Moduláris elektronikai eszközök a gyakorlatban. Írta: Zabari István október 01. csütörtök, 14:33

Átírás

1 Most induló cikksorozatunkban szeretnénk, gyakorlati oldalról bemutatni a ma már a legtöbb gyártó kínálatában szereplő moduláris elektronikai eszközöket, az egyszerű alkonykapcsolóktól a fényerőszabályzókon át a feszültség-, folyadékszint-, áram-, és hőmérsékletfigyelő relékig. Ma már természetes, ha olyan igény merül fel, hogy egy világítási áramkört 4-5 helyről kell kapcsolni, akkor nem keresztváltó kapcsolók és vezetékek hadában gondolkozunk, hanem egy egyszerű impulzus relét alkalmazunk. A mikroelektronika elterjedése a villamos iparban egyre nyilvánvalóbb, melyet érdemes nyomon követnünk, hiszen rengeteg, munkánk során felmerülő kihívásra ad egyszerű, biztonságos megoldást. Gondoljunk csak a már több gyártó kínálatában megtalálható automatikus visszakapcsolást biztosító áram-védőkapcsolóra. Cikksorozatunkban nem az impulzus relé működését szeretnénk bemutatni, hanem sokkal inkább az egyedi, érdekes alkalmazási lehetőségekre szeretnénk felhívni a figyelmet. Jelen cikkünkben az egyre gyakrabban használt időreléket kívánjuk áttekinteni, működés, tápfeszültség, funkciók, kialakítás, működési elv és egyéb tényezők függvényében. Tápfeszültség Tápfeszültség tekintetében megkülönböztetünk AC 230 V-ra, egyedi tápfeszültségre (például: DC 12 V, AC 24 V), vagy univerzális tápfeszültségre gyártott eszközöket. Az univerzális eszközök lehetnek AC/DC V, AC DC 24 V, AC V, DC 24 V, vagy AC/DC 1/8

2 V-os eszközök. A kereskedők elsősorban az univerzális tápfeszültségű reléket raktározzák, hiszen több igényt tudnak kielégíteni kisebb készlettel. Mivel a kimenetek a legtöbb esetben potenciálmentes kontaktok, azért felesleges univerzális tápfeszültségű eszközt vásárolni, ha 24 V-os feszültséget szeretnénk vele kapcsolni, hiszen így szükségtelenül kifizetjük az univerzális eszközöknél beépített kapcsolóüzemű tápegység árát is. Funkciók száma Működési funkciókban rendkívül széles a gyártók palettája. Egyszerű alkalmazásokra (például: elengedés késleltetés) használhatunk egyfunkciós reléket, amelyek általában egy szűkebb időtartományon belül működnek, például 6-60 perc. Mivel e termékek raktározása kész logisztikai rémálom és a multifunkciós relék nagy tömegben való gyártása folyamatosan csökkenti a gyártási költségeket, ezek a termékek egyre inkább kiszorulnak a piacról. Alkalmazásuknak csak ott van létjogosultsága, ha egy adott helyen rendkívül nagy mennyiséget kell beépíteni, hiszen minimális az árkülönbségük egy multifunkciós időrelével szemben. Multifunkciós időrelé gyűjtőszó alatt emlegetjük a 4, vagy annál több, 6, 8, vagy 10 funkciós időreléket. Mivel ezek a termékek egy adott gyártónál 70%-ban ugyanazokat a mikroelektronikai és egyéb alkatrészeket tartalmazzák, az árukban minimális eltérések vannak. Ezáltal a boltok polcain leginkább a több funkciós eszközökkel találkozhatunk. Ezeken felül megkülönböztetünk még, úgynevezett speciális időreléket, melyeket egyedi problémák megoldására alkalmazunk, mint például a lépcsőházi automaták, aszimmetrikus ütemadók, vagy a tápfeszültségről induló kettős meghúzás késleltető relé egy modul szélességben. Ezt az eszközt például áramszünet utáni fokozatos terhelés visszakapcsolásra használhatjuk. Kialakítás Leggyakrabban használt kialakítási forma a szabványos DIN sínre illeszthető (1. kép), 1, 2 2/8

