Цепь электронного релейного переключателя — релейные переключатели каналов NPN, PNP, N и P

Схема электронного релейного переключателя и его работа

Существует множество электрических и электронных устройств, которые классифицируются как выходные. устройства такие устройства используются для управления или управления некоторым внешним физическим процессом машины или устройства. Эти устройства вывода обычно называют приводами.

Эти исполнительные механизмы преобразуют электрическую энергию в физические единицы, называемые силой, скоростью и т. д. Реле представляет собой бинарный исполнительный механизм с двумя стабильными состояниями. В этой статье мы подробно обсудим схему релейного переключения. , дизайн и функции.

Что такое электрические реле?

Это переключатели с электрическим приводом различных форм, размеров и мощности. Электрические реле подходят практически для всех типов приложений. Реле могут иметь один или несколько контактов в одном корпусе. Силовые реле большего размера в основном используются для коммутации сетевого напряжения или больших токов, называемых «контакторами». Давайте посмотрим на классификацию Relay.

• Публикация по теме: Электронный автоматический выключатель — схема и работа

Электрические реле в основном делятся на две подкатегории, а именно:

Электромеханические реле:

Как следует из названия, электромеханические реле являются электромагнитными. устройства. В основном он преобразует магнитный поток, создаваемый приложением электрического управляющего сигнала, в тянущую механическую силу, которая воздействует на электрические контакты внутри релейного переключателя. Простейшая и наиболее распространенная форма электрохимических реле состоит из возбуждающей катушки, намотанной на проницаемый железный сердечник. Эта возбуждающая катушка также называется первичной цепью.

Электрохимические реле используются в общем электрическом и электронном управлении. или переключение цепей . Они либо монтируются непосредственно на печатные платы, либо подключаются отдельно. В отдельно стоящей конфигурации токи нагрузки обычно составляют ампер.

• Запись по теме: Разница между реле и автоматическим выключателем

Конструкция электромеханического реле

Реле настраиваются в двух режимах, а именно «Нормально открыто» или «Нормально закрыто». Одна пара контактов называется нормально разомкнутыми (НО) или замыкающими контактами, а другой набор называется нормально замкнутыми (НЗ) или размыкающими контактами.

Теперь в нормально «разомкнутом» положении контакты замыкаются только тогда, когда ток возбуждения «ВКЛ». В нормальном положении «ВКЛ» контакты переключателя притянуты к катушке индуктивности. Одной из наиболее важных частей любого электрического реле является катушка. Эта катушка преобразует электрический ток в электромагнитный поток. Эти магнитные потоки используются для механического управления контактами реле. Самая большая проблема с катушками реле заключается в том, что они являются «высокоиндуктивными нагрузками». Катушка реле обычно изготавливается из витков проволоки.

Поскольку ток течет по катушке, вокруг нее создается самоиндуцируемое магнитное поле. Когда ток в катушке отключается, возникает большое напряжение противо-ЭДС. Это происходит из-за столкновения магнитного потока с катушкой. Значение индуцированного обратного напряжения очень велико по сравнению с напряжением переключения. Этого напряжения достаточно, чтобы повредить любое полупроводниковое устройство, такое как транзистор, полевой транзистор или микроконтроллер, используемый для управления реле.

Примечание. Эти условия “ Нормально открытый» и «Нормально закрытый» или Замыкающие и размыкающие контакты относятся к состоянию электрических контактов, когда катушка реле «обесточена», т. е. к катушке реле не подключено напряжение питания.

Одним важным моментом, который следует помнить об использовании электрических реле, является то, что «не рекомендуется подключать контакты реле параллельно для работы с более высокими токами нагрузки». Ex- Никогда не пытайтесь питать нагрузку 10 А с двумя параллельными контактами реле, каждый из которых имеет номинал контактов 5 А.

Контакты реле сконструированы из токопроводящих деталей, что позволяет току проходить через них при соприкосновении. Они сконструированы так же, как переключатель. Как только контакты размыкаются, сопротивление между контактами становится очень высоким. Это приводит к разомкнутой цепи, и ток цепи не протекает через реле.

Через некоторое время движущиеся части электрохимического реле изнашиваются и выходят из строя, либо постоянное искрение и эрозия могут сделать реле непригодным для использования. Кроме того, они создают электрические шумы, поскольку контакты страдают от дребезга контактов, что может повлиять на электрическую цепь, к которой они подключены. Чтобы преодолеть сложность этого реле, был разработан другой тип реле, называемый твердотельным реле.

