Aprenda as noções básicas sobre o relé de atraso temporizado e os interruptores temporizados para compreender os principais tipos, como funcionam e onde os utilizamos.

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O que é um relé de tempo de atraso?

Os relés temporizados são simplesmente relés de controlo com uma função de atraso de tempo incorporada. Eles controlam um evento, energizando o circuito secundário, após um determinado período de tempo ou durante um determinado período de tempo, alguns podem até fazer as duas coisas.

Num relé de controlo normalizado normalmente aberto, os contactos do lado secundário fecham imediatamente quando é aplicada tensão à bobina do lado primário. Quando a eletricidade é cortada no lado primário, os contactos do lado secundário abrem-se e cortam a alimentação da carga.

Para algumas aplicações não queremos uma resposta imediata do lado secundário, queremos que esta ocorra após um determinado período de tempo, ou apenas durante um determinado período. Para isso, podemos utilizar um relé de atraso de tempo.

Existem dois tipos principais de relés de temporização básicos, o tipo de atraso ligado e o tipo de atraso desligado. Estes podem ser relés do tipo normalmente aberto ou normalmente fechado e podemos controlar o tempo de atraso desde milissegundos até horas ou mesmo dias.

Já agora, abordámos em pormenor os conceitos básicos dos relés mecânicos no nosso artigo anterior. AQUI.

Onde são utilizados os relés de temporização

Os relés temporizados são amplamente utilizados em aplicações industriais, sistemas AVAC e serviços de construção para fornecer comutação temporizada. Por exemplo, para iniciar um motor, controlar uma carga eléctrica ou simplesmente automatizar uma ação.

Um exemplo comum que provavelmente já viu é num corredor ou escadaria que é pouco utilizado. Talvez num local de trabalho, ou num bloco de apartamentos. Não queremos que a luz fique constantemente acesa, queremos que se apague automaticamente. Assim, quando o interrutor da luz é premido, o relé temporizado mantém a luz acesa durante um determinado período de tempo. Quando esse tempo expira, corta automaticamente a energia paraa luz.

Os relés temporizados podem ser aplicados em quase todas as aplicações, estando disponíveis como dispositivos de encaixe, dispositivos montados na base, placas de circuito e até como controlos montados em calha DIN.

Tradicionalmente, os relés de temporização estavam disponíveis apenas como dispositivos de função única e intervalo de tempo único. Esses dispositivos ainda estão disponíveis e são tipicamente usados em aplicações com necessidades de temporização muito simples.

Mas podemos obter relés de temporização mais avançados, com diferentes funções e múltiplas gamas de temporização. A maioria é capaz de controlar tensões ou correntes numa vasta gama, pelo que a sua aplicação não é limitada. Não é necessária qualquer linguagem de programação para os configurar, basta ajustar as definições através dos mostradores e os guias do fabricante dão-lhe instruções sobre como o fazer.

Os relés e interruptores temporizados funcionarão automaticamente uma vez configurados e fornecidos com um gatilho ou um sinal para causar a ação. Com relés multifunções encontramos frequentemente um LED incorporado no dispositivo, que piscará em intervalos diferentes para indicar qual a função que está a desempenhar atualmente. O guia do fabricante dir-nos-á qual a função que o LED está a indicar.

Para aplicar um relé ou interrutor temporizado, temos de considerar onde é que o dispositivo vai ser instalado, o que é que vai acionar o dispositivo, quanto tempo é que o atraso vai ser antes de energizar o lado secundário ou durante quanto tempo é que o lado secundário vai ser energizado.

Circuito de desativação temporizado

Algumas vezes precisamos que o lado secundário de um relé permaneça ligado por um determinado período de tempo. Por exemplo, um aquecedor radiante externo que podemos encontrar em um restaurante com assentos ao ar livre. Quando um cliente está com frio, ele aciona o interrutor. Agora, esses aquecedores consomem muita energia, por isso não queremos que eles fiquem ligados por horas a fio. O cliente não estará lá por muito tempo, então podemos usar um relé de temporização. O relé de temporizaçãoO relé desliga automaticamente o aquecedor, por exemplo, após cerca de 30 minutos.

Se olharmos para este circuito simples de uma bateria e um LED. Quando o interrutor está fechado, o led acende-se. Quando o interrutor é aberto, o led desliga-se instantaneamente. Como podemos atrasar o desligamento do led?

Podemos colocar um condensador em paralelo com o led. Desta forma, quando o interrutor está fechado, o led acende-se e o condensador carrega-se. Quando o interrutor é aberto, o condensador descarrega-se e o led mantém-se aceso. Podemos utilizar condensadores de diferentes tamanhos para alterar o tempo que o led permanece aceso. Podemos até utilizar um condensador variável para permitir o ajuste do período de tempo.

O interrutor pode ser o lado secundário de um relé e utiliza um sinal de entrada no lado primário para iniciar o temporizador no lado secundário.

Em alternativa, o LED poderia estar no lado primário de um relé de estado sólido, utilizando assim o LED para fornecer um acoplamento ótico a um fototransistor no lado secundário.

