Príklady aplikácií zariadení a relé, ako vybrať a správne pripojiť relé

Prepínaním zapnete alebo vypnete prístroj v sieti. Použite na to odpínače, vypínače, vypínače, relé, stýkače, štartéry. Posledné tri (relé, stykače a magnetické spúšťače) majú podobnú štruktúru, ale sú navrhnuté pre rôzne nosnosti. Sú to elektromechanické spínacie zariadenia. Začiatočníci majú často tieto otázky:

• "Prečo má relé toľko kontaktov?";

• "Ako vymeniť relé, ak neexistuje podobné usporiadanie pinov?";

• Msgstr "Ako vybrať relé?"

Pokúsim sa odpovedať na všetky tieto otázky v článku.

Na čo slúži relé?

Ak chcete záťaž zapnúť, musíte k jej záverom pripojiť napätie, môže byť konštantné a premenlivé, s rôznym počtom fáz a pólov.

Napätie môže byť aplikované niekoľkými spôsobmi:

• Plug-in pripojenie (zasuňte zástrčku do zásuvky alebo zástrčku do zásuvky);

• Odpojovač (ako napríklad zapnete svetlo v miestnosti);

• Cez relé, stýkač, štartér alebo polovodičové spínacie zariadenie.

Prvé dve metódy sú obmedzené maximálnym spínacím výkonom a umiestnením bodu pripojenia. To je výhodné, ak zapnete svetlo alebo prístroj súčasne pomocou spínača alebo automatu a sú umiestnené vedľa seba.

Napríklad uvediem situáciu nádrž na vodu (kotol) - jedná sa o pomerne silné zaťaženie (1-3 kW alebo viac). Elektrický príkon v chodbe a na elektrickom paneli máte automatické zapnutie kotla, potom musíte predĺžiť kábel s prierezom 2,5 štvorcových metrov. mm. 3-5 metrov. A ak potrebujete zahrnúť také zaťaženie na veľkú vzdialenosť?

Na diaľkové ovládanie môžete použiť ten istý odpojovač, ale čím väčšia je vzdialenosť, tým väčší bude odpor kábla, čo znamená, že budete musieť používať káble s veľkým prierezom, čo je drahé. Áno, a ak sa kábel zlomí, nie je možné zapnúť zariadenie priamo na mieste.

Na tento účel môžete použiť relé, ktoré je nainštalované priamo pri záťaži a zapnúť ho na diaľku. To nevyžaduje hrubý kábel, pretože riadiaci signál je zvyčajne z jednotiek na desiatky wattov, zatiaľ čo je možné zapnúť zaťaženie niekoľkých kilowattov.

Spínače a odpínače - potrebné na manuálne zapnutie záťaže, aby ste ju mohli automaticky ovládať, musíte použiť relé alebo polovodičové zariadenia.

Rozsah relé:

• Ochranné schémy pre elektrické inštalácie. Pre automatické privádzanie ochrannej energie proti nízkému a vysokému napätiu, prúdové relé - na spustenie prúdovej ochrany, povolenie na spustenie elektrických strojov, atď .;

• automatizácie;

• Prístrojové vybavenie a automatizácia;

• Bezpečnostné systémy;

• Na diaľkové začlenenie.

Ako relé funguje?

Elektromagnetické relé sa skladá z cievky, armatúry a sady kontaktov. Sada kontaktov sa môže líšiť, napríklad:

• Relé s jedným párom kontaktov;

• S dvoma pármi kontaktov (normálne zatvorené - NC a normálne otvorené - NIE);

• S niekoľkými skupinami (na riadenie zaťaženia nezávisle od ostatných obvodov).

Cievka môže byť navrhnutá pre rôzne hodnoty jednosmerného a striedavého prúdu, môžete si vybrať pre svoj obvod tak, aby ste na ovládanie cievky nepoužívali ďalší zdroj. Kontakty môžu prepínať jednosmerný aj striedavý prúd, prúd a napätie sú zvyčajne uvedené na kryte relé.

Zaťažovací výkon závisí od schopnosti prepínania zariadenia v dôsledku jeho konštrukcie, na výkonných elektromagnetických spínacích zariadeniach je prítomná oblúková komora na riadenie silného odporového a induktívneho zaťaženia, napríklad elektrického motora.

Relé je založené na magnetickom poli. Keď je do cievky privádzaný prúd, sily jej magnetického poľa prenikajú do jej jadra. Kotva je vyrobená z materiálu, ktorý je magnetizovaný a je priťahovaný k jadru cievky. Na kotvu je možné umiestniť kontaktný medený plast a pružné očné linky (drôty), potom sa kotva zapne a napätie sa privedie na pevný kontakt pomocou medených zberníc.

Napätie je pripojené k cievke, magnetické pole priťahuje kotvu, uzatvára alebo otvára kontakty. Keď napätie zmizne, armatúra sa s vratnou pružinou vráti do normálu.

