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Ratgeber
Ohne sie würde das Licht im Treppenhaus ewig brennen und das Parkhaus Auffahrunfälle provozieren. Die Rede ist von Zeit- und Multifunktionsrelais.
In unserem Ratgeber lernen Sie deren wichtigste Funktionen kennen, wir nennen beispielhafte Anwendungen und geben Tipps für die Beschaffung.
Multifunktions-Zeitrelais mit analoger Schaltung durch ein Einstellrad.
Das einfachste Zeitrelais befindet sich mit ziemlicher Sicherheit auf Ihrem Nachttisch: Es ist Ihr Wecker. Ob mechanisch oder elektronisch, ein Wecker funktioniert nur dann ordnungsgemäß, wenn er auf eine bestimmte Alarmzeit „programmiert“ wurde, um genau zu diesem Zeitpunkt einen Schaltvorgang auszulösen. Im einfachsten Fall lässt er über ein gespanntes Federwerk beispielsweise kleine Glocken läuten.
Vom Prinzip her arbeiten auch Zeit- und Multifunktionsrelais mit dieser Methodik. Im Gegensatz zum klassischen elektromechanischen Relais mit externer Triggerung des Steuerkreises verfügen Zeitrelais über einstellbare „Uhrwerke“. Die sind der eigentlichen Relaisfunktion vorgeschaltet und übernehmen die Ansteuerung. Ein solches Uhrwerk muss nicht zwangsläufig die aktuelle Zeit repräsentieren, oft dienen sie lediglich zur Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung von zeitlich vorgegebenen Aktionen.
Bestes Beispiel ist die Treppenhausbeleuchtung. Wird die Taste gedrückt, schaltet sich das Licht ein und nach einigen am Relais festfestgelegten Minuten wieder aus.
Womit wir bei dem ersten wichtigen Unterscheidungsmerkmal von Zeitrelais wären: Den Echtzeit- und den Multifunktionsrelais.
Echtzeit-Relais
Echtzeit-Relais beziehungsweise Zeitschaltuhren besitzen ein mechanisches oder elektronisches Uhrwerk, das beim Anschluss an die Versorgungsspannung in der Regel auf die aktuelle Zeit eingestellt werden muss.
Über verschiedene Hilfsmittel wie verschiebbare Rasternasen oder per Knopfdruck werden die Ein- und Ausschaltzeiten für das Relais eingestellt. Es handelt sich hier also um ein monofunktionales Zeitrelais.
Multifunktionsrelais
Multifunktionsrelais sind deutlich komplexer aufgebaut. Sie bieten nicht nur Echtzeit-, sondern in der Regel auch ganz spezifische Funktionen, von der einfachen „Eieruhr“ mit Signalgeber über Einstellungen für die Treppenhausbeleuchtung bis zu komplexen Verzögerungseinstellungen. Da das letztgenannte Feature besonders zahlreiche und zugleich praxistaugliche Anwendungsmöglichkeiten bietet, nachfolgend eine ausführlichere Erklärung.
Ein einstellbares Multifunktions-Zeitrelais, oft auch als Zeitverzögerungsrelais bezeichnet, ist eine Kombination aus einem elektromechanischen Relaismodul und einem Steuerkreis. Der Steuerkreis besteht üblicherweise aus Halbleiterkomponenten und Zeitschaltkreisen, die den Betrieb des Zeitrelais und den Zeitbereich steuern.
Zeitverzögerungsrelais bieten eine große Auswahl an Zeitbereichen, von weniger als einer Sekunde bis einigen hundert Tagen. Zeiteinstellungen erfolgen entweder durch kalibrierte externe Knöpfe, DIP-Schalter, Daumenradschalter oder versenkte Potentiometer.
Die Ausgangskontakte des elektromechanischen Ausgangsrelais sind direkt mit den Ausgangsklemmen verdrahtet.
In der Regel werden Zeitrelais durch eine von zwei Methoden ausgelöst beziehungsweise aktiviert, und zwar:
Digitales elektronisches Relais mit Wipptasten zur Steuerung auf einem Display.
Steuerung über Änderung der Eingangsspannung
Z.B. zur Einschaltverzögerung, für Start / Stopp von Intervallen, als Zeitrelais für Blinker, als Wischer oder für Wiederholungszyklen. Ein typisches Beispiel für die Einschaltverzögerung ist die Steuerung des Durchfahrtlichts in einem Parkhaus: Erst einige Sekunden nachdem ein Auto eine Lichtschranke passiert hat, wird das Licht auf Grün geschaltet.
Öffnen / Schließen über Trigger-Signale
Öffnen oder Schließen über Trigger-Signale, zum Beispiel beim Einsatz des Relais als Watchdog. Hier löst das Relais automatisch aus, wenn das zu überwachende System einen bestimmten Zustand erreicht hat.