3 esetleg három modul széles termék. Másik rendkívül gyakran használt kialakítás a szerelvénydobozba, kapcsoló alá építhető (2. kép) időrelé. Nagy előnyük, hogy utólagosan felmerülő igényeknél kiválóan alkalmazhatók, néhány típus még nulla vezetőt sem igényel a működéséhez. Ilyen igény lehet például a fürdő ventilátor bekapcsolása t időre, a világítás lekapcsolása után. Gyakori alkalmazási formája még az, amikor egy lakás lépcsőházában egy kötődobozban szeretnénk elhelyezni egy impulzus relét, hiszen a legtöbb ilyen eszköznek van egy úgynevezett impulzus relé elengedés késleltetéssel funkciója, amely alatt azt értjük, hogy ha az időrelére felfűzött nyomógombok egyikét megnyomjuk, akkor a kimenet bekapcsol. Újabb gombnyomásra a kimenet kikapcsol, amennyiben elfelejti a tulajdonos lekapcsolni a világítást, az a beállított t idő múlva automatikusan kikapcsol. Mivel egy ilyen eszköz ára gyakorlatilag azonos egy jobb minőségű impulzus relével, kis odafigyeléssel plusz költségek nélkül kivitelezhetünk a megrendelőnek egy magasabb műszaki színvonalú létesítményt. Egyre inkább feledésbe merülő forma a dugaszolható (3. kép) kialakítás. Ennek nagy előnye az volt, hogy meghibásodás esetén egy mozdulattal cserélhető az időrelé, de ma már olyan megbízható időrelék vannak kereskedelmi forgalomban, hogy a dugaszolható kialakítás teljesen okafogyottá vált. Ezeken felül megkülönböztetünk még egyedi kialakítású (4. kép) időreléket is, mint például a jól ismert ventilátorba építhető elengedés késleltetőket. Működési elv Működési elvben négy alapvető különbség alapján különböztetjük meg az időreléket. Leggyakrabban használt eszközök az analóg időrelék, amelyeken az előlapon található potenciométer segítségével állítjuk be a szükséges funkciókat, időtartományt és az azon belül a szükséges időtartamot. Ezek az eszközök általában elektronikus időzítőket tartalmaznak, ezáltal nagyon jól behatárolható a szükséges kapcsolási időtartam. Amennyiben ennél 3/8

4 pontosabb időzítésre (például 14 óra 22 perc múlva kell bekapcsolnunk a kimenetet) van szükségünk, digitális időreléket használunk. Amennyiben a kapcsolási időtartamnak összhangban kell lennie a valós idővel, akkor digitális, vagy mechanikus kapcsolóórákat alkalmazunk. Kimenet Egy kevésbé elterjedt megoldás az, amikor a gyártók kimenetként TRIAK-ot alkalmaznak. Ennek nagy előnye, hogy elektromos élettartama óriási, akár közel kapcsolás is lehet. Hátránya viszont a kis terhelhetőség, általában 0,7 amper. Ezzel szemben a NYÁK relé kimenetű időrelék elektromos élettartama csupán ~ kapcsolás, viszont AC 1 osztályban a leggyakrabban 16, de legalább 8 amperes terhelhetőségük bőségesen kárpótol bennünket, hiszen ez az érték is napi 100 kapcsolással több, mint 19 év élettartamot jelent. Időreléknél célszerű váltóérintkezővel rendelkező terméket választanunk, hiszen így a nyugalmi állapotban zárt érintkező felhasználásával még több vezérlési lehetőség áll rendelkezésünkre. A különböző típusú terhelések maximális értékéről tájékozódunk a termék katalógusában. Ugyanakkor, mint ahogy egy autó sem lesz hosszú életű, ha maximális fordulatszámon járatjuk, a maximálisan megengedetthez közeli terhelésnél célszerű egy mágneskapcsoló közbeiktatása. Beállítható időtartomány A leggyakrabban elterjedt multifunkciós időrelék beállítható időtartománya gyártótól függően 0,1 másodperctől, óráig, vagy 0,1 másodperctől 1 napig terjed, de nem ritka a 10 napos vagy akár a 100 napos felső határérték sem. Beállításukra két potenciométer szolgál: az első a tartomány beállítására (5. kép) (például 1 és 10 óra közötti tartomány), a második pedig a 4/8

