نمودار مدار رله قفل: اصل کار، راهنمای سیم کشی و نکات انتخاب

طراحی یک نمودار مدار رله گیر یکی از آن کارهایی است که تا زمانی که ایده اصلی را درک نکنید پیچیده به نظر می رسد: رله آخرین حالت خود را بدون مصرف جریان سیم پیچ پیوسته به یاد می آورد. نتیجه عملی ساده است: هنگامی که بین دستگاه تک سیم پیچ و دو سیم پیچ تصمیم می گیرید، الگوی سیم کشی به یک طرح دو دکمه قابل پیش بینی تبدیل می شود که می توانید در برنامه های کنتورهای هوشمند، کنترل روشنایی و برنامه های شمع شارژ مجددا استفاده کنید. در این راهنما، ما اصل کار را تجزیه می‌کنیم، نمونه‌های نموداری را نشان می‌دهیم، رله‌های لچینگ را با رله‌های استاندارد مقایسه می‌کنیم و معیارهای انتخابی را که در تولید مهم هستند، مرور می‌کنیم.

رله لچینگ چیست؟

رله لچینگ یک رله الکترومکانیکی است که کنتاکت های خود را در حالت باز یا بسته از طریق ساختار چفت کننده مغناطیسی بدون نیاز به جریان پیوسته از طریق سیم پیچ نگه می دارد. در یک رله استاندارد بدون چفت، سیم پیچ باید برق بماند تا کنتاکت ها در موقعیت سوئیچ باقی بمانند. در مقابل، یک رله چفت کننده برای تغییر حالت فقط به یک پالس کوتاه نیاز دارد و سپس یک آهنربای دائمی یا نیروی مغناطیسی باقیمانده آن حالت را حفظ می کند.

از دیدگاه یک طراح، این سه مشکل را به طور همزمان برطرف می کند: مصرف انرژی، تولید گرما و خطر فرسودگی سیم پیچ. یک کنتور هوشمند را در نظر بگیرید که به صورت شبانه روزی کار می کند. یک سیم پیچ رله بدون چفت با 150 مگاوات به طور پیوسته تقریباً 1.3 کیلووات ساعت در سال مصرف می کند، در حالی که یک رله چفت کننده تقریباً چیزی بین رویدادهای سوئیچینگ نمی کشد. در طول عمر ده ساله، این تفاوت افزایش می یابد.

اگر در مورد نحوه عملکرد مخاطبین و دسته بندی های رله نیاز به تجدید نظر دارید، می توانید مقاله ما را در این زمینه مرور کنید نحوه کار رله و انواع تماس آن .

رله گیر چگونه کار می کند؟

دو حالت پایدار

یک رله گیر دارای دو موقعیت مکانیکی پایدار است. هنگامی که سیم پیچ تنظیم یک پالس دریافت می کند، آرمیچر به موقعیت بسته حرکت می کند و چفت مغناطیسی آن را در آنجا نگه می دارد. هنگامی که سیم پیچ تنظیم مجدد یک پالس دریافت می کند، آرمیچر به عقب حرکت می کند و چفت آن را در موقعیت باز نگه می دارد. هنگامی که برق قطع می شود، کنتاکت ها تغییر حالت نمی دهند زیرا چفت مغناطیسی به جریان سیم پیچ بستگی ندارد.

طرح های تک سیم پیچ در مقابل طرح های دو سیم پیچ

تصمیم اصلی هنگام مطالعه نمودار مدار رله چفت، نوع سیم پیچ است. یک رله گیره تک سیم پیچ از معکوس شدن قطبیت استفاده می کند: تنظیم یک سیم مثبت، تنظیم مجدد منفی است یا برعکس. یک رله چفت کننده دو سیم پیچ از دو سیم پیچ مستقل استفاده می کند: یکی برای تنظیم و دیگری برای تنظیم مجدد. زمانی که فقط به یک کنترل فشار کش ساده نیاز دارید یا زمانی که آی سی راننده فقط یک خروجی در هر جهت دارد، سیم کشی را ساده می کند.

