów sterowania przydatna może okazać się sieć NET, dzięki której zyskuje się możliwość połączenia kilku przekaźników. W instalacjach automatyki urządzenia tego typu wykorzystywane są do sterowania chłodzeniem, oświetleniem i innymi zastosowaniami związanymi z pracą urządzeń. Zastosowanie obejmuje również systemy sterowania oświetleniem np. w domach, ogrodach, wystawach sklepowych, itp. Bardziej zaawansowane modele przekaźników programowalnych, dzięki dodatkowym modułom, mogą stanowić elementy pracujące w ramach sieci instalacji inteligentnych. Warto zwrócić uwagę na fakt, że poprzez odpowiednie rozszerzenia, zyskuje się możliwość współpracy z różnymi standardami komunikacyjnymi. Niektóre modele mogą pracować w sieci bazującej na standardzie DeviceNet. System wymiany danych tego typu zapewnia kompatybilność pracy z wiodącymi systemami sieci sterowników. W instalacjach budynków inteligentnych zastosowanie znajduje również standard AS-i. Jest on w stanie obsługiwać 31 stacji odbiorczych i operować 248 binarnymi instrukcjami. Sieci sterowania niejednokrotnie bazują również na standardzie CANopen. Dzięki niemu zyskuje się możliwość połączenia do 126 stacji z kontrolą przepływu danych na poziomie komunikatów sieciowych. W kompleksowych systemach budynków inteligentnych używa się także standardu Profibus DP. Pozwala on na przesyłanie wielkości analogowych, odczytywanie zdarzeń, wprowadzanie wartości itp.

Fot. 5. Przekaźnik czasowy MT-W... Nastawa czasów z dokładnością do 0,1 s. 25 funkcji czasowych oraz ON i OFF. Dwucyfrowy wyświetlacz LED. Zestyki: 1P (przełączny); obciążalność AC1 – 10 A/250 V AC; Napięcia wejścia AC/DC.

Sterowanie czasowe w ramach BMS

Sterowanie pracą urządzeń z uwzględnieniem czasu niejednokrotnie może odbywać się w ramach systemów BMS. Sterowaniem poszczególnymi urządzeniami wykonawczymi zajmują się odpowiednie moduły logiczne. To właśnie moduły odpowiadają za nadzorowanie wszystkich układów wejściowych oraz elementów wykonawczych podłączonych do magistrali komunikacyjnej. Istotną rolę w modułach odgrywa odseparowanie magistrali komunikacyjnych oraz portów komunikacji zewnętrznej. Moduły są programowane za pomocą specjalnego oprogramowania. Warto wspomnieć o możliwości zastosowania rozwiązań i algorytmów pozwalających na oddzielenie funkcji bezpieczeństwa od automatyki zapewniając współdziałanie i przenikanie obu instalacji. Nowoczesne moduły logiczne cechuje przede wszystkim elastyczność a więc jest możliwe dowolne programowanie po to aby realizować kluczowe funkcje sterujące i kontrolujące procesy sterowania w budynku wraz z otrzymaniem odpowiedniego polecenia. Ważne miejsce zajmuje separacja galwaniczna, dzięki której zyskuje się ochronę układu podczas zwarć na magistrali. System działa więc stabilnie nawet w przypadku próby sabotażu. Kluczowe miejsce zajmują porty komunikacyjne RS. Programowanie urządzenia odbywa się przy użyciu specjalnej aplikacji komputerowej a graficzny interfejs powoduje, że konfiguracja poszczególnych algorytmów jest szybka. Redundancja będąca efektem zapętlenia magistrali zapewnia prawidłowe funkcjonowanie systemu jeżeli dojdzie do uszkodzenia części magistrali. Zaawansowane systemy BMS obsługiwane są za pomocą panelu sterującego z ekranem dotykowym. Tym sposobem jest zarówno wizualizowana jak i sterowana praca wszystkich instalacji. Zapewniono więc nadzór nad wszystkimi funkcjami inteligentnego domu, w tym urządzeń, które wymagają sterowania w oparciu o czas.

Fot. 6. Przekaźnik czasowy 12-230VAC/ 12-48VDC 1P 8A z opóźnieniem wyłączenia. Wyłącza z opóźnieniem T po odłączeniu napięcia.

Podsumowanie

Jako ogólne cechy oferowanych na rynku przekaźników czasowych należy wymienić przede wszystkim możliwość zastosowania wersji wielozakresowych od 1 s do 100 dni. Nie mniej ważny jest szeroki zakres napięć zasilania wynoszący od 12 do 240 V AC/ DC. Zwraca się uwagę na wysoki poziom dokładności i stabilność nastaw czasowych oraz możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur (od -20 do 60°C). W razie potrzeby wybrać można obudowę przeznaczoną do montażu na szynie DIN.

Damian Żabicki

Więcej na temat: