W świecie, gdzie czas jest jednym z najcenniejszych zasobów, narzędzia umożliwiające precyzyjne zarządzanie czasem mają najważniejsze znaczenie. Przekaźniki czasowe stanowią istotną część tego systemu, oferując mechanizmy do dokładnego ustalania interwałów czasowych i wyzwalania działań w ściśle określonych momentach.
Przekaźniki czasowe, mimo swojej z pozoru prostej konstrukcji, pełnią kluczową rolę w zapewnianiu płynności operacji w różnorodnych środowiskach, od przemysłu po inteligentne systemy domowe. Poprzez zgłębianie ich funkcji, konstrukcji oraz nowoczesnych zastosowań, otwieramy drzwi do lepszego zrozumienia i wykorzystania potencjału, jaki niosą ze sobą te dynamicznie rozwijające się urządzenia.
Podział przekaźników czasowych
Przekaźniki czasowe firmy Finder ze względu na funkcje i najważniejsze parametry możemy sklasyfikować w następujący sposób:
- Budowa:
- Elektromagnetyczne i półprzewodnikowe
- Obudowa modułowa/instalacyjna i przemysłowa/gniazda
- Liczba styków
- Funkcje
- Jednofunkcyjne
- Dwufunkcyjne
- Wielofunkcyjne
- Specjalne wykonania
- Programowanie
- Pokrętła
- Dipswitche
- Aplikacja
- Rodzaj obciążenia
Powyższy podział nie jest oficjalnym podziałem przekaźników czasowych, ale w odpowiedni sposób pokazuje, jak można rozróżnić przekaźniki w zależności od potrzeb aplikacyjnych.
Budowa Przekaźnika Czasowego
Budowa przekaźnika czasowego obejmuje kilka kluczowych elementów, które współpracują, aby umożliwić dokładne i precyzyjne działanie. Centralnym elementem jest zegar lub czasomierz. Może być to układ elektroniczny lub cyfrowy mikroprocesorowy zdolny do dokładnego śledzenia czasu w różnych jednostkach, takich jak godziny, minuty, sekundy i milisekundy. Następnym ważnym elementem jest przekaźnik lub przekaźniki, które są odpowiedzialne za przełączanie różnych obwodów elektrycznych w zależności od ustawień czasowych. Alternatywnym elementem sterującym mogą być np. tranzystory czy triaki stosowane w przekaźnikach czasowych półprzewodnikowych. Największą zaletą tych przekaźników jest szybki czas zadziałania, jednakże w przypadku sterowania czasowego zaleta ta traci na znaczeniu, stąd nie są one aż tak często wykorzystywane w przekaźnikach czasowych. Natomiast wciąż cechują się bardzo dużą trwałość łączeniową (kilka milionów cykli), co przekonuje projektantów do ich użycia. Całości dopełniają takie elementy, jak zaciski zasilające przekaźnik czasowy, zaciski wejść i wyjść pozwalające na sterowanie poprzez przekaźnik innymi systemami oraz układ sterujący służący do programowania określonych interwałów czasowych, jak i wyboru konkretnej funkcji. Wszystko to jest umieszczone w specjalnie zaprojektowanej obudowie, która zapewnia ochronę przed czynnikami zewnętrznymi, a także izolację elektryczną.
Rodzaj obudowy przekaźnika ma duże znaczenie podczas projektowania szafy elektrycznej lub podczas ewentualnych zmian w istniejących już projektach. Obudowę modułową najczęściej zastosujemy w szafach różnorodnej automatyki budynkowej, natomiast montaż do gniazd zastosujemy częściej w projektach przemysłowych oraz w szafach sterowniczych różnorodnych maszyn.
Porównując powyższe serie możemy zauważyć jak znacząco się od siebie różnią. Jednakże patrząc tylko na rodzaj obudowy zaletą montażu w gnieździe będzie niewątpliwie łatwa modernizacja istniejących już systemów sterowania opartych na przekaźnikach czasowych. Należy także zwrócić uwagę, iż seria 85 może być montowana tylko w konkretnym typie gniazd.
Co zrobić, kiedy posiadasz przekaźniki firmy Finder, ale gniazda nie pasują do przekaźnika czasowego serii 85, a musisz wprowadzić sterowanie uzależnione czasowo?
Tutaj z pomocą przychodzi seria 86. Są to przekaźniki czasowe w formie modułu dołączanego do gniazd przekaźników innych serii.
