Реле времени и таймеры

При создании релейных систем автоматического управления различными технологическими процессами, а также машинами и агрегатами необходимо осуществлять замедление (задержку) срабатывания или отпускания реле после подачи на его вход командного сигнала.

Замедление срабатывания (отпускания) реле, обеспечивающее задержку появления (исчезновения) выходного сигнала после подачи (снятия) входного, осуществляется электрическими(схемными), механическимиили конструктивнымиметодами. При использовании электрических (схемных) методой в цепь катушки реле включаются R, С, L,а также RC и RL-цепочки.

Реле времени (РВ) являются устройствами релейного типа, конструкция которых содержит специальный узел или пристроенное устройство, обеспечивающее задержку появления (исчезновения) выходного сигнала после подачи (снятия) входного. РВ обычно имеют регулируемую выдержку времени.

Широко применяются тепловые, моторные, электронные (полупроводниковые), а также электромагнитные РВ с электромагнитным, пневматическим и различными механическими замедлениями, которые осуществляются устройствами, пристраиваемыми к реле. В настоящее время с развитием цифровой электроники РВ на базе микропроцессоров и логических схем все в большей степени вытесняет морально устаревшие РВ в которых используются механические элементы.

В РВ постоянного тока с электромагнитной задержкой замедление времени срабатывания или отпускания достигается за счет электромагнитного демпфирования, которое осуществляется с помощью специальной короткозамкнутой обмотки или медной, латунной или алюминиевой гильзы, размещаемой на магнитопроводе реле. Выдержка времени составляет 0,15 – 10 с и зависит от толщины немагнитной прокладки между якорем и сердечником или натяжениям пружины. Достоинства этих реле простота и надежность конструкции, недостатки – сравнительно большие габариты, небольшой диапазон выдержки времени.

Электромагнитное РВ с пневматической задержкой представляет собой устройство, состоящее из приводного механизма электромагнитного типа и пристроенного пневматического механизма задержки. Реле типа РВП-72 имеют выдержку времени 0,2 – 180 с. Они предназначены для использования в цепях переменного тока напряжением 127, 220 В. В зависимости от исполнения эти реле имеют разные наборы контактов: замыкающие, размыкающие с выдержкой времени при замыкании или размыкании, а также наборы мгновенно срабатывающих контактов.

Моторное РВ обеспечивает получение различных по величине регулируемых выдержек времени по нескольким выходным цепям, что позволяет применять эти реле при программном управлении. Привод реле этого типа осуществляется синхронным или другим маломощным электродвигателем ЭД.Вращение от ЭД через редуктор и диск сцепления (муфту) с электромагнитным приводом передается кулачковому валику, кулачки которого переключают выходные контакты через определенные заранее установленные промежутки времени. Регулирование выдержки времени этих реле осуществляется изменением передаточного числа редуктора и положения кулачков. Программное РВ серии ВС-10 с синхронным ЭД имеет пределы выдержек времени 2 – 60 с для ВС-10-31, 15 с – 9 мин для ВС-10-34 и 1 – 24 ч для ВС-10-38. Число выходных цепей равно трем или шести.

Более совершенными устройствами для осуществления программного управления периодическими технологическими процессами являются командные электропневматические приборы (КЭП). Например, КЭП-12У может управлять 12 электрическими или пневматическими цепями.

Электронные РВ (ЭРВ) представляют собой полупроводниковый усилитель, на входе которого включается RС-цепочка, а на выходе – электромагнитное реле. RС-цепочка используется для задержки входного сигнала, который после усилениями подается на выходное реле. Существует много схем ЭРВ на постоянном и переменном токе, использующих как заряд, так и разряд конденсатора.

