Ele-prof.ru

Электро отопление
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Управление бистабильным поляризованным реле с двумя обмотками постоянным (логическим) уровнем

Управление бистабильным поляризованным реле с двумя обмотками постоянным (логическим) уровнем

Как следует из названия, эти реле имеют два стабильных положения якоря. Это означает, что для перевода реле в другое стабильное состояние, на соответствующую обмотку необходимо подать короткий переключающий импульс. В промежутке между переключающими импульсами реле обесточено и энергии не потребляет.
Это относится к реле с двумя обмотками, существуют поляризованные реле с одной обмоткой. У них для перевода реле в другое стабильное состояние требуется кратковременно подать импульс противоположной полярности. Это требует усложнения схемы (применение Н-моста), и в данной статье не рассматривается.

Общим для всех бистабильных поляризованных реле является то, что это реле импульсные. Т.е. управлять ими нужно короткими импульсами. Подача постоянного напряжения на обмотку импульсного реле в течении достаточно долгого времени способна вывести его из строя. Обычно это зафиксировано в паспорте реле. Импульсное же управление зачастую приводит к неоправданому переусложнению схемы устройства.
Ниже приведен схемотехнический прием для управления импульсным реле постоянным уровнем.

Можно заметить, что элементы DD1 включены по схеме «исключающее ИЛИ-НЕ» с выводами от промежуточных элементов и интегрирующей цепью R1C1 на входе обратной связи. Элемент DD1.4 в работе схемы не участвует и служит только о сигнализации о нештатных (аварийных) ситуациях.
Не буду здесь приводить таблицу истинности элемента «исключающее ИЛИ-НЕ», приложу проект Proteus (XOR-NOT.zip), желающие могут составить ее самостоятельно.

О назначении интегрирующей цепи R1C1. На время переключения контактов реле один вход составного элемента «повисает» в воздухе. Это может привести к неработоспособности схемы или паразитной генерации. Поэтому на время переключения этот вход «исключающее ИЛИ-НЕ» удерживается в предыдущем состоянии за счет инерционности С1. Постоянная времени цепи R1C1 влияет только на время перезарядки через контакты реле. А вот постоянная времени С1+«Входное сопротивление двух логических элементов» должна превышать время переключения контактов. Расчитать его проблематично, нужно подбирать на макетке. Но и завышать его не нужно, от него зависит время токопотребления реле. Нагрузочная способность выходов примененных логических элементов тут не влияет, т.к. зарядка/разрядка конденсатора С1 производится через контакты реле.
О необходимости элемента DD1.4. Он нужен только для генерации сигнала ошибки при неисправности реле. Короткие импульсы на время переключения глазом не фиксируются. Если у вас модуль с одиночным реле, сигнализацию можно сделать так (Рис. 1):

Если же модулей несколько, сигнал ошибки можно обьединить (Рис. 2).

Наглядный пример как это работает в Proteus, на входе логический 0:

На входе логический 1:

Хорошо видно, что в обоих случаях обмотки реле обесточены, токопотребление схемы определяется ничтожным статическим током КМОП микросхемы.
Недостаток данной схемы в требовании применения двухкатушечного бистабильного реле с «лишним» переключающим контактом для обратной связи.

Приложены (примеры для Proteus 7):

Xor-not.zip — учебный пример для понимания логики работы элемента «исключающее ИЛИ-НЕ»;
PLBI_Direct.zip — пример применения бистабильного реле в данной схеме;

P.S.
Схема была применена с реле РПС20 паспорт РС4.521.754

Аналогичные реле использовались в блоке памяти истребителей МИГ-15, МИГ-17.
P.P.S.
Из двухобмоточного поляризованного реле легко сделать однообмоточное, соединив обмотки последовательно в правильной полярности. Пример (классика), Радио, 1986 г. №8, стр.19. Квазисенсорный сетевой выключатель:

Что такое импульсное реле и как оно работает?

