Dijagram strujnog kruga zapornog releja: princip rada, vodič za ožičenje i savjeti za odabir

Projektiranje dijagrama strujnog kruga releja sa zabravljivanjem jedan je od onih zadataka koji izgledaju komplicirano dok ne shvatite temeljnu ideju: relej pamti svoje posljednje stanje bez potrošnje kontinuirane struje zavojnice. Praktični zaključak je jednostavan: nakon što se odlučite između uređaja s jednom zavojnicom i uređajem s dvije zavojnice, uzorak ožičenja postaje predvidljiv dizajn s dva gumba koji možete ponovno koristiti u pametnim mjeračima, upravljanju rasvjetom i aplikacijama za punjenje. U ovom vodiču raščlanjujemo načelo rada, prikazujemo primjere dijagrama, uspoređujemo releje sa standardnim relejima i prolazimo kroz kriterije odabira koji su važni u proizvodnji.

Što je relej za zatvaranje?

Zaporni relej je elektromehanički relej koji drži svoje kontakte u otvorenom ili zatvorenom položaju pomoću magnetske zaporne strukture, bez potrebe za kontinuiranom strujom kroz zavojnicu. U standardnom releju bez blokiranja, zavojnica mora ostati pod naponom da bi kontakti ostali u uključenom položaju. Zaporni relej, nasuprot tome, treba samo kratki impuls za promjenu stanja, a zatim stalni magnet ili rezidualna magnetska sila održava to stanje.

Iz perspektive dizajnera, ovo se bavi trima problemima odjednom: potrošnjom energije, stvaranjem topline i rizikom od izgaranja zavojnice. Razmislite o pametnom brojilu koje radi 24 sata dnevno. Zavojnica releja bez zaključavanja koja troši 150 mW kontinuirano troši otprilike 1,3 kWh godišnje, dok relej s blokiranjem ne troši gotovo ništa između događaja prebacivanja. Tijekom desetogodišnjeg radnog vijeka ta se razlika zbraja.

Ako trebate osvježenje o tome kako funkcioniraju relejni kontakti i kategorije, možete pogledati naš članak o kako relej radi i njegove vrste kontakata .

Kako radi relej za zaključavanje?

Dva stabilna stanja

Zaporni relej ima dva mehanički stabilna položaja. Kada postavljena zavojnica primi impuls, armatura se pomiče u zatvoreni položaj, a magnetski zasun ga tamo drži. Kada zavojnica za ponovno postavljanje primi impuls, armatura se pomiče natrag, a zasun je drži u otvorenom položaju. Kontakti ne mijenjaju stanje kada se napajanje prekine jer magnetski zasun ne ovisi o struji zavojnice.

Dizajn s jednom zavojnicom u odnosu na dizajn s dvije zavojnice

Glavna odluka pri proučavanju dijagrama kruga zapornog releja je tip zavojnice. Zaporni relej s jednom zavojnicom koristi promjenu polariteta: jedna žica je pozitivna za postavljanje, negativna za resetiranje ili suprotno. Relej s dvostrukom zavojnicom koristi dvije neovisne zavojnice: jednu za postavljanje i jednu za resetiranje. Ovo pojednostavljuje ožičenje kada trebate samo jednostavnu push-pull kontrolu ili kada IC pogonitelj ima samo jedan izlaz po smjeru.

Za dizajne gdje je bilo koja opcija prihvatljiva, FH31L električni zaporni relej s opcijama s jednom i dvije zavojnice nudi obje verzije u kompatibilnom otisku, dajući vam fleksibilnost bez redizajna ploče.

FH31L 80A relej za zaključavanje s opcijama s jednim i dva svitka Ovaj relej za zatvaranje od 80 A nudi verzije s jednom i dvostrukom zavojnicom u kompatibilnom otisku, pojednostavljujući dizajn ploče. Zadovoljava standarde IEC62052-31:2005 UC2 i RoHS, što ga čini prikladnim za aplikacije pametnih mjerača. Pogledajte proizvod →

Primjeri dijagrama strujnog kruga zapornog releja

Ožičenje s dvije zavojnice za postavljanje/poništavanje

U konfiguraciji s dvostrukom zavojnicom, zavojnica za podešavanje i zavojnica za poništavanje ožičeni su kao odvojene grane od pozitivne tračnice do mase. Pritiskom na tipku za postavljanje trenutno se aktivira postavljena zavojnica i zabravljuje relej. Pritiskom na gumb za resetiranje aktivira se zavojnica za resetiranje i otpušta zasun.