Простейшее ЭРВ (рис. 3.43, а), задерживающее выходной сигнал после снятия входного, работает следующим образом. Если входной сигнал отсутствует (контакт В разомкнут), транзистор VT заперт и, следовательно, катушка реле K обесточена и выходной контакт реле KK разомкнут. После подачи входного сигнала (нажатие на кнопку В) отрицательный потенциал подается на базу транзистора VT,который отпирается, что приводит к срабатыванию выходного реле K и появлению сигнала на выходе. Одновременно с этим конденсатор С заряжается через диод VD1 до напряжения питания Е_к.При снятии входного сигнала (выключении В)транзистор некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора, будет открыт и на выходе будет сохраняться сигнал. Конденсатор разряжается через переход эмиттер – база и сопротивления R₁и R₂.После разряда конденсатора транзистор VT запирается и реле возвращается в исходное состояние, размыкая выходные контакты KK. Выдержка времени регулируется изменением R₂или С и в зависимости от параметров реле может быть от долей секунд до десятков и сотен минут. Промышленностью выпускаются различные серии электронных реле времени.

Полупроводниковые РВ серии ВЛ применяют в различных отраслях промышленности при автоматизации технологических процессов. Их выполняют на постоянном и переменном токах с различными диапазонами выдержки времени и ступенчатым или плавным регулированием выдержек. На выходе эти реле имеют или два переключающих контакта, или бесконтактный выход (реле ВЛ-28, ВЛ-35).

На рис. 3.43, б приведена схема реле ВЛ-29. В этой схеме предусмотрен выпрямитель,необходимый для подключения реле к источнику питания переменного напряжения.

 

а б

Рис. 3.43. Электронные реле времени:
а – принципиальная схема транзисторного РВ;
б – схема серийного электронного РВ типа ВЛ-29

Стабилизатор Стб обеспечивает четкую и точную работу реле. При подаче командного сигнала на вход реле узел задержки УЗ задерживает срабатывание реле Р1 для предварительного заряда конденсатора С1, заряд осуществляется через резистор R₄и размыкающий контакт P1.После срабатывания P1 конденсатор С1 перезаряжается через замыкающий контакт Р1 и резистор R₁.Когда напряжение на конденсаторе C1 становится равным опорному, снимаемому с делителя напряжения R₂ – R₃, открывается диод Д,передавая импульсы с генератора импульсов ГИ на триггер Т.Триггер Τ устанавливается в положение, при котором выдается управляющий сигнал на вход выходного реле Р2.Последнее срабатывает, переключая выходные контакты. Выдержка времени реле типа ВЛ-29 регулируется резистором R₁.Диапазон выдержки времени 0,1 – 10 мин, число ступеней 100. Реле этого типа можно использовать для коммутирования цепей постоянного тока напряжением 12 – 220 В, а переменного – напряжением 12 – 380 В. Номинальная выходная мощность реле составляет 25 Вт при постоянном и 250 В×А при переменном токе и cos φ = 0,4. Наряду с созданием определенных задержек в передаче сигналов реле серий ВЛ предназначены для периодического включения и отключения электрических цепей, при работе в циклическом режиме. Изменение уставок реле позволяет регулировать длительность включенного и отключенного состояния выходных цепей.

Универсальное двухканальное программируемое РВ типа ОВЕН УТ24 предназначено для включения и выключения нагрузки по заранее заданной оператором программе. В зависимости от выбранного режима выполнение программы начинается либо по команде оператора, либо при подаче питания на прибор.

Прибор применяется в качестве таймера, устройства задержки включения или формирова­теля последовательности импульсов, длительность которых задается пользователем. Прибор может быть использован при выполнении технологических процессов, начало выполнения ко­торых не связано с календарным временем.

Структурная схема прибора приведена на рис. 3.44. Прибор имеет три входа для подключения управляющих сигналов, два независимых таймера для отсчета временных интер­валов и селектор входов для коммутации входов прибора на входы таймеров. Каждый таймер имеет свое выходное устройство, которое в зависимости от модификации прибора может пред­ставлять собой либо реле, либо транзисторную оптопару, либо оптосимистор.