برای طرح هایی که هر یک از گزینه ها قابل قبول است، رله برقی FH31L با گزینه های تک سیم پیچ و دو سیم پیچ هر دو نسخه را با ردپایی سازگار ارائه می دهد و بدون طراحی مجدد برد به شما انعطاف پذیری می دهد.

رله چفت کننده FH31L 80A با گزینه های تک و دو سیم پیچ این رله گیره 80A هر دو نسخه تک سیم پیچ و دو سیم پیچ را با ردپایی سازگار ارائه می دهد که طراحی برد را ساده می کند. این استاندارد IEC62052-31:2005 UC2 و RoHS را برآورده می کند و برای کاربردهای کنتور هوشمند مناسب است. مشاهده محصول →

نمونه های نمودار مدار رله گیر

سیم پیچ دوتایی تنظیم/تنظیم مجدد

در پیکربندی دو سیم پیچ، سیم پیچ تنظیم و سیم پیچ تنظیم مجدد به عنوان شاخه های جداگانه از ریل مثبت به زمین سیم کشی می شوند. با فشار دادن دکمه تنظیم به صورت لحظه ای، سیم پیچ تنظیم شده انرژی می گیرد و رله را قفل می کند. با فشار دادن دکمه تنظیم مجدد، سیم پیچ ریست انرژی می گیرد و قفل را آزاد می کند.

سیم کشی معکوس قطبیت تک سیم پیچ

در طراحی تک سیم پیچ، هر دو تنظیم و تنظیم مجدد از یک سیم پیچ استفاده می کنند. برای تغییر حالت، قطبیت ولتاژ اعمال شده به سیم پیچ را معکوس می کنید. یک روش معمولی از یک پل H یا دو ترانزیستور استفاده می کند که در یک پیکربندی فشار-کشش مرتب شده اند. یک پالس با قطب مثبت رله را تنظیم می کند، در حالی که یک پالس با قطبیت معکوس آن را تنظیم مجدد می کند. از آنجا که سیم پیچ برای هر دو عملیات یکسان است، ردپای PCB کوچکتر است، اما مدار درایور کمی پیچیده تر است.

رله لچینگ مبتنی بر MCU

هنگامی که یک میکروکنترلر یک رله لچینگ را هدایت می کند، می توانید از دو پایه GPIO با ترانزیستور برای دستگاه دو سیم پیچ یا یک درایور پل H برای دستگاه تک سیم پیچ استفاده کنید. از آنجایی که رله فقط جریان را در طول پالس سوئیچینگ می گیرد، می توان درایور را برای یک پالس کوتاه به جای بار پیوسته رتبه بندی کرد. این امر باعث می‌شود مدارهای مبتنی بر MCU در دستگاه‌های باتری‌دار و سیستم‌های اندازه‌گیری هوشمند که در آن هر میلی‌وات مهم است، جذاب باشد.

رله لچینگ در مقابل رله غیر چفت کننده

انتخاب بستگی به این دارد که آیا برنامه شما به عملکرد حافظه نیاز دارد یا حالت ایمن. اگر افت برق باید منجر به حالت خاموش شود، رله بدون چفت ایمن تر است. اگر دستگاه باید حالت خود را حفظ کند و پس از قطع برق موقعیت صحیح خود را بازیابی کند، رله چفت کننده مناسب تر است.

نحوه انتخاب رله چفت کننده مناسب

ولتاژ سیم پیچ

ولتاژ سیم پیچ را با ریل تغذیه خود مطابقت دهید. مقادیر رایج شامل 5 ولت، 12 ولت و 24 ولت است. سیم پیچی که برای 12 ولت کار می کند و با ولتاژ 5 ولت کار می کند، به طور قابل اعتماد چفت نمی شود و اضافه ولتاژ می تواند به عایق آسیب برساند. اگر مدار شما از وارونگی قطبیت استفاده می کند، مطمئن شوید که درایور می تواند پالس های مثبت و منفی را به طور تمیز ارائه دهد.