Moduły czasowe 86.30.0.024.0000 pasują do gniazd 90.02, 90.03, 92.03, 94.P3, 94.P4, 94.02, 94.03, 94.04, 95.P3, 95.P5, 95.03, 95.05, 96.02, 96.04, 97.P1, 97.P2, 97.01, 97.02. Natomiast moduły czasowe 86.00.0.240.0000 do gniazd 90.02, 90.03, 92.03, 96.04. Zostały one stworzone dlatego, iż w wielu przypadkach już po stworzeniu i zatwierdzeniu projektu nagle zmienia się koncepcja sterowania. Poprzez dodanie ich w miejsce modułu ochronnego w prosty sposób ze zwykłego przekaźnika może powstać przekaźnik czasowy, co umożliwia zmianę koncepcji sterowania bez znaczącej ingerencji w projekt. Oba przekaźniki programuje się dzięki dipswitchy i posiadają dwie standardowe funkcje. Moduł 86.00 dodatkowo posiada zacisk z sygnałem START i został rozbudowany o 6 dodatkowych funkcji czasowych.
Standardowo przekaźniki czasowe wyposażone są tylko w jeden lub dwa styki, jest to najbardziej optymalne pod względem produkcji i funkcjonalności, zdarzają się jednak również przekaźniki czasowe z większą liczbą styków. W ofercie firmy Finder jest to seria 85 posiadająca do 4 styków przełącznych. Pozwala to na czasowe sterowanie dużą liczbą urządzeń przy jednoczesnym oszczędzaniu miejsca w szafie sterowniczej. Wyróżnić należy także dodatkowe styki, które oferują funkcjonalność PAUZY lub STARTU, a także RESETU. Ich zadaniem jest usprawnianie kontroli danego procesu i poprawienie żywotności przekaźnika czasowego. Charakterystyczną cechą styków przekaźników czasowych w ofercie firmy Finder jest też to, iż wszystkie posiadają standardowy materiał AgNi.
Co w przypadku, gdy jednym sygnałem musimy załączyć dwa urządzenia w różnym czasie?
Można oczywiście wykorzystać jeden przekaźnik czasowy oraz jeden zwykły przekaźnik, co rozwiąże problem. Natomiast w ofercie firmy Finder występują również przekaźniki czasowe np. 83.02 oraz 88.12, które posiadają jeden styk z funkcją czasową + jeden styk załączany natychmiastowo. Umożliwia to rozwiązanie powstałego problemu, zaoszczędzenie miejsca w szafie oraz zmniejszenie kosztów.
Jaki rodzaj zasilania należy zastosować? AC czy DC?
W większości przekaźników firmy Finder dzięki wykorzystaniu uniwersalnego zasilania z wykorzystaniem technologii PWM nie trzeba się zastanawiać czy na zasilanie podać napięcie DC czy AC oraz jaką wartość ma posiadać. Większość serii zasilimy napięciem od 24 do 230 V AC lub DC. Wprowadzenie uniwersalności napięcia zwiększa zakres wykorzystania przekaźników i ułatwia dobór i projektowanie pod konkretną aplikację. Niektóre serie głównie montowane do gniazda posiadają jednak rozdział dla napięcia DC i AC. Wtedy możemy wyróżnić odpowiednio zasilanie 230…240 AC lub 12 – 24 – 48 – 110…125 DC (bez polaryzacji).
Zwrócić uwagę należy także na serię 83, która w obudowie modułowej przeszła odpowiednie badania zgodne z EN 45545-2:2013 (odporność na ogień), EN 61373 (odporność na wibracje i wstrząsy Kategoria 1, Klasa B), EN 50155 (odporność na temperaturę i wilgotność, klasa T1) przez co wszystkie przekaźniki czasowe tej serii mogą być wykorzystywane w aplikacjach, gdzie taka certyfikacja jest wymagana np.: w kolejnictwie lub w aplikacjach morskich.
Programowanie Przekaźników Czasowych
Istnieje wiele sposobów programowania przekaźników czasowych. Najprościej rzecz ujmując, polega to na ustaleniu zakresu czasu, nastawy czasu oraz funkcji dla przekaźnika w celu wykonania określonej operacji. Najpopularniejszym sposobem programowania są pokrętła wykorzystywane w seriach np. 80 czy 83. Pierwsze pokrętło służy jako zakres czasowy. Tutaj też w zależności od serii wyróżnia się rożne zakresy. Dla przedstawionego na zdjęciu przekaźnika czasowego 83.02 zakres wynosi odpowiednio: 1s-10s-1min-10min-1h-10h-1d-10d. Drugie pokrętło służy jako nastawa czasu. W zależności od serii będzie się on różnił np. dla serii 83 będzie miał wartości: (0.05…1)s, (0.5…10)s, (0.05…1)min, (0.5…10)min, (0.05…1)h, (0.5…10)h, (0.05…1)d, (0.5…10)d, natomiast dla serii 80 już (0.1…2)s, (1…20)s, (0.1…2)min, (1…20)min, (0.1…2)h, (1…24)h. Trzecie pokrętło z kolei służy jako wybór czy oba styki mają załączać się zgodnie z wybraną funkcją czy jeden po otrzymaniu zasilania ma załączać się natychmiastowo. To pokrętło występuje tylko w przekaźnikach, które posiadają taką funkcję. Czwarte ostatnie pokrętło, pozwala na wybranie interesującej nas funkcjonalności – w tym przypadku jest to funkcja GI, czyli Pojedynczy impuls. Pokrętła względem siebie również mogą się różnić na te ustawialne dzięki wkrętaka lub jak w przypadku serii 88 na ustawiane dzięki dłoni zgonie z poniższym zdjęciem.
W przypadku serii 88 można zauważyć, iż dzięki wkrętaka również ustawiamy funkcję czasową oraz zakres czasu (sec, min, h).
Oczywiście pokrętła to nie jedyna możliwość ustawiania/programowania przekaźnika czasowego. Kolejnym sposobem mogą być tak zwane dipswitche. Jak to pokazano na poniższym zdjęciu odpowiednio zmieniając pozycje przełączników możemy sterować nastawami funkcji oraz zakresu czasowego. Są one przez cały czas wykorzystywane, gdyż bez konieczności korzystania z bardziej zaawansowanego systemu czy interfejsu komunikacyjnego w prosty sposób można skonfigurować przekaźnik zgodnie z wymaganiami konkretnej aplikacji. Łatwo również zauważyć ingerencję w przekaźnik, gdyż będzie to wskazywało położenie switcha.
Ostatnim sposobem, jaki oferuje firma Finder w ustawianiu przekaźnika czasowego jest możliwość wyboru funkcji i nastaw czasu z poziomu aplikacji na telefona dla przekaźnika czasowego serii 84.
Ręczne ustawienie funkcji, zakresu, następnie czasów zadziałania powoduje, iż czasami musimy kilka razy manualnie poprawić nastawy zadziałania w celu osiągniecia wymaganych dokładności. Dzięki aplikacji Finder Toolbox w łatwy sposób można skonfigurować przekaźnik czasowy, gdyż poszczególne funkcje czasowe są dokładnie opisane i zaprezentowane graficznie, natomiast nastawy czasów zadziałania możemy ustawić z dokładnością do dziesiętnych części sekundy. Pozwala to zapewnić niezawodność, iż nasza aplikacja będzie funkcjonowała poprawnie.
Co zrobić, jeżeli potrzebuję zmieniać nastawy czasu bez otwierania rozdzielnicy elektrycznej?
Firma Finder znajduje rozwiązanie również w takim przypadku. Przekaźniki serii 83, a dokładniej przekaźnik 83.02 lub 83.52 mają możliwość podłączenia zewnętrznego liniowego potencjometru 10kΩ / ≥ 0,25 W. Zastosowanie zewnętrznego potencjometru umożliwia automatyczną regulację wewnętrznych nastaw przekaźnika czasowego. Taki potencjometr możemy wyprowadzić na drzwi szafy sterowniczej i podłączyć go odpowiednio do zacisków Z1 i Z2. Należy zwrócić uwagę, iż napięcie zasilania potencjometru będzie takie samo, jak napięcie zasilania przekaźnika.
Funkcje Przekaźników Czasowych
W ofercie firmy Finder dostępne są zarówno przekaźniki czasowe jednofunkcyjne, jak i wielofunkcyjne. Przekaźniki wielofunkcyjne charakteryzują się większą wszechstronnością i są przydatne w przypadku potrzeby korzystania z różnorodnych funkcji. Z kolei przekaźniki jednofunkcyjne są optymalne, gdy zamierzamy wykorzystać tylko jedną funkcję, eliminując konieczność specjalnego ustawiania wybranej funkcji lub ewentualną niepożądaną ingerencję w przekaźnik czasowy. Najczęściej spotykane na rynku są przekaźniki, które posiadają kilka różnych funkcji czasowych, jednak zwykle nie więcej niż 6. Istnieje natomiast przekaźnik czasowy serii 84, który umożliwia programowanie aż 30 różnych funkcji czasowych na każdym z dwóch kanałów przekaźnika.
Jednymi z popularniejszych funkcji jest opóźnienie rozłączenia lub załączenia. W tym przypadku po aktywacji zegara opóźnienia, przekaźnik odmierzy nastawiony czas przed rozłączeniem lub załączeniem obwodu.
Inną funkcją jest impuls z sygnałem start, który jest jednorazowym sygnałem sterującym w momencie aktywacji przekaźnika. Po otrzymaniu sygnału startowego, zaczyna się odliczanie czasu opóźnienia, a po jego upływie przekaźnik zwiera zestyk wyjściowy. Reset następuje po nastawionym czasie. Ten krótki impuls zadziałania może mieć różną długość, w zależności od nastawy.
Co w przypadku, o ile chcielibyśmy cyklicznie powtarzać kolejne impulsy w określonych interwałach czasowych?
W takiej sytuacji przydatna okazuje się funkcja asymetrycznego impulsatora, która może zaczynać cykl od fazy aktywacji lub od fazy pauzy, w zależności od konfiguracji. W przypadku inicjacji przez fazę załączania, natychmiastowo generowany jest impuls poprzez zwarcie wyjściowego zestyku, a następnie cyklicznie powtarzane są kolejne impulsy, dopóki napięcie zostaje podawane na przekaźnik czasowy.
Dodatkowo, przydatną funkcją jest również opóźnienie rozłączenia z sygnałem start. Kiedy aktywujemy sygnał start, to natychmiastowo zamknięty zostaje wyjściowy zestyk przekaźnika. W momencie odebrania sygnału start, przekaźnik rozpocznie odmierzanie określonego czasu opóźnienia. Po jego upływie, wyjściowy zestyk przekaźnika jest rozwierany.
Co, o ile potrzeba w czasie sterować załączaniem silnika trójfazowego?
Tutaj z pomocą przychodzi nam przekaźnik typu 83.82 (lub 80.82), który oferuje funkcję przełącznika gwiazda-trójkąt. Przekaźnik z tą funkcją służy do sterowania stycznikami podłączonymi pod uzwojenia silników trójfazowych. Co istotne, przekaźnik ten posiada regulowany czas przerwy pomiędzy przełączeniami między trybami oraz możliwość regulowania nastawienia czasu. Dodatkowo, jest wyposażony w odpowiednie zaciski do podłączenia obwodów trybu trójkąta i gwiazdy. Plusem jest zmniejszona liczba zestyków, co eliminuje konieczność dostarczania zasilania osobno na każde wyjście. Wystarczy dostarczyć jedno zasilanie, co skutecznie upraszcza proces instalacji i obsługi.
Przedstawione zostały tylko niektóre wybrane funkcje, które najczęściej są wykorzystywane w różnych aplikacjach. Oferta przekaźników czasowych obejmuje bardzo szeroki zakres dostępnych funkcji, który możemy znaleźć w instrukcjach obsługi dla konkretnych przekaźników czasowych, a także na ich obudowach.
Obciążalność Przekaźników Czasowych
Dobór przekaźnika czasowego ze względu na jego znamionowe obciążenia zestyków jest niezwykle istotny zwłaszcza ze względu na poprawność działania całego układu. Finder posiada bardzo szeroką gamę dostępnych serii przekaźników czasowych, a co za tym idzie ich parametry zestyków również będą się różnić pozwalając na odpowiedni dobór pod kątem aplikacji. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest przekaźnik czasowy przełączający prąd znamionowy o wartości 8 lub 16 A. Nie oznacza to oczywiście, iż przekaźnik będzie niepoprawnie działał z niższymi obciążeniami. Informacja podana w karcie katalogowej odnośnie trwałości elektrycznej, czyli ilości cykli załączenia danego układu zawsze podawana jest dla napięć i prądów znamionowych. Na podstawie tabeli należy zwrócić uwagę również na to, iż dla przełączania obciążenia napięcia i prądu stałego przekaźnik również utrzyma sprawność 16A dla 24V DC co nie zawsze jest takie oczywiste. Natomiast o ile przekaźnik czasowy będzie sterował załączaniem styczników, zaworów elektromagnetycznych i elektromagnesów wtedy kierować się trzeba mocą łączeniową dla AC15.