 

 

Рис. 3.44. Структурная схема
программируемого РВ типа ОВЕН УТ24

Два независимых таймера прибора выполняют свою программу, состоящую в вы­даче на соответствующее выходное устройство повторяющейся заданное количество раз по­следовательности импульсов произвольной длительности, называемой циклом (рис. 3.45).

Количество циклов для каждого таймера мо­жет принимать значения от 1 до 9999. Прибор имеет три входа для подключения внешних управляющих сигналов. К входам могут быть подключены: контакты кнопок, выключателей, герконов, реле и т.п.

 

Рис. 3.45. Реализация циклов в РВ типа ОВЕН УТ24

Универсальный таймер реального времени ОВЕН УТ1М не только сочетает в себе возможности таймеров (УТ1 и УТ24), долгое время выпускающихся компанией ОВЕН, но и значительно расширяет их функци­ональные возможности. С помощью УТ1М можно управлять: освещением на предприятиях; устройствами обеспечения микро­климата на объектах; включением и выключением систем вентиляции и кондиционирования, в соответствии с режимом работы предприятия, учитывая часы макси­мального присутствия работников на объекте.

Прибор имеет часы ре­ального времени, три тай­мера, селектор входов, два цифровых индикатора и два выходных устройства уп­равления, а также три входа для подключения внешних управляющих. Структурная схема УТ1М представлена на рис. 3.46.

Рис. 3.46. Структурная схема многофункционального
таймера ОВЕН УТ1М с часами реального времени

На четырехразрядном цифровом индикаторе прибора отображаются либо название груп­пы параметров, либо имя парамет­ра, либо его значение. В зависимости от выбранного пользователем назначения входов, сигналы от них через селектор входов поступают на электронные часы реального времени, первый таймер или непосредственно на ус­тройство управления электронных часов. Селектор входов определяет назначение трех внешних входов прибора, которые осуществляют: запуск программы, ее приостанов­ку, блокировку выходных устройств при продолжении отсчета таймеров, сброс таймера и принудительное включение выходных реле. Часы ре­ального времени предназначены для выполнения алгоритма управления в соответствии с программой поль­зователя. Таймеры включают или выключают режим управления выходных устройств на установленные пользователем интервалы времени. Логика работы выходных устройств (порядок их включения и выключе­ния) задается в параметрах каждого из них. Два устройства управления, в качестве которых используются электромагнитные реле, предназна­чены для коммутации цепей питания исполнительных устройств.

На рис. 3.46 видно, что оба кана­ла прибора УТ1М независимы друг от друга и имеют различия. Первый канал прибора обеспечивает работу под управлением внешних сигналов без согласования с уставками часов, но при необходимости можно управ­лять выходным устройством в одном из режимов работы в соответствии с уставками часов. Такой вариант ра­боты обеспечивает двухканальный программный автомат с привязкой к реальному времени. Второй канал в отличие от первого всегда привязан к часам реального времени.

Первый канал обеспечивает: включение реле на заданное время; включение реле на заданное вре­мя с необходимой задержкой от момента подачи сигнала управле­ния; повторение от 1 до 999 числа раз (или непрерывно) включенного или выключенного состояния; многократное включение реле на заданное время с временным ша­гом, определенным для первого канала.

В первых трех выше описанных состояниях управление осуществля­ется внешними сигналами, а в пос­леднем – при многократном включе­нии – от часов реального времени по заданным уставкам.

Работа выходного устройства второго канала исполняется в со­ответствии с уставками времени. Возможны следующие варианты управления выходным устройством второго канала: включение выходного устройства на определенное время для достиже­ния уставки (до 24 уставок); включение или выключение выходного устройства на установленное время между двумя уставками (до 24 уставок); включение реле на заданное вре­мя и повторение этой операции с установленным шагом по времени, заданным пользователем для вто­рого канала (подобно режиму ра­боты первого канала, но со своими уставками).