Funktionen von Zeitrelais
Einige gängige Funktionen von Multifunktionsrelais auf Zeitbasis sind:
| Funktion | Erklärung | Anwendungsbeispiel |
|---|---|---|
| Ansprechverzögerung | Arbeitsspannung wird zeitverzögert eingeschaltet | Grünes Durchfahrtlicht wird erst 2 Minuten nach Passage einer Lichtschranke wieder angeschaltet |
| Rückfallverzögerung | Arbeitsspannung wird zeitverzögert abgeschaltet | Rote Sperrlampe für Nachfolgende wird erst 2 Minuten nach der vorangegangen Passage einer Lichtschranke deaktiviert |
| Einschaltwischer | Ein definierter Impuls wird beim Einschalten der Steuerspannung abgegeben | Lichtschalter an: Abgabe eines definierten Steuersignals unabhängig von der Länge der Tasterbetätigung |
| Ausschaltwischer | Ein definierter Impuls wird beim Ausschalten der Steuerspannung abgegeben | Lichtschalter aus: Abgabe eines definierten Steuersignals unabhängig von der Länge der Tasterbetätigung |
| Stern-Dreieck-Schaltung | Beschaltung eines Elektromotors wird vom Stern- in den Dreiecksbetrieb umgeschaltet | Begrenzung des Anfahrstromes eines Elektromotors |
| Stromstoßschalter (Relais) | Arbeitsspannung wird jeweils mit einem Impuls (Stromstoß) ein- beziehungsweise ausgeschaltet | Das Licht im Flur kann mit Tastern an- beziehungsweise abgeschaltet werden |
| Timer | Funktionen können wiederkehrend zu definierten Zeiten erfolgen | Die Hofbeleuchtung wird automatisch zu bestimmten Zeiten ein- und ausgeschaltet |
| Treppenhaus-Automat | Licht im Treppenhaus | Die Treppenhausbeleuchtung in Mehrparteienhäusern schaltet nach einer bestimmten Zeitspanne automatisch ab |
| Watchdog | Überwachung des Systems, kann bei Fehlern einen Reset oder andere Gegenmaßnahmen einleiten | Das Einschalten einer Warnleuchte, wenn das Wartungsintervall bald abläuft |
So vielfältig die Einsatzmöglichkeiten von Zeit- und Multifunktionsrelais sind, so umfangreich ist die Auswahl. Neben der grundsätzlichen Frage, welche Aufgabe das Zeitrelais übernehmen soll, sind folgende Parameter zu berücksichtigen:
Spannungen und Ströme
Zu unterscheiden sind hier die Betriebs- und die Schaltspannungen. Bei den Betriebsspannungen reicht die Skala von 5 Volt Gleichstrom bis zu 440 Volt Wechselstrom, an Schaltspannungen stehen 24 Volt Gleichstrom bis 400 Volt Wechselstrom zur Verfügung. Die Auswahl an Schaltströmen beginnt in der Regel bei 20 Milliampere und reicht bis zu 16 Ampere.
Zeitbereiche
Die einstellbaren Bereich für das Zeitrelais sind natürlich ebenso wichtig. Der kleinste Wert liegt bei 0 Sekunden, der größte bei 9999 Stunden oder umgerechnet rund 416 Tage.
Anschlussart
Zeit- und Multifunktionsrelais lassen sich sowohl in Nischen einbauen als auch an die Wand schrauben. Zahlreiche Modelle sind speziell für Befestigung auf Hutschienen konstruiert und passen so problemlos in Schaltschränke. Zur Verfügung stehen außerdem Zeitrelais in Platinenform, die beispielsweise in bestehende elektronische Steuerungen integriert werden können. Die Kontaktierung der elektrischen Leitungen geschieht überwiegend über Schraubklemmen oder Schrauben. Erhältlich sind außerdem Modelle mit Federklemmen und Steckanschlüssen.
Universelles Multifunktionsrelais zur Montage auf einer Hutschiene.
Gibt es auch bei Zeit- und Multifunktionsrelais auch die typischen Schaltfunktionen Öffnen, Schließen und Wechseln?
Die meisten Zeitrelais sind als Wechsler konstruiert, das heißt: Ihre Arbeitskontakte sind sowohl als Schließer als auch als Öffner geschaltet. Fließt ein Strom im Steuerstromkreis, wechselt der jeweilige Arbeitskontakt von geschlossen zu geöffnet beziehungsweise von geöffnet zu geschlossen. Einige Modelle aus dem Multifunktionsbereich sind Öffner – Kurzform NC für „normally closed“ – und Schließer – Kurzform NO für „normally open“ – mit jeweils eigenen Stromkreisen. Ihre Arbeitskontakte sind im Ruhezustand geschlossen beziehungsweise geöffnet. Erst wenn im Steuerstromkreis ein Strom fließt, öffnen beziehungsweise schließen sich die Kontakte. Es gibt auch Modelle, die entweder nur öffnen oder nur schließen.
Gilt auch für diese Zeitrelais die galvanische Trennung von Steuer- und Lastkreis?
Selbstverständlich! Wie bei jedem Relais besteht auch hier keine elektrische Verbindung zwischen den beiden Stromkreisen.
Wie lange sind die Zeitrelais haltbar?
Zu unterscheiden ist die elektrische und die mechanische Haltbarkeit. Gängige Relais namhafter Hersteller kommen auf bis zu 100.000 elektrische und 10 Millionen mechanische Schaltvorgänge.
In manchen Beschreibungen von Zeitrelais ist von „Wischen“ die Rede. Sind diese Relais für die Steuerung von Scheibenwischern gedacht?
Nein, das Wischen bezeichnen hier vielmehr eine Relaisfunktion, bei der ein einziger Impuls am Steuerkreis ausreicht, um eine zeitlich festgelegte Aktion über die Arbeitskontakte zu starten. Bekannteste Funktion ist die Treppenhausbeleuchtung. Hier genügt ein kurzes Drücken auf den Schalter zum Einschalten der Leuchten.