نوع کویل

انتخاب بین یک سیم پیچ و دو سیم پیچ به مدار درایور شما بستگی دارد. دو سیم پیچ منطق کنترل ساده تری را ارائه می دهد زیرا تنظیم و تنظیم مجدد مستقل هستند. تک سیم پیچ از ترمینال های کمتری استفاده می کند اما به معکوس شدن قطبیت نیاز دارد که تعداد اجزای درایور را افزایش می دهد. برای طراحی با فضای محدود PCB، یک دستگاه دو سیم پیچ با پین اوت جمع و جور اغلب مسیریابی آسان تر است.

پیکربندی تماس

فرم تماس را بر اساس بار خود انتخاب کنید. SPST ساده ترین است، اما ساختارهای SPDT و دو کنتاکت به شما امکان می دهد دو مدار را همزمان کنترل کنید. کنتاکت های دوشاخه قابلیت اطمینان را در سوئیچینگ سیگنال جریان پایین بهبود می بخشند و زمانی مفید هستند که شما نیاز به تعویض سیگنال های برق و کمکی از یک رله دارید.

رتبه بندی بارگذاری

جریان سوئیچینگ، ولتاژ و جریان هجومی همه مهم هستند. تحمل بارهای مقاومتی آسان تر از بارهای القایی یا خازنی است که باعث ایجاد گذرا می شود که می تواند تماس ها را جوش دهد. برای یک برنامه 16A تا 20A با الزامات تایید UL و CQC، رله چفت کننده FH42L با انطباق با UL و CQC یک گزینه عملی است زیرا برای بازارهای جهانی آزمایش شده است و از طرح بندی ترمینال PCB استاندارد استفاده می کند.

رله بند FH42L 16A/20A با تایید UL و CQC این رله گیر 16A/20A که دارای گواهینامه UL و CQC است، سوئیچینگ قابل اعتمادی را برای بازارهای جهانی فراهم می کند. ولتاژ خرابی 5 کیلو ولت و برق سیم پیچ 250 مگاواتی آن با تابلوهای کنترل کنتور و خانه هوشمند مناسب است. مشاهده محصول →

عیب یابی مشکلات رایج رله لچینگ

• رله حالت را تغییر نمی دهد: ولتاژ سیم پیچ و درایور را بررسی کنید. مطمئن شوید که مدت زمان پالس حداقل 20 تا 50 میلی ثانیه است تا آرمیچر کاملا حرکت کند.
• رله وضعیت را حفظ نخواهد کرد: قفل مغناطیسی را بررسی کنید. یک پالس خیلی کوتاه می تواند آرمیچر را در یک موقعیت میانی رها کند، بنابراین چفت به طور کامل درگیر نمی شود.
• چسب یا جوش کنتاکت ها: جریان هجومی را کاهش دهید یا از یک ماده تماسی با درجه بندی بار استفاده کنید، مانند AgSnO2، که در برابر فرسایش قوس بهتر از کنتاکت های فقط نقره ای مقاومت می کند.
• نویز یا سوئیچینگ کاذب: دیودهای فلای بک را در سراسر سیم پیچ اضافه کنید، به خصوص در مدارهای دو سیم پیچ، و خطوط تغذیه پر سر و صدا را با یک خازن کوچک در نزدیکی رله فیلتر کنید.