Môžu existovať aj iné konštrukcie, napríklad keď kotva tlačí pohyblivý kontakt a prepne sa z normálneho na aktívny, je to znázornené na obrázku nižšie.

Zrátané a podčiarknuté: Relé umožňuje, aby malý prúd cez cievku ovládal veľký prúd cez kontakty. Veľkosť ovládacieho a spínaného (cez kontakty) napätia sa môže líšiť a nezávisí od seba. Týmto spôsobom získame galvanicky izolované riadenie zaťaženia. To poskytuje oproti polovodičom významnú výhodu. Faktom je, že samotný tranzistor alebo tyristor nie sú galvanicky izolované, navyše sú priamo spojené.

Základné prúdy sú súčasťou prúdu prepínaného obvodom emitor-kolektor, v tyristore je v zásade situácia podobná. Ak je spojenie PN poškodené, napätie spínaného obvodu môže ísť do riadiaceho obvodu, ak ide o tlačidlo, potom je to v poriadku a ak ide o mikroobvod alebo mikroradič - s najväčšou pravdepodobnosťou tiež zlyhajú, a preto sa prostredníctvom optočlenu alebo transformátora realizuje ďalšia galvanická izolácia. A čím viac detailov - tým menšia spoľahlivosť.

Výhody relé:

• jednoduchosť dizajnu;

• udržiavateľnosť. väčšinu relé môžete auditovať, napríklad očistiť kontakty od sadzí a bude to fungovať znova a s istou obratnosťou môžete vymeniť cievku alebo spájku jej závery, ak sa odtrhnú odchádzajúcich kontaktov;

• úplné galvanické oddelenie výkonového a riadiaceho obvodu;

• nízky kontaktný odpor.

Čím je odpor kontaktov menší, tým je na nich stratené menšie napätie a je menšie zahrievanie. Elektronické relé generujú teplo, o niečo nižšie o nich budem krátko hovoriť.

Nevýhody relé:

• vzhľadom k tomu, že konštrukcia je v podstate mechanická - obmedzený počet operácií. Aj keď v prípade moderných relé ide o milióny operácií. Takže pochybný okamih je chybou.

• rýchlosť odozvy. Elektromagnetické relé sa zapína zlomkom sekundy, zatiaľ čo polovodičové spínače môžu prepínať milióny krát za sekundu. Preto je potrebné pristupovať múdro k výberu spínacích zariadení.

• v prípade odchýlok od riadiaceho napätia môže relé rachotiť, t.j. stav, keď je prúd cez cievku malý, pre normálne držanie armatúry a „bzučí“ otváranie a zatváranie vysokou rýchlosťou. Je to plné skorého zlyhania. Nasleduje toto pravidlo: na riadenie relé sa musí analógový signál privádzať prostredníctvom prahových zariadení, ako je Schmidtov spúšť, porovnávač, mikrokontrolér atď .;

• Kliknutia pri spustení.

Charakteristiky relé

Pri výbere správneho relé musíte zohľadniť množstvo parametrov, ktoré popisujú jeho vlastnosti:

1. Napätie cievky. Relé 12 V nebude pracovať stabilne alebo sa vôbec nezapne, ak na jeho cievku aplikujete 5 V.

2. Prúd cez cievku.

3. Počet kontaktných skupín. Relé môže byť 1-kanálové, t.j. obsahuje 1 spínací pár. Alebo možno 3-kanálový, ktorý vám umožní pripojiť 4 póly k záťaži (napríklad tri fázy 380 V)

4. maximálny prúd cez kontakty;

5. Maximálne spínacie napätie. Pre rovnaké relé sa líši pre jednosmerný a striedavý prúd, napríklad 220 V AC a 30 V DC.Je to kvôli zvláštnostiam elektrického oblúka pri prepínaní rôznych elektrických obvodov.

6. Spôsob inštalácie - svorkovnice, svorky pre svorky, spájkovanie na dosku alebo Montáž na DIN lištu.

Elektronické relé

Normálne elektromagnetické relé po spustení klikne, čo môže rušiť vaše používanie takýchto zariadení v domácich priestoroch. Elektronické relé, alebo ako sa tiež nazýva polovodičové relé, bez tejto nevýhody, ale vytvára teplo, pretože ako kľúč sa používa tranzistor (pre jednosmerné relé) alebo triak (pre striedavé relé). Okrem polovodičového kľúča je v elektronickom relé nainštalované elektronické relé na zaistenie schopnosti ovládať kľúč s požadovaným ovládacím napätím.

Takéto relé na riadenie využíva konštantné napätie od 3 do 32 a strieda striedavé napätie od 24 do 380 V s prúdom do 10 A.

výhody:

• nízka spotreba riadiaceho prúdu;

• nedostatok hluku pri prepínaní;

• väčší zdroj (miliarda alebo viac operácií, a to je tisíckrát viac ako zdroj elektromagnetického).

nevýhody:

• zahrieva sa;

• môže horieť pri prehriatí;

• stojí za to viac;

• ak horí, nebude fungovať.