5 finombeállításra (6. kép) (például 4 óra). Kereskedelmi forgalomban jellemzően itt is a leginkább a szélesebb tartományú eszközökkel találkozhatunk. Helyes választás Mivel ezek az eszközök egyre bonyolultabbak (7. kép), érdemes kizárólag jó nevű gyártó termékei közül választanunk, akik nagy gyártási tapasztalattal rendelkeznek. Mint általában a szakmánkra jellemző, kerülni kell az olcsó megoldásokat, mert egy bizonytalanul működő eszköz a későbbiekben még nagyon sok fejfájást és szakmai egzisztenciánk megkérdőjelezhetőségét eredményezheti. Ezen termékek gyártására specializálódott cégek rendkívül jól áttekinthető katalógusokkal, magyar nyelvű honlappal, elérhető szakmai információs vonallal segítik a megfelelő eszköz kiválasztását. Amennyiben egy termékről nem tudunk információhoz jutni alapvető dolgokkal kapcsolatban, mint cseregarancia, gyártó minősítései, vagy a különböző terheléstípusoknál alkalmazható maximális terhelhetőségről, elektromágneses kompatibilitásáról (EMC), inkább válasszunk másik terméket! Multifunkciós relék A multifunkciós időrelék időzítő funkcióinak indítása történhet tápfeszültség bekapcsolásával vagy vezérlő bemenetről. A tápfeszültség bekapcsolásakor aktiválódó funkciók öt félék lehetnek. - Meghúzás késleltetés tápfeszültség bekapcsolása után (8. kép): leggyakrabban áramszünet után az egyidejű nagy terhelés kiküszöbölésére használhatjuk. Működési elve az, hogy a tápfeszültség megérkezése után a beállított t ideig a kimenet nyugalmi állapotban marad, majd az idő letelte után a kimenet behúz és a tápfeszültség meglétéig behúzva marad. A tápfeszültség újbóli kiesése, majd visszaérkezése után a vezérlés újra indul. - Elengedés késleltetés tápfeszültség bekapcsolása után (9. kép). Ezt a funkciót más néven bekapcsolás törlő funkciónak is nevezzük. A tápfeszültség bekapcsolásakor a kimenet azonnal meghúz, majd a beállított t idő után elejt. Akkor alkalmazzuk, amikor egy hosszabb bejövő jelet akarunk átalakítani. Ilyen lehet például, amikor egy lépcsőházi ajtón belül lévő mozgásérzékelő felkapcsolja a helyi világítást és ezzel egy időben az időrelé néhány 5/8

6 másodpercre kinyitja az elektromos ajtó zárat. - Ütemadás tápfeszültség bekapcsolás után, más néven szimmetrikus ütemadó. Ezen belül két működési módot különböztetünk meg: nyugalmi (10. kép), illetve behúzott állapottal (11. kép) kezdődő időzítést. Ezek az időzítési módok úgy működnek, hogy a tápfeszültség megérkezése után az előlapon beállított időtartamra behúz a kimenet, majd ugyanennyi időre elenged, az elengedési idő letelte után a ciklus újra indul a tápfeszültség meglétéig. Használhatjuk villogó hibajelzés kiadására, vagy különböző dekorációs világításvezérléshez. - Impulzus generátor (12. kép). A multifunkciós időrelék kis részében meglévő egyedi funkció. Működési elve szerint a tápfeszültség megérkezésekor a kimenet nyugalmi állapotban marad a beállított t ideig. Az idő letelte után a relé behúz egy általában ~0,5 másodperces időtartamra, majd elejt. A tápfeszültség megléte alatt újabb időzítési ciklus nem kezdődik el. A tápfeszültség kiesése, majd újbóli visszaérkezés után az időzítés is újra indul. Kiválóan alkalmazható olyan feladatoknál, ahol egy berendezés elindítása után t idővel, egy impulzus jelet kell kiadnunk egy másik berendezés indításához vagy leállításához. A vezérlő bemenetről működő funkciók lehetősége legalább ilyen széles a multifunkciós reléknél, hiszen az időzítés elindítására használhatjuk a vezérlő bemenet bekapcsolásának pillanatát más néven felfutó élet, a vezérlő jel megszűnésének pillanatát más néven lefutó élet, vagy mindkettőt. - Lefutó élet használó alkalmazás például az elengedés késleltetés a vezérlőjel megszűnése után, függetlenül a működés közbeni vezérlésektől (13. kép). Ez azt jelenti, hogy a vezérlőjel megszűnésekor behúz a kimenet és a beállított t idő letelte után elenged. Amennyiben ez idő újabb vezérlő jelet kap, arra nem reagál. Miután elengedett a relé, újabb bejövő jel újraindítja a ciklust. Leggyakoribb alkalmazása például adagoló berendezéseknél az utánürítés funkció. 6/8

