Eksempel på enhets- og stafettapplikasjoner, hvordan du velger og kobler et relé riktig

Ved å bytte slås apparatet av eller på i nettverket. For å gjøre dette, bruk frakoblere, brytere, effektbrytere, reléer, kontaktorer, startere. De tre siste (reléer, kontaktor og magnetisk starter) har lignende struktur, men er designet for forskjellige lastekapasiteter. Dette er elektromekaniske koblingsenheter. Nybegynnere har ofte spørsmål som:

• "Hvorfor har stafetten så mange kontakter?";

• "Hvordan bytte stafett hvis det ikke er noen lignende pinnearrangement?";

• "Hvordan velge stafett?".

Jeg vil prøve å svare på alle disse spørsmålene i artikkelen.

Hva er et stafett for?

For å slå på belastningen, må du bruke spenning på konklusjonene, den kan være konstant og variabel, med et annet antall faser og poler.

Spenning kan påføres på flere måter:

• Plug-in-tilkobling (sett støpselet inn i en stikkontakt eller plugg i stikkontakten);

• Frakobling (hvordan slår du for eksempel på lyset i rommet);

• Via relé, kontaktor, start- eller halvlederomkoblingsenhet.

De to første metodene er begrenset både av maksimal brytereffekt og av tilkoblingspunktets beliggenhet. Dette er praktisk hvis du slår på lyset eller enheten med en bryter eller en automatisk enhet mens de er plassert ved siden av hverandre.

For et eksempel vil jeg gi en situasjon, for eksempel vanntank (kjele) - dette er en ganske kraftig belastning (1-3 kW eller mer). Elektrisk kraftinngang i korridoren, og det er en automatisk kjelebryter på sentralbordet, da må du forlenge en kabel med et tverrsnitt på 2,5 kvadratmeter. mm. 3-5 meter. Og hvis du trenger å ta med en slik belastning over lang avstand?

For fjernkontroll kan du bruke samme frakobling, men jo større avstand, desto større blir motstanden til kabelen, noe som betyr at du vil trenge å bruke kabler med stort tverrsnitt, og dette er dyrt. Ja, og hvis kabelen går i stykker, er det umulig å slå på enheten direkte på stedet.

For å gjøre dette, kan du bruke et relé som er installert direkte i nærheten av lasten, og slå det på eksternt. Du trenger ikke en tykk kabel for dette, fordi styresignalet vanligvis er fra enheter til titalls watt, mens en belastning på flere kilowatt kan slås på.

Brytere og frakoblere - nødvendig for å skru på lasten manuelt, for å kontrollere den automatisk, må du bruke reléer eller halvlederenheter.

Reléets omfang:

• Beskyttelsesordninger for elektriske installasjoner. For automatisk inngang av beskyttelsesenergi mot lave og høye spenninger, Strømreléer - for å utløse strømbeskyttelse, tillate oppstart av elektriske maskiner osv.;

• automatisering;

• Instrumentering og automatisering;

• Sikkerhetssystemer;

• For fjern inkludering.

Hvordan fungerer stafetten?

Et elektromagnetisk relé består av en spole, en anker og et sett med kontakter. Kontaktene kan være forskjellige, for eksempel:

• Reléer med ett par kontakter;

• Med to par kontakter (normalt lukket - NC, og normalt åpen - NO);

• Med flere grupper (for å kontrollere belastningen uavhengig av hverandre kretsløp).

Spolen kan utformes for forskjellige verdier av likestrøm og vekselstrøm, du kan velge for kretsen din for ikke å bruke en ekstra kilde til å kontrollere spolen. Kontaktene kan bytte både likestrøm og vekselstrøm, strømmen og spenningen er vanligvis indikert på relédekslet.

Lastkraften avhenger av innkoblingsevnen til anordningen på grunn av dens utforming, et lysbuekammer er til stede på kraftige elektromagnetiske koblingsanordninger for å kontrollere en kraftig resistiv og induktiv belastning, for eksempel en elektrisk motor.

Reléet er basert på magnetfeltet. Når en strøm tilføres spolen, trenger kraftlinjene til magnetfeltet inn i kjernen. Ankeret er laget av materiale som er magnetisert og tiltrekkes av kjernen i spolen. Kontakt kobberplastikk og fleksibel eyeliner (ledning) kan plasseres ved ankeret, deretter blir ankeret strømforsynt og spenning tilføres den faste kontakten via kobberbusser.

Spenningen er koblet til spolen, magnetfeltet tiltrekker ankeret, det lukkes eller åpner kontaktene. Når spenningen forsvinner, går ankeret tilbake til det normale med en returfjær.

Det kan være andre utførelser, for eksempel når ankeret skyver en bevegelig kontakt, og det skifter fra normalt til aktivt, vises dette på bildet nedenfor.