Большинство современных приборов призвано упростить жизнь, поэтому многие из них так широко применяются человеком. Среди таких устройств часто встречается импульсное реле, которое позволяет автоматизировать многие процессы. Как оно устроено и чем примечательно мы рассмотрим в данной статье.

Читайте так же:
Выключатель для коридора с отключением

Устройство

На рынке существует большое разнообразие импульсных реле, за счет технических и конструктивных отличий вы можете встретить и разные устройства. Но в качестве примера мы рассмотрим наиболее простое и практичное для понимания принципа действия (см. рисунок 1).

Пример устройства импульсного реле

Рис. 1. Пример устройства импульсного реле

Простейший пример импульсного реле состоит из таких элементов:

  • Катушка – изготавливается из медного проводника, намотанного на немагнитное основание, к примеру, каркас из текстолита, электрокартона и т.д. Предназначена для создания электромагнитного поля, воздействующего на магнитные элементы.
  • Сердечник – выполняется из ферромагнитных материалов, вступающих во взаимодействие с магнитным полем катушки. Предназначен для перемещения и совершения магнитного воздействия.
  • Контактная система реле – состоит из подвижных и неподвижных контактов, предназначенных для передачи сигнала.
  • Резистивные, емкостные и сигнальные элементы – применяются для задания логики работы устройства и обозначения состояния.
  • Таймер – задает временной интервал выдержки реле, но присутствует не во всех моделях, помогает существенно расширить функционал оборудования.

Принцип работы

Принцип действия импульсного реле заключается в перемещении контактной группы под воздействием электромагнитного поля катушки, втягивающей сердечник. При этом управление устройством осуществляется через кнопочные каналы. Одно нажатие кнопки подает кратковременный импульс на управляющий вывод, и контакты переходят в устойчивое состояние – подача или отключение напряжения, поэтому его еще называют бистабильным (два устойчивых состояния). В отличии от того же контактора, такое реле управляется одним импульсом, подаваемым за счет кнопки или выключателя с самовозвратом в исходное состояние, отсюда и происходит название импульсное реле.

Для примера рассмотрим работу конкретной модели устройства – РИО-1 (см. рисунок 2):

Принцип работы реле РИО-1

Рис. 2. Принцип работы реле РИО-1

В данном устройстве присутствуют две группы контактов – силовые и управленческие. Силовые контакты представлены клеммами 11, 14 и N, управленческие зажимами Y, Y1, Y2, следует отметить, что в других модификациях импульсных реле маркировка и число контактов будут отличаться. Рассмотрим назначение каждого из вводов по порядку:

  • 11 – предназначен для подачи на него питания от электрической сети;
  • 14 – используется для выдачи фазы с импульсного реле на подключаемую нагрузку;
  • N – клемма подключения нулевого провода от общей шины;
  • Y – универсальный вход, при подаче управляющего импульса на который, реле переходит в противоположное состояние – из включенного в выключенное и обратно;
  • Y1 – предназначен исключительно для перевода импульсного устройства во включенное состояние, то есть, если контакты уже замкнуты, реле останется в таком же положении, обладает приоритетом перед вводом Y;
  • Y2 – переводит импульсный прибор в отключенное состояние, имеет приоритет перед двумя другими выводами.

Отличительной особенностью РИО-1 является разрыв силовой цепи только при переходе синусоиды переменного напряжения через ноль, что существенно повышает срок службы контактной группы. Но при этом время срабатывания отличается на 0,3 с, что необходимо учитывать для проектирования точных электронных схем. Функционирование импульсного реле через подачу сигналов на каждый ввод хорошо отображается на временной диаграмме устройства (смотрите рисунок 3):

Временная диаграмма РИО-1

Рис. 3. Временная диаграмма РИО-1

Как видите на рисунке выше, способы включение и отключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:

  1. При нажатии кнопки и подаче импульсного сигнала на вход Y с силового выхода будет сниматься рабочее напряжение вплоть до момента подачи второго сигнала на ввод Y. Это простейший вариант управления, к примеру, системой освещения.
  2. В отключенном состоянии на ввод Y1 подается импульсное управление, в результате чего на выходе 14 возникает рабочий номинал 220В. При необходимости отключения того же освещения на месте достаточно подать сигнал на Y и питание прекратится.
  3. Подачей импульсного сигнала на ввод Y1 происходит замыкание силовой цепи – с выхода 14 снимается потенциал. При подачи потенциала Y2 бистабильное реле отключится и силовая цепь разомкнется.
  4. На этом периоде включение производится за счет подачи сигнала на ввод Y. А подачей импульсного сигнала на Y2 контакты коммутатора размыкаются.
Читайте так же:
Выключатели розетки schneider electric unica

Такая логика работы позволяет реализовывать ряд интересных решений, как в бытовых, так и производственных процессах. Что обеспечит приоритетность коммутации определенных объектов и электрооборудования, расположенного в них.

Разновидности

Широкий выбор импульсных реле обеспечивает достаточно большой ассортимент, отличающийся как ценовой политикой, так и предоставляемым функционалом. По принципу действия все модели можно разделить на электромеханические и электронные (рисунок 4).

Электронное и электромеханическое реле

Рисунок 4. Электронное и электромеханическое реле

Первый вариант предусматривает механическое перемещение элементов импульсного устройства за счет электромагнитного взаимодействия между катушкой и сердечником. Вторая разновидность управляется за счет полупроводниковых элементов и ключей без механически размыкаемых контактов и подвижных частей.

Помимо этого импульсные реле могут отличаться по:

  • Номинальной нагрузке – указывает допустимый ампераж, который можно подключать к силовым контактам;
  • Количеству полюсов – может иметь различное число входов и выходов для реализации определенных задач;
  • Способу установки – могут монтироваться на DIN рейку в соответствии с р.1 ГОСТ Р МЭК 60715-2003, кронштейн или другой вариант размещения;
  • Назначению – наиболее популярны импульсные реле для контроля освещения, цепей защиты и сигнализации.

Также бистабильные устройства отличаются габаритными размерами, материалами корпуса, наличием или отсутствием сигнальных ламп.

Схемы подключения

На практике импульсные реле нашли довольно широкий спектр применении, но в быту их чаще всего используют для включения светильников из разных точек комнаты. Поэтому в качестве примеров мы рассмотрим возможность подключения импульсных устройств для передачи питания лампочкам через выключатель.

Наиболее простым вариантом является ситуация, когда в комнате вы запитываете только одну люстру или группу софитов, которые должны включаться и выключаться из нескольких точек комнаты.

Простейшая схема подключения ИР

Рис. 5. Простейшая схема подключения ИР

Как видите на рисунке 5, питание напрямую от автомата или распределительной коробки подается на ввод 11 РИО-1, вторая линия подключается к выключателям шлейфом, а общая точка выводится на ввод Y. С выхода 14 фаза подается на лампы освещения, а нулевой проводник с общей колодки разводится отдельной линией на лампы и соответствующий вывод импульсного реле. При такой схеме каждый из выключателей равноправно посылает сигнал, как на включение, так и на отключение осветительного оборудования. Помимо этого можно реализовать и более сложные схемы подключения с выставлением приоритета.

Схема подключения на две группы потребителей

Рис. 6. Схема подключения на две группы потребителей

Как показано на схеме 6, здесь присутствует две группы осветительных приборов, можно взять аналогию с двумя комнатами, для каждой из которых установлено свое РИО-1. Подключение трех коммутаторов для каждой группы освещения осуществляется аналогичным образом, но к обеим группам добавлена функция глобального включения и отключения.

Читайте так же:
Обозначения концевых выключателей гост

Здесь кнопочный выключатель, предназначенный для подачи питания на все приборы освещения, соединяется с выводом Y1 и первого, и второго импульсного реле. Поэтому при коммутации «Вкл», несмотря на состояние коммутаторов и подачи сигнала на Y свет включится в обеих комнатах. Выключатель обесточивания подключен к выводам Y2 обоих импульсных реле, который обладает преимуществом перед Y1. Поэтому при нажатии клавиши «Откл» произойдет выключение всего осветительного оборудования.