Ožičenje za promjenu polariteta s jednom zavojnicom

U dizajnu s jednom zavojnicom, i postavljanje i resetiranje koriste istu zavojnicu. Da biste promijenili stanje, morate obrnuti polaritet napona primijenjenog na zavojnicu. Tipičan pristup koristi H-most ili dva tranzistora raspoređena u push-pull konfiguraciji. Jedan impuls s pozitivnim polaritetom postavlja relej, dok ga impuls s obrnutim polaritetom resetira. Budući da je zavojnica ista za obje operacije, otisak PCB-a je manji, ali je strujni krug pokretača nešto složeniji.

Relej za zatvaranje upravljan MCU-om

Kada mikrokontroler pokreće relej za zaključavanje, možete koristiti dva GPIO pina s tranzistorima za uređaj s dvostrukom zavojnicom ili upravljački program H-mosta za uređaj s jednom zavojnicom. Budući da relej troši struju samo tijekom preklopnog impulsa, pokretač se može ocijeniti za kratki impuls, a ne za kontinuirano opterećenje. To čini sklopove pokretane MCU-om posebno atraktivnim u uređajima s baterijskim napajanjem i pametnim mjernim sustavima gdje se svaki milivat računa.

Zaporni relej naspram nezapornog releja

Izbor ovisi o tome treba li vaša aplikacija memorijsku funkciju ili sigurnosno stanje. Ako gubitak snage mora rezultirati isključenim stanjem, sigurniji je relej bez zaključavanja. Ako uređaj mora očuvati svoje stanje i vratiti se u ispravan položaj nakon prekida napajanja, relej za zaključavanje je bolji izbor.

Kako odabrati pravi relej za zatvaranje

Napon zavojnice

Uskladite napon zavojnice s vašom opskrbnom tračnicom. Uobičajene vrijednosti uključuju 5V, 12V i 24V. Zavojnica naznačena za 12 V koja radi na 5 V neće pouzdano zabraviti, a prenapon može oštetiti izolaciju. Ako vaš krug koristi okretanje polariteta, provjerite može li pogonski program jasno dati i pozitivne i negativne impulse.

Vrsta zavojnice

Odabir između jednostruke i dvostruke zavojnice ovisi o krugu pokretačkog programa. Dvostruka zavojnica nudi jednostavniju logiku upravljanja jer su podešavanje i poništavanje neovisni. Jednostruka zavojnica koristi manje terminala, ali zahtijeva promjenu polariteta, što povećava broj komponenti pokretača. Za dizajn s ograničenim prostorom PCB-a, uređaj s dvostrukom zavojnicom i kompaktnim pinoutom često je lakše usmjeriti.

Konfiguracija kontakta

Odaberite obrazac za kontakt na temelju vašeg opterećenja. SPST je najjednostavniji, ali SPDT i strukture s dvostrukim kontaktom omogućuju upravljanje dvama krugovima u isto vrijeme. Bifurkirani kontakti poboljšavaju pouzdanost u prespajanju signala niske struje i korisni su kada trebate prebaciti i napajanje i pomoćne signale iz jednog releja.

Nosivost

Preklopna struja, napon i udarna struja su važni. S otporničkim opterećenjima lakše je rukovati nego s induktivnim ili kapacitivnim opterećenjima, koja stvaraju prijelazne pojave koje mogu zavariti kontakte. Za primjenu od 16A do 20A sa zahtjevima UL i CQC odobrenja, FH42L relej za zatvaranje s UL i CQC usklađenošću je praktična opcija jer je testiran za globalna tržišta i koristi standardni raspored PCB terminala.