Najbardziej uniwersalny i nowoczesny przekaźnik czasowy
Co, jeżeli poszukujemy wszechstronnego przekaźnika czasowego, który zapewni nam dostęp do wszystkich funkcji oraz szeroki zakres możliwości dostosowania czasu dla każdej z nich? W takiej sytuacji warto zwrócić uwagę na najbardziej uniwersalny przekaźnik czasowy, jakim jest typ 84.02. Jest to inteligentne urządzenie, które charakteryzuje się nie tylko dwoma niezależnymi kanałami, ale także umożliwia tworzenie nowych, specjalnych funkcji poprzez kombinację aż 30 funkcji dostępnych na każdym kanale. Co więcej, ten przekaźnik można łatwo programować – dzięki telefonu z komunikacją NFC poprzez aplikację Finder Toolbox lub dzięki joysticka. Zauważyć należy, iż przekaźnik posiada dwa niezależne sygnały START (po jednym na każdy kanał), co powoduje, iż mamy dwa niezależne przekaźniki czasowe z możliwością użycia 1 z 30 możliwych funkcji czasowych. Przekaźnik czasowy posiada również możliwość podpięcia sygnału PAUSA i RESET na jeden lub dwa kanały jednocześnie. Dzięki temu w dowolnym momencie możemy zatrzymać dany układ poprzez podanie sygnału na wejście P (Pauza) i dopiero w momencie gdy chcemy, aby nasz układ dalej pracował zdejmujemy sygnał z wejścia P (Pauza). Mamy również możliwość zresetowania naszego układu poprzez podanie napięcia sygnału na wejście R (Reset), w momencie niebezpiecznym dla operatora lub gdy chcemy w szybki sposób zatrzymać proces. Przekaźnik serii 84 posiada także czytelny podświetlany wyświetlacz ułatwiający odczytanie informacji podczas programowania i eksploatacji. Umożliwia łatwe odczytanie na ekranie LED nastawy czasu, bieżącego i odliczanego czasu oraz stanu wyjścia. Przekaźnik cechuje się również doskonałą precyzją i możliwością szerokiej nastawy czasu, z zakresu od 0,1s do 9999 godzin.
Często możemy się spotkać ze zmianą nastaw pracy „standardowych” przekaźników czasowych przez operatorów, osoby z utrzymania ruchu czy serwis. Wprowadzanie tych zmian może powodować destabilizację pracy całego układu i późniejszą czasochłonną próbę znalezienia występującej awarii w celu przywrócenia układu do poprawnej, stabilnej pracy. Dlatego w przekaźnikach czasowych serii 84 zaprogramowana została możliwość założenia blokady PIN na zmiany w konfiguracji. Jest to bardzo przydatna opcja, gdy chcemy uniknąć niepotrzebnych ingerencji w przekaźnik czasowy, które mogą powstać na skutek pomyłki czy próby zmian.
Zastosowanie Przekaźników Czasowych
Ze względu na swoją wielofunkcyjność przekaźniki czasowe mogą być wykorzystywane praktycznie wszędzie, gdzie potrzebne jest czasowe sterowanie. Jednakże najczęściej używane są do automatyzacji różnych procesów produkcyjnych. Mogą sterować cyklami pracy maszyn, precyzyjnie synchronizować różne etapy produkcji oraz zapewniać optymalne wykorzystanie zasobów. Poprzez programowanie okresów przeglądów technicznych, konserwacji czy wymiany części, możliwe jest zapewnienie bezpiecznych warunków pracy oraz minimalizacja ryzyka wystąpienia awarii lub wypadków, a co za tym idzie zwiększenie bezpieczeństwa pracy. Poprzez kontrolowanie czasu pracy oraz okresów odpoczynku poszczególnych urządzeń, możliwe jest zmniejszenie ryzyka wystąpienia przeciążeń, co przekłada się na zwiększenie niezawodności i trwałości maszyn.
W automatyce budynkowej przekaźniki czasowe odgrywają również kluczową rolę w zapewnieniu komfortu, efektywności energetycznej oraz bezpieczeństwa budynków mieszkalnych, biurowych czy użyteczności publicznej. W przypadku budynków z zielonymi terenami mogą być wykorzystywane do sterowania systemami nawadniania ogrodów czy trawników poprzez zaprogramowane określone interwały podlewania, dostosowując się do potrzeb roślin oraz warunków pogodowych.
Podsumowanie
Łatwo zauważyć, iż przekaźniki czasowe są niezwykle istotnymi narzędziami w obszarze elektroniki i automatyki, które pozwalają na precyzyjną kontrolę czasu w różnorodnych układach elektrycznych. Ich wszechstronność oraz możliwość dostosowywania do różnych potrzeb sprawiają, iż stanowią one najważniejszy element w gwałtownie rozwijającej się dziedzinie technologii.
Rozwój technologiczny, w tym także technologii przekaźników czasowych, otwiera przed nami nieograniczone możliwości. Dzięki nim, możemy nie tylko zwiększyć efektywność i wydajność pracy, ale także poprawić komfort i jakość życia. Automatyzacja procesów dzięki przekaźników czasowych pozwala nam oszczędzać czas i wysiłek, co z kolei umożliwia nam skupienie się na bardziej kreatywnych i wartościowych działaniach.
Piotr Kubaszewski