7 - Felfutó élet használó vezérlés az egyszerű impulzus relé funkció (14. kép), vagy ennek időzítéssel bővített változata, az időzített impulzus relé funkció (15. kép). Az első jól ismert funkciónál gombnyomásra bekapcsol a kimenet, újabb gombnyomásra pedig kikapcsol. A második feljebb már említett funkció annyival bővül, hogy a bekapcsolás időpontjában elindul egy késleltetés is, és ha a beállított ideig nem történik meg a kimenet lekapcsolása, akkor az automatikusan kikapcsol. Leggyakoribb alkalmazása folyosók, lépcsőháza világítás vezérlése. - A vezérlőjel bekapcsolásának pillanatát használják például az elengedés késleltetés a vezérlőjel időtartamától függetlenül funkciónál (16. kép). Ez azt jelenti, hogy a vezérlő jel érkezésének pillanatában a kimeneti relé behúz és a beállított t ideig zárva marad. Ez idő alatt, ha a vezérlő jel megszűnik, az nem befolyásolja a már elindított vezérlési ciklust. Ugyanez a helyzet, ha a vezérlő jel hosszabb, mint a beállított behúzási idő. Ezt a funkciót olyan helyen használhatjuk, ahol egy berendezés indításakor egy rövid ideig egyéb kisegítő berendezést, például előfűtést, előszellőztetést kell alkalmaznunk. A leggyakoribb időzítési funkciók a vezérlő jel mindkét élét, azaz a bekapcsolás és a kikapcsolás pillanatát is használják a vezérléshez. Ennek köszönhetően rendkívül egyedi feladatokat is játszi könnyedséggel oldhatunk meg. - Ilyen funkció például elengedés késletetés a vezérlőjel megszűnés után azzal, kitétellel, hogy a kimeneti relé a vezérlő jel megjelenésekor azonnal bekapcsol (17. kép). Amennyiben a beállított t idő alatt a vezérlőjel megszűnik, majd újra megjelenik, a ciklus újra indul. Általános alkalmazása például a mellékhelységek elszívó ventilátor működtetése a világítási áramkörről vezérelve. - Hasonló vezérlési mód a meghúzás és elengedés a vezérlő impulzus hosszától függő tartási idővel (18. kép). Ez azt jelenti, hogy a vezérlőjel megjelenésekor elindul egy meghúzás késleltetés a beállított t idővel, majd a relé behúz. A vezérlő jel megszűnésekor elindul egy elengedés késleltetés ugyanazzal a t idővel, miután a kimeneti relé elejt. Amennyiben a vezérlő jel rövidebb, mint a beállított t idő, akkor csak egy szimmetrikus ciklus fog lezajlani. - A vezérlő jel mindkét élét használja még az újraindítható meghúzás késleltetés (19. kép). A vezérlő jel megjelenésekor a kimenet a beállított t ideig nyugalmi állapotban van, majd behúz, és behúzott állapotban marad a vezérlőjel újbóli megjelenéséig. Ekkor az időzítési ciklus újraindul. A cikk elején már említésre került a potenciálmentes váltó érintkezők fontossága. Előfordulhat olyan bonyolult vezérlési funkció, amelyet a nyitóérintkező használatával tudunk megvalósítani. Vegyük például az előző újraindítható meghúzás késleltetés nyitó érintkezőit (20. kép). A vezérlésre használt nyitó érintkező (15-16) tápfeszültség nélküli állapotban is zárt állapotban van. A tápfeszültség megjelenése nem változtat a kimenet állapotán. A vezérlő jel megjelenésének pillanatában elindul az időzítés, melynek letelte után elejt a kimenet. A vezérlőjel újbóli megjelenésének pillanatában behúz a kimeneti relé pontja és a beállított t ideig behúzva marad, majd elejt, függetlenül a vezérlő jel hosszától. Ezt a vezérlési módot nevezhetnénk úgy is, hogy elengedés késleltetés felfutó élre függetlenül a vezérlő bemenet hosszától, azzal a kitétellel, hogy tápfeszültség nélküli állapotban a kimenet zárva van. 7/8

8 Látható, hogy aligha találkozhatunk olyan kisebb vezérlési feladattal, melyet ne tudnánk valamilyen időrelével megoldani. Biztatom tehát a tisztelt olvasót, bátran tervezzen velük, ha valamilyen kérdése van, forduljon a gyártók szakmai vevőszolgálatához vagy a szerzőhöz. A következő lapszámban a speciális időrelék működését fogjuk taglalni. 8/8