Технические характеристики

В соответствии с п.2.1. ГОСТ 16121-86 параметры импульсных реле должны соответствовать техническим условиями и стандартам, на основании которых они изготавливаются. Наиболее актуальными для работы бистабильных коммутаторов являются:

  • количество кнопочных коммутаторов, которые можно подключить совместно с определенным типом ламп;
  • пределы допустимого для коммутации напряжения;
  • максимальная токовая нагрузка, допустимая для коммутации;
  • допустимое число или мощность лампочек определенного типа;
  • габаритные размеры должны соответствовать паспортным данным в соответствии с п.2.2.1 ГОСТ 16121-86
  • время подачи сигнала и задержка срабатывания;
  • механическая и электрическая прочность элементов конструкции;
  • износоустойчивость по количеству циклов;
  • климатическое исполнение.

Некоторые из этих данных вы можете найти на корпусе импульсного реле (см. пример на рисунке 8), другие только в паспорте устройства.

Характеристики реле

Рис. 8. Характеристики реле

Применение

Сфера применения охватывает все направления, где автоматизация требует удаленного контроля за одним объектом из нескольких точек. В быту и некоторых отраслях промышленности это освещение помещений, которое можно контролировать из нескольких точек. Особенно этот вопрос актуален для организации электроснабжения «умного дома«.

В системах автоматизации и централизации на сети железных дорог обеспечивает процессы телеуправления и диспетчерской сигнализации. Применяется для работы сигнализации и передачи рабочих сигналов.

Видео по теме

Использованная литература

Для подготовки статьи использовалась следующая техническая литература:

Импульсное реле: устройство и подключение

На сегодняшний день импульсное реле набирает свою популярность. Это устройство способно управлять включением и выключением света. Благодаря этому оно легко может сократить ваши растраты на электроэнергию. Этим устройством на сегодняшний день является лестничный выключатель. Его работа была создана на основе бистабильного или импульсного реле. Если вы правильно настроите это устройство, тогда оно самостоятельно будет включать или выключать освещение сразу из нескольких мест.

Лестничный выключатель

Лестничный выключатель представляет собою обычный таймер. После настройки он будет срабатывать через определенные промежутки времени. Например, если вы будете подниматься по лестнице, то этот процесс не замет больше одной минуты. Именно поэтому вы легко можете установить таймер на одну минуту и после того, как вы поднимитесь по лестнице, этот выключатель самостоятельно выключит освещение.

Импульсное реле

Импульсное реле представляет собою устройство, которое будет управляться импульсами. Чтобы выключить это бистабильное реле вам потребуется подать импульс, который это сделает. Если вы сможете совместить это устройство с таймером, тогда легко сможете управлять источниками освещения в доме.

Кроме, таймера это устройство также обладает еще одним преимуществом, к которому относится возможность управления из различных точек. Для этого вам потребуется использовать двухпроводную линию. Этот процесс является простым, так как вам больше не потребуется устанавливать проходные выключатели в вашем доме. Проходной выключатель имеет подобную схему работы.

В нашей статье вы узнаете, как выполнить подключение импульсного реле своими руками.

Импульсное реле и его устройство

Для того чтобы вы могли детально разобраться и понять устройство импульсного реле мы решили рассмотреть его работу на импульсном реле с лестничным автоматом BIS-403. Корпус этого устройства считается качественным, но его собирают без единого болтика. Все детали, которые в нем установлены, соединяются с помощью термического клея. На коробке, которую предоставляет производитель можно увидеть, что это устройство должно устанавливаться в монтажной коробке.

Читайте так же:
Устройство автоматического выключателя ва47

Электронное импульсное реле

Это импульсное реле в первую очередь состоит из контроллера ST 78522. Также в нем имеется и стабилизатор напряжения на 5 Вольт. Также в его конструкции вы сможете найти выпрямители и диоды.

