Elementi di automazione: i temporizzatori

Temporizzatori

I temporizzatori sono apparecchi elettromeccanici o elettronici usati per il controllo delle sequenze di lavoro su macchine operatrici. Normalmente lavorano senza l’intervento di altri organi, controllando e condizionando il funzionamento di altri apparecchi in un arco di tempo prefissato, chiudendo o aprendo dei circuiti elettrici.

L’applicazione del temporizzatore negli impianti industriali è vastissima e spazia dagli avviatori automatici in genere (macchine utensili, quadri di comando per macchine operatrici dove si rendono
necessari automatismi ciclici e sequenziali, impianti di segnalazione) fino ad arrivare agli
elettrodomestici.

Timer (temporizzatori)
Timer (temporizzatori)

La scelta di un temporizzatore dipende dal principio di funzionamento che si ritiene più adatto all’uso specifico, dalla funzione di ritardo e dall’orientamento di montaggio. Per quanto riguarda il principio di funzionamento, il ritardo di tempo può essere ottenuto in modi diversi, per esempio per mezzo di azioni meccaniche, elettromeccaniche (comprese le pneumatiche) o elettroniche. La funzione di ritardo può essere con ritardo alla eccitazione, alla diseccitazione e ad entrambe.

Nel primo tipo, alimentando la bobina, inizia la temporizzazione, al termine della quale si ha la commutazione dei contatti. La temporizzazione inizia quindi con l’alimentazione e solo alla fine del ritardo si ha la commutazione dei contatti. Nel secondo tipo, invece, alimentando la bobina, si ha
la commutazione immediata dei contatti e il ripristino avviene al termine della temporizzazione, iniziata con l’interruzione dell’alimentazione.

Tipologia di temporizzatori

Temporizzatori elettromeccanici

Nei temporizzatori elettromeccanici a un campo, la temporizzazione si ottiene utilizzando un motore sincrono e diversi rinvii; in quelli a più campi è presente, in aggiunta, anche una pluralità di rapporti di trasmissione per ogni rinvio. Questa tecnica di temporizzazione è sempre stata quella tradizionalmente adottata nei temporizzatori di largo impiego e la sola evoluzione verificatasi è stata la sostituzione delle parti metalliche con materiali plastici pregiati, per limitare pesi e ingombri.

Le caratteristiche più rilevanti di un temporizzatore elettromeccanico risiedono nella diretta dipendenza dalla frequenza della rete, nella scala la cui esattezza è data anche da un accoppiamento meccanico costante e lineare, nell’indipendenza sia dalle variazioni della tensione di alimentazione che della temperatura e infine nel basso costo.

Temporizzatori elettronici

Nei temporizzatori elettronici si riscontrano due diverse modalità per realizzare la temporizzazione: l’uso di un elemento RC (a resistenza e capacità) con comparatore e un circuito oscillante con stadi di conteggio di impulsi. Il procedimento più noto si basa sulla carica e scarica di un condensatore nel quale, durante il processo, il valore di tensione che varia nel tempo viene confrontato con quello di riferimento mediante un comparatore. Quando viene raggiunta la tensione prefissata, viene attivata l’uscita. Nei temporizzatori con elemento RC la regolazione del tempo di ritardo viene effettuata mediante una resistenza variabile sull’elemento RC oppure mediante un circuito potenziometrico particolare. In entrambi i casi non si ottiene una buona precisione, sia per tempi di conteggio lunghi che per tempi di ripristino brevi, per cui, se sono richieste caratteristiche di elevata precisione e di attendibile ritorno al riarmo del temporizzatore, è preferibile optare per uno con circuito oscillante e contatore di impulsi.

Un primo modello di questa categoria di temporizzatori impiega un oscillatore RC nel quale la scansione degli impulsi dell’oscillatore può essere regolata con un potenziometro; le uscite di questi dispositivi possono essere collegate direttamente in serie con il carico oppure possono essere utilizzate come uscite del temporizzatore. Un secondo modello impiega un oscillatore al quarzo che fornisce una sequenza di impulsi di elevata precisione; gli impulsi vengono contati e confrontati con il valore preimpostato; quando i due valori sono uguali le uscite vengono attivate.

Le caratteristiche rilevanti di un temporizzatore elettronico consistono in un breve tempo di riazzeramento, una regolazione più ampia dei tempi all’interno del campo di impiego, un grado di precisione indipendente dalle variazioni della frequenza di rete che rende possibile il suo impiego nel campo delle alte frequenze.

Infine, devono essere citati i ritardatori pneumatici, applicabili a un contattore, di cui utilizzano la bobina, non avendone una propria, in grado di svolgere appieno la funzione di apparecchio temporizzatore.