Твердотельное реле:

Твердотельное реле не имеет движущихся частей. Это чисто электронное устройство. В этом типе реле нет движущихся частей, поскольку механические контакты заменены силовыми транзисторами, тиристорами или симисторами.

Отсутствие каких-либо подвижных частей делает реле очень надежным, долговечным и снижает электромагнитные помехи. Это делает твердотельное реле намного быстрее и точнее по сравнению с обычным электромеханическим реле. Требования к входной мощности твердотельных реле для управления, как правило, достаточно низкие, чтобы сделать их совместимыми с большинством семейств ИС.

Поскольку выходное коммутационное устройство твердотельного реле является полупроводниковым устройством, падение напряжения на выходных клеммах твердотельного реле, когда «ВКЛ.», намного выше, чем при этом электромеханического реле. Обычно оно составляет 1,5-2,0 вольта. Для коммутации больших токов в течение длительного периода времени потребуется дополнительный радиатор.

Вы можете использовать их без необходимости добавления драйверов или усилителей. Однако они должны быть установлены на подходящей пластине радиатора или материале, чтобы предотвратить перегрев полупроводникового устройства с переключением выходов, поскольку оно является полупроводниковым устройством. Конструкция и тип схемы релейной коммутации достаточно огромен. Говорят, что реле переключает один или несколько полюсов, как простая схема переключателя. Каждый полюс реле имеет контакты, которые можно переключать тремя различными способами:

• Публикация по теме: Как протестировать реле? Проверка твердотельных реле и реле катушек

Различные способы запуска реле:

• Нормально разомкнутый контакт (НО):его также называют замыкающим контактом. Этот контакт замыкает цепь при срабатывании реле. Он размыкает цепь, когда реле находится в неактивном состоянии.
• Нормально замкнутый контакт (НЗ). Он называется размыкающим контактом. Функция противоположна нормально разомкнутому контакту. Когда реле срабатывает, в результате цепь размыкается. Когда реле деактивировано, цепь начинает замыкаться.
• Переключающие (CO)/двусторонние (DT) контакты:они используются для управления замыкающим и размыкающим контактами с общей клеммой. Это означает, что они используются для управления двумя типами цепей. По своему типу они называются «разрыв перед созданием» и «создание перед разрывом».

Важно!

Ретрансляторы предназначены для двух основных операций. Один предназначен для низковольтных приложений, а другой для высокого напряжения. Для приложений с низким напряжением реле предназначено для снижения шума всей цепи. Для приложений с высоким напряжением они в основном предназначены для уменьшения образования дуги

Некоторые распространенные способы переключения реле:

Реле модуля интерфейса ввода-вывода:модули ввода-вывода) — это еще один тип твердотельных реле, специально разработанный для подключения таких устройств, как компьютеры, микроконтроллеры или PIC, к нагрузкам и переключателям. . В основном на рынке доступно четыре типа модулей ввода/вывода.

Это входное напряжение переменного или постоянного тока для выхода логического уровня TTL или CMOS, а также логический вход TTL или CMOS для выходного напряжения переменного или постоянного тока. Каждый из модулей содержит все необходимые схемы для обеспечения полного интерфейса и изоляции в рамках одного устройства. Они доступны на рынке в виде отдельных твердотельных модулей или интегрированы в 4-, 8- или 16-канальные устройства.

• Публикация по теме: Символы реле — электрические и электронные символы

Схема переключателя реле NPN:

В типичной схеме релейного переключателя NPN катушка управляется транзисторным переключателем NPN. Когда базовое напряжение транзистора равно нулю, транзистор находится в области отсечки и действует как открытый ключ. В этой ситуации ток коллектора не течет, и катушка реле обесточивается.

Если ток не течет в базу, то ток не будет течь и через катушку реле. Если теперь большой положительный ток поступает в базу, чтобы насытить область NPN-транзистора, ток начинает течь от базы к эмиттеру.

Схема релейного переключателя PNP:

Схема релейного переключателя PNP требует другой полярности рабочего напряжения. Это похоже на схему переключения реле NPN с точки зрения ее способности управлять катушкой реле. Например, напряжение коллектор-эмиттер должно быть отрицательным для типа PNP, чтобы ток протекал от эмиттера к коллектору.

• Публикация по теме: Как проверить NPN- и PNP-транзистор с помощью мультиметра (DMM+AVO)

Схема N-канальных релейных переключателей:

Операция переключения реле MOSFET очень похожа на работу переключателя Bipolar Junction Transistor (BJT). Основное различие между операциями заключается в том, что полевые МОП-транзисторы являются устройствами, работающими от напряжения. Однако Gate электрически изолирован от канала Drain-Source. N-канальные полевые МОП-транзисторы с улучшенными характеристиками являются наиболее часто используемым типом МОП-транзисторов. Положительное напряжение на клемме затвора включает полевой МОП-транзистор, а отрицательное напряжение на затворе отключает его. Это делает его идеальным для переключателя реле MOSFET.

