Ratgeber
Zeitrelais und Multifunktionsrelais » Präzise Steuerung für industrielle Prozesse
Relais gehören zweifellos zu den wichtigsten elektromechanischen beziehungsweise elektronischen Bauelementen. Mit ihnen lassen sich zum Beispiel Stromkreise mit hohen Lasten durch kleine Steuerspannungen schalten oder zeitgesteuert elektrische Funktionen auslösen. Sie können aber weitaus mehr. In unserem Ratgeber stellen wir Ihnen gängige Zeitrelais ebenso vor wie moderne Multifunktionssysteme.
Ein Zeitrelais – oft auch als Zeitschaltuhr oder Zeitschalter bezeichnet – basiert auf der Verzögerung zwischen dem Empfang eines Eingangsimpulses und der Aktivierung des Ausgangssignals. Mit ihnen lassen sich zeitbasierte Steuerfunktionen realisieren, üblicherweise nach vier Verfahren:
Bei der Einschaltverzögerung wird der Ausgang nach einer definierbaren Zeitspanne nach dem Eingangssignal aktiviert, bei der Ausschaltverzögerung bleibt der Ausgang für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Wegfall des Eingangssignals aktiv.
Möglich ist auch die Aktivierung des Ausgangs durch einen Impulsgeber. Er erzeugt einen Impuls von definierter Länge, sobald das Eingangssignal anliegt. Intervallrelais schließlich wechseln periodisch zwischen An und Aus, solange das Eingangssignal besteht.
Zu den typischen Anwendungen gehören Beleuchtungssteuerungen, Motoranlaufsteuerungen und die abfallverzögerte Abschaltung von Maschinen.
Was ist ein Multifunktionsrelais?
Ein multifunktionales Relais vereint mehrere Funktionen in einem Gerät, es lässt sich je nach Bedarf konfigurieren. Typischerweise kombiniert dieses Schaltelement Funktionen verschiedener Zeitrelais und oft auch andere Steuerungen. Größter Unterschied zu einem zeitbasierten Relais sind die Logikfunktionen UND, ODER und NICHT bei der Signalauswertung. Sie können Spannungen, Ströme oder Frequenzen überwachen, häufig in komplexen Steuerungssystemen der Industrieautomatisierung.
Ein elektromechanisches Zeitrelais besteht aus den Hauptkomponenten Spule oder elektronische Schaltung, Zeitglied, Kontakte zum Schalten des Stromkreises und Bedienelementen zur Einstellung der Verzögerungszeit und spezieller Funktionsmodi.
Moderne Zeitrelais verwenden Mikrocontroller oder Timer-ICs für präzise Zeitverzögerungen. Diese Geräte bieten oft zusätzliche Funktionen wie mehrere Betriebsmodi und eine LED-Anzeige zum Einstellen der Zeitparameter.
Diese Schaltelemente sind deutlich komplexer in Aufbau und Funktion als herkömmliche Zeitrelais. Sie vereinen die Funktionen mehrerer spezifischen Relais in einem Gerät, können unterschiedliche Zeitfunktionen, logische Funktionen und Überwachungsfunktionen bereitstellen, konfiguriert über ein Bedienfeld oder eine Programmierschnittstelle.
Kernelement ist im Allgemeinen ein Mikrocontroller, der die verschiedenen Funktionen steuert. Eingangs- und Ausgangskreise ermöglichen die Verbindung zu externen Steuerungs- und Lastkreisen. Über Tasten, Drehregler oder die Programmierschnittstelle lassen sich die gewünschten Funktionen und Zeitparameter einstellen. LEDs informieren in der Regel über die aktuellen Einstellungen, Betriebsmodi und Zeitverzögerungen.
Mit den logische Funktionen UND, ODER und NICHT sind Verknüpfungen von Eingangssignalen realisierbar, beispielsweise für komplexere Steuerungen. Zum Einsatz kommt dabei eine mehrstufige Logik als Kombinationen von Zeit- und Logikfunktionen.
Dazu ein Beispiel: Angenommen, ein multifunktionales Relais wird verwendet, um eine Maschine mit mehreren Anforderungen zu steuern. Der Benutzer programmiert das Schaltelement, um die Maschine mit einer Einschaltverzögerung von 5 Sekunden zu starten und eine Ausschaltverzögerung von 10 Sekunden nach dem Abschalten zu implementieren.
Zusätzlich wird eine Blinkfunktion konfiguriert, sie schaltet eine Warnleuchte periodisch ein- und aus. Eine Überwachungsfunktion stellt zusätzlich sicher, dass die Maschine nur bei einer bestimmten Eingangsspannung aktiviert wird.
Bauformen
Die standardisierte Bauform ermöglicht die Montage auf Hutschienen zur einfachen Integration in Schaltschränken. Erhältlich sind außerdem Typen mit Stecksockel, zur Printmontage auf Leiterplatten und eine modulare Bauform. Letztere ermöglicht das Erweitern der Relaisfunktion durch zusätzliche Module, um spezifische Schaltprozesse hinzuzufügen.
Einige Bauformen können mit besonderen Optionen punkten. Neben einer digitalen Anzeige und mehreren unabhängigen Kanälen sind das Schnittstellen zum Programmieren oder Steuern, zum Beispiel USB, RS232 und Ethernet. Manche Typen arbeiten unabhängig von der Hauptstromversorgung mit Batterien oder Akkus.
Auswahlkriterien für die Beschaffung
Hinsichtlich der technischen Spezifikationen sind zunächst die benötigten Funktionen zu bestimmen. Dazu zählen die Einschalt- und Ausschaltverzögerung, die Impulsfunktion und der einstellbare Zeitbereich. Es ist unbedingt sicherzustellen, dass die Relais für die Betriebsspannung und den Laststrom der Anwendung geeignet sind. Die Skala der Betriebsspannung reicht von 12 bis 440 Volt, die der Schaltspannung von 24 bis 300 Volt. Für den maximaler Schaltstrom sind Geräte mit 20 Milliampere bis zu 43 Ampere erhältlich. Eventuell kommen auch Bauelemente mit unabhängigen Schaltkanälen in Frage.
Kompatibilität mit vorhandenen Systemen spielt natürlich ebenfalls eine wesentliche Rolle. Überprüfen Sie, ob die Relais in bestehende Steuerungssysteme integriert werden können. Achten Sie auch auf die Möglichkeit, verschiedene Funktionen und Zeitbereiche einfach einstellen zu können. Für Montage und Platzbedarf ist die Bauform zu berücksichtigen. Wählen Sie die geeignete Bauform für Hutschienenmontage, Stecksockel oder Printmontage je nach Einbauort. Der verfügbare Platz muss zudem für die Installation ausreichen. Zuletzt kommt es wie bei allen Relais auf die Schaltfunktion an. Zur Auswahl stehen Öffner, Schließer und Wechsler.