FH42L 16A/20A relej za zaključavanje s UL i CQC odobrenjem Certificiran prema UL i CQC, ovaj 16A/20A relej za zatvaranje osigurava pouzdano prebacivanje za globalna tržišta. Njegov probojni napon od 5 KV i zavojnica snage 250 mW odgovaraju upravljačkim pločama pametne kuće i brojila. Pogledajte proizvod →

Rješavanje uobičajenih problema s relejima za zaključavanje

• Relej ne mijenja stanje: Provjerite napon zavojnice i pokretački program. Uvjerite se da je trajanje impulsa najmanje 20 ms do 50 ms tako da armatura u potpunosti putuje.
• Relej neće zadržati stanje: Pregledajte magnetski zasun. Prekratki impuls može ostaviti armaturu u međupoložaju, pa se zasun ne zahvati do kraja.
• Kontakti lijepe ili zavaruju: Smanjite udarnu struju ili upotrijebite kontaktni materijal namijenjen za opterećenje, kao što je AgSnO2, koji se bolje odupire eroziji luka nego kontakti koji sadrže samo srebro.
• Šum ili lažno prebacivanje: Dodajte povratne diode preko zavojnice, posebno u krugovima s dvostrukom zavojnicom, i filtrirajte šumne dovodne vodove s malim kondenzatorom u blizini releja.

Primjene u kojima zaključani releji sjaje

Releji s blokiranjem uobičajeni su u pametnim brojilima električne energije jer relej mora ostati u određenom stanju dulje vrijeme bez pražnjenja mjerača. Također se naširoko koriste u kontroli pametne kućne rasvjete, stupovima za punjenje, industrijskoj automatizaciji i novim energetskim sustavima. U tim okruženjima, sposobnost održavanja stanja bez kontinuiranog napajanja zavojnice smanjuje samozagrijavanje i produljuje životni vijek PCB sklopa.

Za pametna mjerača i aplikacije za upravljanje rasvjetom, W30L relej za zatvaranje dizajniran za pametno upravljanje brojilom i rasvjetom nudi kompaktan otisak i mehanizam za držanje koji se može prebaciti, što ga čini izravnim uklapanjem u upravljačke ploče za mjerače i rasvjetu. Također možete istraživati kako Fanhar podržava aplikacije pametnih mjerača električne energije da vidite kako se ove komponente integriraju u proizvodne implementacije.

W30L 40A/50A relej za zaključavanje za pametno brojilo i kontrolu rasvjete Ovaj relej za zaključavanje nosi do 50 A s kompaktnim otiskom i ručnim upravljačkim prekidačem. Sukladan je s UL, TUV i CQC, što ga čini izravnim uklapanjem u aplikacije za kontrolu mjerača i rasvjete. Pogledajte proizvod →

FAQ

P1: Trebaju li zaporni releji konstantno napajanje?

Ne. Zaporni relej treba samo impuls za promjenu stanja. Nakon prebacivanja, magnetski zasun drži kontakte na mjestu bez kontinuirane struje zavojnice, tako da zavojnica ne troši energiju dok je relej u stanju mirovanja.

P2: Što je bolje: jednostruki ili dvostruki?

Ovisi o vozaču. Dual-coil je lakše kontrolirati s jednostavnim GPIO jer su postavljanje i poništavanje neovisni. Jednostruka zavojnica štedi terminale, ali zahtijeva strujni krug za promjenu polariteta, kao što je H-most. Ako optimizirate prostor za PCB, dvostruka zavojnica s kompaktnim rasporedom terminala obično je prikladna.

P3: Može li se sigurnosni relej ne otvoriti ili zatvoriti?

Da. Mehanička istrošenost, zavareni kontakti ili kvar magnetskog zasuna mogu uzrokovati oba načina kvara. Odgovarajući odabir opterećenja, odgovarajući pogon zavojnice i relej s robusnom kontaktnom strukturom pomažu spriječiti ove kvarove.

P4: Koliko dug treba biti kontrolni impuls?

Obično je 20 ms do 50 ms dovoljno za 12V ili 24V relej za zatvaranje. Dulji impulsi ne oštećuju relej, ali troše energiju, dok ekstremno kratki impulsi možda neće u potpunosti pomaknuti armaturu i mogu rezultirati nepouzdanim prebacivanjem.

Zaključak

Dijagram strujnog kruga zapornog releja lako je pročitati kada znate koristi li uređaj jednu zavojnicu ili dvije. Jednom kada je tip zavojnice jasan, ožičenje slijedi predvidljivi uzorak, a glavni posao dizajna prelazi na odabir ispravnog napona zavojnice, nazivnog kontakta i zaštitnih komponenti. Za pametna brojila, kontrolu rasvjete i novu energetsku opremu, uštedu energije i dugoročnu pouzdanost releja s zaporkom teško je usporediti s alternativom bez zasuniranja.