O problema com que nos deparamos neste projeto é que a taxa de descarga do condensador não é linear, pelo que o LED escurece lentamente até acabar por se desligar.

Como é que podemos garantir que o LED permanece aceso quando o interrutor é aberto, mas também que se desliga automaticamente se ficar demasiado escuro?

Podemos acrescentar um transístor ao circuito. O transístor actuará como um interrutor. Existem diferentes tipos de transístores, mas não entraremos em pormenores sobre eles neste vídeo. Por agora, vamos considerar que o circuito principal está ligado através de dois dos três pinos do transístor. Este tipo de transístor bloqueia normalmente o fluxo de corrente num circuito. Mas, quando uma determinada tensão éQuando a tensão no pino da base é removida, o transístor pára o fluxo de corrente no circuito principal.

Este diagrama mostra um circuito simples de temporização de atraso, utilizando um transístor, um condensador, um LED e um interrutor. As resistências são utilizadas para limitar a corrente e proteger os componentes.

Assim, podemos controlar a corrente no circuito principal enviando um sinal para o pino base do transístor, este sinal é uma pequena tensão. O transístor só permitirá que a corrente flua no circuito principal, se a tensão no pino base for igual ou superior a um determinado nível, normalmente 0,7 V. Se a tensão no pino base cair abaixo deste nível mínimo, não permitirá que a corrente flua.

Com o interrutor aberto, o LED não acende, não é detectada qualquer tensão no pino base do transístor, pelo que o transístor actua como um interrutor aberto e impede a passagem de corrente no circuito principal.

Com o interrutor fechado, a eletricidade flui para o pino base do transístor. O transístor detecta a tensão e determina que está acima do nível mínimo, pelo que permite que a corrente flua através do circuito principal.

À medida que a corrente flui através do circuito principal, ilumina o led, enquanto o condensador se carrega.

Quando o interrutor é aberto, a fonte de alimentação principal para o pino base do transístor é desligada. O condensador começa agora a descarregar-se e fornece a tensão ao pino base, o que permite que o transístor continue a permitir a passagem de corrente através do circuito principal, para que o LED permaneça aceso.

Quando o nível de tensão do condensador desce abaixo do valor mínimo de disparo do transístor, este desliga-se e interrompe o fluxo de corrente no circuito principal, pelo que o LED se desliga. A capacidade de armazenamento do condensador determina, assim, o tempo durante o qual o circuito é alimentado.

Este projeto simples é para um interrutor temporizado, mas poderíamos integrá-lo novamente num relé.

A propósito, abordámos em pormenor o funcionamento dos condensadores no nosso artigo anterior AQUI

Tempo de atraso no circuito

Por vezes, é necessário que o lado secundário de um relé permaneça desligado durante um determinado período de tempo.

Por exemplo, quando grandes cargas indutivas se ligam ou desligam, talvez devido a uma súbita perda de energia ou ao arranque de um grande motor de indução, podem ocorrer grandes picos de tensão ou correntes de arranque devido ao forte fluxo magnético no circuito. Estes picos podem danificar componentes e equipamento.

Os circuitos de relés temporizados são utilizados para este fim.

Se olharmos para este circuito simples de atraso no tempo, o transístor está a impedir que a lâmpada se acenda. O transístor precisa de uma tensão mínima para abrir e permitir que a lâmpada se acenda. Quando fechamos o interrutor, o transístor recebe essa tensão e abre instantaneamente.

Como é que podemos adiar isto?

Poderíamos simplesmente ligar um díodo Zener ao pino base do transístor e, em seguida, ligar uma resistência e um condensador em paralelo entre o díodo e o interrutor. Os díodos só permitem que a corrente flua num sentido e bloqueiam a corrente que flui no sentido oposto. No entanto, se um díodo Zener receber uma determinada tensão inversa, abrirá e permitirá que a corrente flua no sentido oposto, isto éAssim, podemos utilizá-la para controlar o transístor, abrindo-o apenas quando é aplicada uma determinada tensão.

Agora, quando fechamos o interrutor, a corrente carrega lentamente o condensador. O díodo Zener continua a bloquear a corrente para o transístor e a lâmpada permanece apagada. À medida que o condensador se carrega, a tensão aumenta. Eventualmente, a tensão ultrapassará a tensão de rutura do díodo Zener. Neste momento, o díodo permite que a corrente flua através dele e chegue ao transístor. O transístor recebee permite que a corrente flua através dele, pelo que a lâmpada se acende.

Quando desligamos o interrutor, o condensador continua a fornecer a tensão, mantendo o díodo Zener e o transístor abertos. A corrente flui através da resistência até drenar o condensador, uma vez que a tensão do condensador desce abaixo da tensão de rutura, o díodo Zener bloqueia novamente a corrente para o transístor e a lâmpada desliga-se.

Assim, agora, quando o circuito é ativado, a carga não se liga instantaneamente, mas apenas quando o condensador estiver carregado de forma a exceder a tensão de rutura dos díodos Zener.

Este é um desenho bastante simples, provavelmente é mais comum encontrar um chip IC no interior, algo como um temporizador 555 é usado em vez disso, mas este desenho simples dá-lhe uma compreensão visual de como um circuito pode funcionar.