کاربردهایی که رله های چفت کننده می درخشند

رله های چفت کننده در کنتورهای برق هوشمند رایج هستند زیرا رله باید برای مدت طولانی بدون تخلیه کنتور در یک حالت معین باقی بماند. آنها همچنین به طور گسترده در کنترل روشنایی خانه هوشمند، شمع های شارژ، اتوماسیون صنعتی و سیستم های انرژی جدید استفاده می شوند. در این محیط‌ها، قابلیت نگه‌داشتن حالت بدون برق کویل پیوسته باعث کاهش خودگرمایی و افزایش طول عمر مجموعه PCB می‌شود.

برای کاربردهای کنتور هوشمند و کنترل روشنایی، رله چفت کننده W30L که برای کنتور هوشمند و کنترل روشنایی طراحی شده است یک ردپای جمع و جور و یک مکانیسم نگهدارنده قابل تغییر را ارائه می دهد که آن را مستقیماً برای تابلوهای کنترل متر و روشنایی مناسب می کند. شما همچنین می توانید کاوش کنید چگونه فنهار از برنامه های هوشمند کنتور برق پشتیبانی می کند برای مشاهده چگونگی ادغام این اجزا در استقرار تولید.

رله گیر W30L 40A/50A برای کنتور هوشمند و کنترل روشنایی این رله گیره تا 50 آمپر را با یک ردپای جمع و جور و سوئیچ کنترل دستی کنترل می کند. این دستگاه با UL، TUV و CQC سازگار است، و آن را مستقیماً برای برنامه های کنتور و کنترل روشنایی مناسب می کند. مشاهده محصول →

سوالات متداول

Q1: آیا رله های چفت کننده نیاز به توان ثابت دارند؟

خیر. یک رله چفت کننده فقط به یک پالس برای تغییر حالت نیاز دارد. پس از تعویض، چفت مغناطیسی کنتاکت ها را بدون جریان سیم پیچ مداوم در جای خود نگه می دارد، بنابراین سیم پیچ در حالی که رله بیکار است برق مصرف نمی کند.

Q2: کدام بهتر است: تک کویل یا دو سیم پیچ؟

بستگی به راننده داره کنترل دو سیم پیچ با GPIO های ساده آسان تر است زیرا تنظیم و تنظیم مجدد مستقل هستند. تک سیم پیچ پایانه ها را ذخیره می کند اما به مدار معکوس قطبی مانند پل H نیاز دارد. اگر برای فضای PCB بهینه سازی می کنید، سیم پیچ دوگانه با طرح ترمینال جمع و جور معمولا راحت است.

Q3: آیا رله چفت می تواند باز یا بسته شود؟

بله. سایش مکانیکی، کنتاکت های جوش داده شده، یا یک قفل مغناطیسی شکست خورده می تواند باعث هر دو حالت خرابی شود. انتخاب بار مناسب، درایو سیم پیچ کافی و یک رله با ساختار تماس قوی به جلوگیری از این خرابی ها کمک می کند.

Q4: نبض کنترل چقدر باید باشد؟

معمولاً 20 ms تا 50 ms برای رله 12 ولت یا 24 ولت کافی است. پالس های طولانی تر به رله آسیب نمی رسانند، اما انرژی را هدر می دهند، در حالی که پالس های بسیار کوتاه ممکن است آرمیچر را به طور کامل حرکت ندهند و منجر به سوئیچینگ غیرقابل اعتماد شوند.

نتیجه گیری

هنگامی که بدانید دستگاه از یک سیم پیچ یا دو سیم پیچ استفاده می کند، نمودار مدار رله گیر به راحتی قابل خواندن است. هنگامی که نوع سیم پیچ مشخص شد، سیم کشی از یک الگوی قابل پیش بینی پیروی می کند و کار طراحی اصلی به انتخاب ولتاژ سیم پیچ، درجه تماس و اجزای حفاظتی صحیح تغییر می کند. برای کنتورهای هوشمند، کنترل روشنایی و تجهیزات انرژی جدید، صرفه جویی در انرژی و قابلیت اطمینان طولانی مدت یک رله چفت کننده با یک جایگزین غیر چفت شونده دشوار است.