Poenglinje: Reléet lar en liten strøm gjennom spolen styre en stor strøm gjennom kontaktene. Størrelsen på kontrollen og byttet (via kontakter) spenning kan være forskjellig og avhenger ikke av hverandre. Slik får vi galvanisk isolert lastkontroll. Dette gir en betydelig fordel i forhold til halvledere. Faktum er at transistoren eller tyristoren i seg selv ikke er galvanisk isolert, dessuten er den direkte koblet.

Basestrømmer er en del av strømmen som byttes gjennom en emitter-kollektorkrets, i en tyristor er situasjonen i prinsippet lik. Hvis PN-krysset er skadet, kan spenningen på den koblede kretsen gå til kontrollkretsen, hvis det er en knapp, er det greit, og hvis det er en mikrokrets eller mikrokontroller - de vil sannsynligvis også mislykkes, derfor realiseres ytterligere galvanisk isolasjon gjennom en optokoppler eller en transformator. Og jo flere detaljer - jo mindre pålitelighet.

Stafett fordeler:

• enkelhet i design;

• vedlikeholdbarhet. du kan kontrollere de fleste reléene, for eksempel rengjøre kontaktene fra sot, og det vil fungere igjen, og med en viss fingerferdighet kan du bytte ut spolen eller lodde konklusjonene hvis de kommer fra de utgående kontaktene;

• full galvanisk isolasjon av kraftkretsen og kontrollkretsen;

• lav kontaktmotstand.

Jo lavere kontaktenes motstand, jo mindre tapes spenningen på dem og mindre oppvarming. Elektroniske reléer genererer varme, litt lavere vil jeg snakke kort om dem.

Ulemper ved stafetten:

• på grunn av det faktum at designet i hovedsak er mekanisk - et begrenset antall operasjoner. Selv om det for moderne stafetter kommer det til millioner av operasjoner. Så det tvilsomme øyeblikket er en feil.

• responshastighet. Et elektromagnetisk relé går i brøkdeler av et sekund, mens halvlederbrytere kan bytte millioner ganger i sekundet. Derfor er det nødvendig å nærme seg klokt valg av bryterutstyr.

• i tilfelle avvik fra kontrollspenningen, kan reléet skrangle, d.v.s. tilstanden når strømmen gjennom spolen er liten, for normal fastholdelse av ankeret, og den "surrer" åpning og lukking med høy hastighet. Dette er fult med en tidlig fiasko av det. Følgende regel følger: for å kontrollere reléet, må det analoge signalet leveres gjennom terskelinnretninger, for eksempel Schmidt trigger, komparator, mikrokontroller, osv.;

• Klikk når det utløses.

Reléegenskaper

For å velge riktig stafett, må du ta hensyn til et antall parametere, som beskriver funksjonene:

1. Spolespenningen. Et 12 V-relé vil ikke fungere stabilt eller slås ikke på i det hele tatt hvis du bruker 5 V på spolen.

2. Strømmen gjennom spolen.

3. Antall kontaktgrupper. Reléet kan være 1-kanal, dvs. inneholder 1 byttepar. Eller kanskje 3-kanals, som lar deg koble 4 poler til belastningen (for eksempel tre faser 380V)

4. Maksimal strøm gjennom kontaktene;

5. Maksimal koblingsspenning. For det samme reléet er det forskjellig for direkte og vekslende strøm, for eksempel 220 V AC og 30 V DC.Dette skyldes særegenheter ved lysbue når du bytter forskjellige elektriske kretser.

6. Installasjonsmetode - terminalblokker, terminal for terminaler, lodding til et bord eller DIN skinne montering.

Elektroniske reléer

Et normalt elektromagnetisk relé klikker når det utløses, noe som kan forstyrre din bruk av slike enheter i hjemlige lokaler. Elektronisk stafett, eller som det også kalles solid state relé, blottet for denne ulempen, men den genererer varme, fordi som nøkkel brukes en transistor (for et DC-relé) eller en triac (for et AC-relé). I tillegg til halvledernøkkelen, installeres et elektronisk relé i det elektroniske reléet for å gi muligheten til å kontrollere nøkkelen med ønsket styringsspenning.

Et slikt relé for kontroll bruker en konstant spenning fra 3 til 32, og pendler en vekslende spenning fra 24 til 380 V med en strøm på opp til 10 A.

fordeler:

• lavt forbruk av kontrollstrøm;

• mangel på støy når du bytter;

• en større ressurs (en milliard eller flere operasjoner, og dette er tusen ganger mer enn for en elektromagnetisk en).

ulemper:

• varmer opp;

• kan brenne fra overoppheting;

• verdt mer;

• hvis det brenner, vil det ikke fungere.