Ako pripojiť relé?

Na nasledujúcom obrázku je schéma pripojenia relé k sieti a zaťaženiu. Fáza je spojená s jedným z napájacích kontaktov, s druhou záťažou a nulou s druhou záťažovou svorkou.

Takže pohonná jednotka ide. Riadiaci obvod je zostavený nasledovne: zdroj energie, ako napríklad batéria alebo zdroj energie, ak je relé ovládané jednosmerným prúdom, je pripojený k cievke pomocou tlačidla. Na ovládanie striedavého relé je obvod podobný, do cievky sa dodáva striedavé napätie požadovanej hodnoty.

Tu je zrejmé, že riadiace napätie nezávisí od napätia v záťaži, tiež pri prúdoch. Nižšie vidíte riadiaci obvod aktivátorov centrálneho zamykania vozidla s bipolárnym ovládaním.

Ďalšou úlohou, aby sa aktivátor posunul vpred, musíte pripojiť kladné a záporné číslo k jeho solenoidu, aby ste ho mohli posunúť späť - polarita sa musí zmeniť. Toto sa vykonáva pomocou dvoch relé s 5 kontaktmi (normálne zatvorené a normálne otvorené).

Ak je do ľavého relé privedené napätie a na spodný drôt (podľa obvodu) aktivátora je plus, cez normálne uzavreté kontakty pravého relé, je horný drôt aktivátora pripojený k zápornému pólu (k uzemneniu).

Keď je napätie privedené na cievku pravého relé a ľavá strana je bez napätia, polarita je obrátená: plus cez normálne otvorený kontakt pravého relé je privedený k hornému vodiču. A cez normálne uzavretý kontakt pravého relé - je spodný vodič aktivátora pripojený k zemi.

Tento konkrétny prípad som uviedol ako príklad skutočnosti, že pomocou relé môžete nielen zapnúť napätie do záťaže, ale implementovať aj rôzne schémy zapojenia a obrátenia polarity.

Ako pripojiť relé k mikrokontroléru

Je vhodné použiť relé na riadenie AC záťaže prostredníctvom mikrokontroléra. Vzniká však malý problém: aktuálna spotreba relé často prekračuje maximálny prúd cez kolík mikrokontroléra. Ak ju chcete vyriešiť, musíte zvýšiť súčasný stav.

Schéma zobrazuje pripojenie relé s 12V cievkou. Tu, tranzistor VT4 s reverznou vodivosťou, hrá úlohu prúdového zosilňovača, odpor R je potrebný na obmedzenie prúdu cez základňu (nastavený tak, že prúd nie je väčší ako maximálny prúd cez kolík mikrokontroléra).

Odpor v kolektorovom obvode je potrebný na nastavenie cievkového prúdu, je vybraný podľa hodnoty reakčného prúdu relé, v zásade môže byť vylúčený. Paralelne s cievkou je nainštalovaná reverzná dióda VD2 - je potrebná, aby výbuchy samoindukcie nezabíjali tranzistor a výstup mikrokontroléra. S diódou pôjde o zhluky smerom k zdroju energie a energia magnetického poľa prestane fungovať.

Arduino a relé

Pre milovníkov Arduino K dispozícii sú hotové reléové štíty a samostatné moduly.Na zabezpečenie výstupov mikrokontroléra je možné v závislosti od konkrétneho modulu implementovať optočlen riadiaceho signálu, čo výrazne zvýši spoľahlivosť obvodu.

Schéma takého modulu je:

Hovorili sme o vlastnostiach relé, a preto sú často vyznačené na označení na prednom kryte. Venujte pozornosť fotografii reléového modulu:

• 10A 250VAC - znamená, že je schopný riadiť záťaž striedavého napätia až do 250V as prúdom do 10 A;

• 10A 30VDC - pre jednosmerný prúd by napätie v záťaži nemalo prekročiť 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - označenie, záleží na každom výrobcovi. V ňom vidíme 05VDC - to znamená, že relé bude pracovať na napätí 5V na cievke.

Súčasne má relé normálne otvorené kontakty, iba 1 pohyblivý kontakt. Schéma pripojenia Arduino je zobrazená nižšie.

záver

Relé je klasické spínacie zariadenie, ktoré sa používa všade: ovládacie panely v priemyselných dielňach rozvádzačov, v automatizácii, na ochranu zariadení a ľudí, na selektívne pripojenie určitého obvodu vo výťahových zariadeniach.

Je veľmi dôležité, aby sa začínajúci elektrikár, elektrotechnik alebo rádioamatér naučil používať relé a vytvárať s nimi obvody, aby ste ich mohli používať v práci aj v domácnosti, implementovať algoritmy relé bez použitia mikrokontrolérov. Aj keď sa tým zvýši veľkosť, výrazne sa tým zvýši spoľahlivosť obvodu. Koniec koncov, spoľahlivosť nie je len trvanlivosť, ale aj spoľahlivosť a udržiavateľnosť!