Схема релейных переключателей P-канала:

В отличие от N-канального полевого МОП-транзистора, он работает только с отрицательными напряжениями на затворе. В этой конфигурации клемма источника P-канала подключена к +Vdd, а клемма стока подключена к земле. Оба подключены через катушку реле. Когда на клемму Gate подается ВЫСОКИЙ уровень напряжения, P-канальный полевой МОП-транзистор, следовательно, будет выключен.

На что следует обратить внимание при выборе подходящего реле:

• Убедитесь, что они имеют хорошую защиту катушки и защиту от прикосновения.
• Ищите стандартные реле, одобренные регулирующими органами.
• Используйте быстродействующие переключающие реле.
• Разумно выбирайте тип контактов
• Убедитесь, что между цепью катушки и контактами реле есть изоляция.

Давайте разберем работу релейной схемы на примере:

Предположим, вам нужно включить лампу компактной люминесцентной лампы с помощью релейного выключателя. В этой релейной схеме мы используем кнопку для срабатывания реле 5 В, которое, в свою очередь, замыкает вторую цепь и включает лампу.

Соберите следующие компоненты для разработки схемы:

• Реле 5 В
• Патрон для лампы
• КЛЛ
• Нажмите кнопку ВКЛ/ВЫКЛ
• Доска производительности
• Батарея 9 В
• Электропитание переменного тока

Добавлен типичный переключатель ВКЛ/ВЫКЛ для переключения релейного устройства. В приведенной выше схеме реле 5В питается от батареи 9В. Первоначально, когда переключатель разомкнут, через катушку не будет протекать ток. В результате общий порт реле подключается к «НО» (нормально разомкнутому) контакту. Поэтому ЛАМПА останется ВЫКЛЮЧЕННОЙ.

Когда переключатель замкнут, ток начнет течь через катушку. Здесь в катушке создается магнитное поле, которое притягивает подвижный якорь за счет электромагнитной индукции, а Com-порт соединяется с нормально замкнутым контактом реле. В результате КЛЛ включится.

Основным недостатком твердотельных реле по сравнению с электромеханическим реле эквивалентной мощности является их более высокая стоимость. Доступны только однополюсные одноходовые реле, токи утечки в состоянии «ВЫКЛ.» проходят через коммутационное устройство, а высокое падение напряжения и рассеиваемая мощность в состоянии «ВКЛ.» приводят к дополнительным требованиям к теплоотводу. Кроме того, стандартные реле состояния не могут переключать очень малые токи нагрузки или высокочастотные сигналы, такие как аудио- или видеосигналы. Однако для этого типа приложений доступны специальные твердотельные переключатели.

Как электрохимические, так и твердотельные реле имеют большое значение в повседневной жизни. Вы можете выбрать любой из них в зависимости от ваших требований к устройству. Твердотельные реле имеют довольно большую и, возможно, пугающую начальную цену по сравнению с электромеханическими реле.

Однако движение этого контакта твердотельного реле генерируется с помощью электромагнитных сил маломощного входного сигнала. Это позволяет завершить схему, содержащую мощный сигнал. Следовательно, твердотельные реле превосходят электромеханические. Электромеханические реле представляют собой относительно старую технологию, в которой используется простой механический подход к проектированию.

• Похожая статья:Автоматическая система управления уличным освещением с использованием LDR и транзистора BC 547

Приложения:

Существует множество приложений для ретрансляции. Вот некоторые из наиболее распространенных приложений:

• Схема реле может использоваться для реализации логических функций
• Они также обеспечивают критическую для безопасности логику.
• Реле можно использовать для обеспечения функций задержки по времени.
• Они используются для управления сильноточными цепями с помощью слаботочных сигналов.

В этой статье мы обсудили различные типы реле, их работу и применение. Теперь вы получили хорошее представление о реле и его функциях. Прочитав эту статью, вы сможете сконструировать реле самостоятельно без каких-либо неудобств.

Связанные схемы электронных проектов:

• Транзистор PNP
• Транзистор NPN
• Схема автоматического выключателя света в ванной и принцип работы
• Схема определения скорости автомобиля – рабочий и исходный код
• Система автоматизации умного дома — схема и исходный код
• Простая схема сенсорного переключателя с использованием таймера 555 и транзистора BC547
• Схема светодиодной рулетки с использованием таймера 555 и счетчика 4017