Hvordan koble et stafett?

Bildet under viser et diagram over koblingen til reléet til nettverket og belastningen. En fase er koblet til en av strømkontaktene, til en andre belastning og null til en andre lastterminal.

Så strømmenheten går. Kontrollkretsen er satt sammen som følger: en strømkilde, for eksempel et batteri eller strømforsyning, hvis reléet styres av likestrøm, kobles til spolen via en knapp. For å kontrollere et AC-relé er kretsen lik, en vekslende spenning med ønsket verdi tilføres spolen.

Her er det åpenbart at styrespenningen ikke er avhengig av spenningen i lasten, heller ikke med strømmer. Nedenfor ser du kontrollkretsen til aktivatorene til sentrallåsen på bilen med bipolar kontroll.

Den neste oppgaven, for at aktivatoren skal komme seg videre, må du koble pluss og minus til magnetventilen for å flytte den tilbake - polariteten må endres. Dette gjøres ved å bruke to reléer med 5 kontakter (normalt lukket og normalt åpent).

Når spenning tilføres venstre relé, plus tilføres den nedre ledningen (i henhold til kretsen) til aktivatoren, gjennom de normalt lukkede kontaktene til høyre relé, kobles aktivatorens øvre ledning til den negative terminalen (til bakken).

Når spenningen blir påført spolen til høyre relé, og den venstre slås på, blir polariteten snudd: pluss, gjennom den normalt åpne kontakten til høyre relé, tilføres den den øvre ledningen. Og gjennom den normalt lukkede kontakten til høyre relé - er den nedre ledningen til aktivatoren koblet til bakken.

Jeg ga denne spesielle saken som et eksempel på det faktum at ved bruk av et relé kan du ikke bare slå på spenningen til lasten, men også implementere en rekke tilkoblings- og polaritets reverseringsordninger.

Hvordan koble et relé til en mikrokontroller

Det er praktisk å bruke et relé for å kontrollere vekselstrømbelastningen gjennom mikrokontrolleren. Men et lite problem oppstår: strømforbruket av reléet overstiger ofte den maksimale strømmen gjennom pinnen på mikrokontrolleren. For å løse det, må du øke strømmen.

Diagrammet viser koblingen til et relé med en 12V spole. Her, omvendt konduktivitetstransistor VT4, spiller den rollen som en strømforsterker, motstanden R er nødvendig for å begrense strømmen gjennom basen (sett slik at strømmen ikke er mer enn den maksimale strømmen gjennom pinnen på mikrokontrolleren).

Motstanden i kollektorkretsen er nødvendig for å stille spolestrømmen, den velges i henhold til verdien av relasjonsstrømmen til reléet, i prinsippet kan den utelukkes. Parallelt med spolen er en omvendt diode VD2 installert - den er nødvendig slik at utbrudd med selvinduksjon ikke dreper transistoren og utgangen fra mikrokontrolleren. Med dioden vil utbruddene gå mot strømkilden, og energien i magnetfeltet vil slutte å virke.

Arduino og stafetter

For elskere Arduino Det er ferdige reléskjerm og separate moduler.For å sikre utgangene til mikrokontrolleren, avhengig av den spesifikke modulen, kan optokoppling av styresignalet implementeres, noe som vil øke påliteligheten til kretsen betydelig.

Opplegget med en slik modul er:

Vi snakket om stafettenes egenskaper, og derfor er de ofte angitt i markeringene på forsiden. Vær oppmerksom på bildet av stafettmodulen:

• 10A 250VAC - betyr at den er i stand til å kontrollere belastningen på vekslende spenning opp til 250V og med strøm opp til 10 A;

• 10A 30VDC - for likestrøm, bør spenningen i lasten ikke overstige 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - merking, avhenger av hver produsent. I den ser vi 05VDC - dette betyr at reléet vil fungere på en spenning på 5V på spolen.

Samtidig har stafetten normalt åpne kontakter, bare 1 bevegelig kontakt. Arduino-tilkoblingsskjemaet er vist nedenfor.

konklusjon

Relay er en klassisk koblingsenhet som brukes overalt: kontrollpaneler i industrielle verksteder for panelplater, i automatisering, for å beskytte utstyr og mennesker, for selektivt å koble en spesifikk krets, i heisutstyr.

Det er veldig viktig for en nybegynnet elektriker, elektronikkingeniør eller radioamatør å lære å bruke reléer og lage kretsløp med dem, slik at du kan bruke dem i arbeid og hushold, implementere stafettalgoritmer uten bruk av mikrokontrollere. Selv om dette vil øke størrelsen, vil det forbedre kretsens pålitelighet betydelig. Pålitelighet er tross alt ikke bare holdbarhet, men også pålitelighet og vedlikeholdbarhet!