Relè ausiliari e relè a tempo, contaimpulsi
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Esistono dei modelli con attacchi a saldare dalle ridotte dimensioni per il fissaggio su circuito stampato. Questi relè vengono utilizzati, per esempio, nei circuiti di uscita delle schede elettroniche e dei controllori logici programmabili. Oltre ai modelli con esecuzione verticale, si hanno anche i modelli piatti, con asse della bobina e dei contatti paralleli al piano del circuito stampato.

Fig. 9 - Esempio di relè miniaturizzato per circuiti stampati (Omron).

Sono disponibili per queste applicazioni anche i cosiddetti relè reed, nei quali i contatti sono contenuti in un'ampolla di vetro riempita di gas inerte. Questi contatti, simili a quelli utilizzati nei sensori magnetici, vengono azionati da un campo magnetico generato da una bobina che li avvolge completamente. I contatti sono ricoperti in superficie da un piccolo strato di rodio, che consente di sopportare carichi con un'elevata corrente di spunto, senza subire delle microfusioni. Da notare, inoltre, che i contatti funzionano in un'atmosfera protetta, essendo racchiusi in un'ampolla di vetro contenente un gas inerte e sigillata alle estremità. La bobina e l'ampolla reed sono incapsulate in resina epossidica e vengono racchiuse in un unico contenitore che ne garantisce la robustezza meccanica e un'elevata protezione contro gli agenti atmosferici.

Questi relè consentono un elevato numero di commutazioni (circa 100 milioni) anche a velocità di lavoro particolarmente alte (500 Hz); hanno tempi di chiusura che variano da 0,5 a 3 ms a seconda dei tipi. Esistono modelli che, con una singola bobina, riescono a comandare più contatti.

Fig. 10 - Esempio della sezione interna di un relè reed.

La parte più delicata dei relè ausiliari sono i contatti. Nella fig. 11 sono stati riportati due grafici: il primo rappresenta la curva di vita elettrica in funzione della potenza commutata; al valore ricavato si deve applicare un coefficiente di riduzione dovuto al fattore di potenza del carico, ricavabile dal secondo grafico.

Fig. 11 - Curve caratteristiche dei relè ausiliari: a) Vita elettrica: numero delle operazioni in funzione della potenza commutata - b) Determinazione del coefficiente di riduzione da applicare alla vita elettrica di un relè in base al fattore di potenza del carico.

I carichi fortemente induttivi riducono notevolmente la vita dei contatti a causa delle elevate sovratensioni che si manifestano proprio sui contatti durante la fase di apertura. In modo analogo a quanto indicato per i contattori, si può ovviare al fenomeno utilizzando un gruppo RC o un varistore inserito in parallelo al carico (contattore, elettrovalvola, elettromagnete, ecc.) se il circuito funziona in corrente alternata. Se, invece, il circuito funziona in corrente continua, è possibile collegare, sempre in parallelo al carico, un diodo, anche se questa soluzione può determinare un aumento del tempo di sgancio dell'ordine dei 30 ¸ 40 ms.

Fig. 12 - Esempio di relè reed per circuiti stampati (FEME).

Fig. 13 - Nomogramma per determinare i valori di R e C per la protezione dei contatti (FEME).

I relè temporizzatori o, più comunemente, i temporizzatori sono apparecchiature elettromeccaniche o elettroniche normalmente utilizzate negli automatismi per determinare le sequenze operative. Queste apparecchiature, quando comandate, intervengono automaticamente dopo un arco di tempo prefissato, chiudendo o aprendo dei contatti che, a loro volta, comandano altre apparecchiature elettriche (contattori, relè, elettrovalvole, ecc.). L'applicazione dei temporizzatori negli impianti industriali è molto vasta: dai semplici comandi per motori asincroni, ai cicli automatici per macchine utensili e per la produzione. Dal punto di vista del funzionamento, il ritardo può essere ottenuto in vari modi, per esempio per mezzo di azioni meccaniche o elettromeccaniche (con un motorino sincrono che chiude, mediante un'opportuna riduzione meccanica, dei contatti), pneumatiche (con un sistema di smorzamento ad aria, si ottiene aggiungendo un modulo all'unità base del contattore) o elettroniche (consentono svariate funzioni e dispongono in genere di segnalazioni di stato mediante LED o un display a diodi LED o a cristalli liquidi LCD). Le funzioni di ritardo possono essere sostanzialmente di tre tipi: all'eccitazione, alla diseccitazione oppure ad entrambe. Nel primo tipo, quando si alimenta la bobina del temporizzatore, inizia la fase di temporizzazione, al termine della quale si ha la commutazione dei contatti. In pratica la temporizzazione inizia solo quando si alimenta l'apparecchio e solo alla fine del ritardo si ottiene la commutazione dei contatti. Nel secondo tipo, quando si alimenta l'apparecchiatura, si ottiene la commutazione immediata dei contatti, mentre il ripristino delle condizioni iniziali si ha alla fine della temporizzazione che inizia con l'interruzione dell'alimentazione o mediante un segnale di comando che viene applicato ad una seconda bobina. Il terzo tipo comprende entrambe le funzioni. I temporizzatori elettromeccanici, ormai sostituiti da quelli di tipo elettronico, basano il loro funzionamento sull'uso di un piccolo motore sincrono il quale, mediante un meccanismo, comanda i contatti. Questi temporizzatori hanno la caratteristica di dipendere, per il loro funzionamento, dalla frequenza e dalla tensione di alimentazione. I temporizzatori elettronici basano il loro funzionamento sull'uso di un circuito RC (resistenza e capacità) con un comparatore, oppure mediante un circuito oscillante (oscillatore RC o al quarzo) con un circuito di conteggio degli impulsi. Il primo principio di funzionamento si basa sulla carica e sulla scarica di un condensatore nel quale, durante il funzionamento, il valore di tensione, che varia nel tempo, viene confrontato con quello di riferimento mediante un circuito comparatore. Quando viene raggiunto il valore di tensione prefissato, viene attivata l'uscita.

Fig. 14 - Schema di collegamento e diagramma di lavoro di temporizzatori elettronici: ritardato all'eccitazione, ritardato alla diseccitazione, ritardato all'eccitazione e alla diseccitazione. Il tipo ritardato alla diseccitazione può presentare in alcuni modelli i morsetti B1 e B2; in questo caso prevede il seguente funzionamento: in presenza della tensione ai capi dei morsetti A1 e A2, i contatti rimangono nella posizione di riposo (17-18 aperto e 25-26 chiuso). Cortocircuitando i morsetti B1 e B2 mediante un contatto in chiusura a potenziale libero (relè, contattore, ecc.), i contatti vengono immediatamente azionati (17-18 chiuso e 25-26 aperto). Interrompendo il collegamento tra i morsetti B1 e B2, i contatti, trascorso il tempo impostato, ritornano nella posizione di riposo (ritardo alla diseccitazione).

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