Электронное импульсное реле BIS

Это устройство должно управлять прохождением тока через обычное реле. Благодаря контактам, которые установлены в этом реле, можно определить коммутируемую мощность. Это устройство способно выдерживать нагрузку в 2 ампера. Если ваша нагрузка составляет больше чем 0.5 кВт, тогда вам потребуется установка дополнительного контактора. Для более надежной защиты вам потребуется установить автоматический выключатель.

Сторона пайки на импульсном реле

Установка и подключение импульсного реле

Теперь пришло время приступить к его подключению. Схема импульсного реле поможет вам выполнить процесс установки. Корпус этого устройства достаточно легко можно установить в установочную коробку. Для того чтобы импульсное реле подключить правильно вам необходимо будет дополнительно провести нулевой провод. Таким образом, у вас получиться 4 провода. К ним относятся:

  • Входящая фаза.
  • Нейтраль.
  • Вывод на кнопки.
  • Вывод на питание лампочек.

Схема подключения импульсного реле

Лучше всего в установочную коробку вести кабель с лишней жилой. Если вы не смогли разобрать с этой схемой, тогда вот вам принципиальная схема подключения импульсного реле. На этой схеме вы сразу можете увидеть, что кнопки необходимо тоже подключать в фазе. Подключение диммера имеет подобную схему.

Принципиальная схема подключения импульсного реле

На этой схеме вы видите только две кнопки, но их количество может быть разным. Максимально к одному устройству вы можете подключить 10 кнопок. Если вы подключите больше, тогда у вас могут возникнуть ложные срабатывания. В этом случае вам потребуется располагать провода управления дальше от силовых проводов. Также вам необходимо будет установить дополнительный конденсатор.

Производители этого устройства утверждают, что установить его можно в распределительную коробку вместе с выключателем.

Управление и работа устройства

Этот выключатель обладает простотой в своем использовании. Также это устройство обладает рядом преимуществ, к которым относят возможность управления с различных точек дома. Импульсное реле на сегодняшний день является основным конкурентом проходных выключателей. Этот прибор обладает прекрасным таймером, который прекрасно работает. Для того чтобы включить это устройство в беспрерывный режим вам необходимо будет нажать и удерживать кнопку.

Временная диаграмма импульсного реле

Вот временная схема, которая показывает работу импульсного реле. Как видите импульсное реле имеет простое управление.

Что такое импульсное реле и для чего оно предназначено?

Данный переключатель предназначен для включения или отключения нагрузки при подаче сигнала на контакты. Бистабильным реле называют потому что переключение в состояние включено или выключено происходит при подаче сигнала на управляющий вход. В таком же положении реле остается после окончания входного сигнала. Даже после отключения от сети импульсное реле «помнит» о последнем положении своих контактов и будет в этом положении при возобновлении питания реле, не изменяя своего состояния до подачи сигнала на вход управления.

Внешний вид и схема

Принцип работы и внешний вид

В настоящее время существует два типа устройств:

  • электромеханические.
  • электронные.

Каждый тип имеет свои плюсы и минусы, также они выполняются в разных корпусах, и под DIN-рейку в частности. Объединяет их назначение, а вот принцип действия импульсных реле отличается, о чем мы сейчас и поговорим.

Читайте так же:
Составление карты селективности автоматических выключателей

Электромеханическое реле — имеет катушку управления и механические контакты, которые работают по схожему принципу кнопки с фиксацией. Подали сигнал на катушку (нажали на кнопку) контакты замкнулись. Прекратили подачу напряжения на вводы (отпустили кнопку), а контакты остались в положении замкнуто. При повторной подаче импульса управления (нажали кнопку повторно), механизм размыкает контакты и остается в таком положении до следующего импульса.

ABB

Электронные реле бывают с релейным выходом или с полупроводниковым ключом. Данные устройства собраны на базе микроконтроллеров, которые и управляют коммутацией нагрузки и следят за сигнальным входом. Кроме того некоторые контроллеры совмещены с таймерами, что позволяет расширить сферу применения и собирать на базе одного аппарата специфические схемы.

Электронное бистабильное реле

С тем, как работают импульсные реле, мы разобрались. Теперь перейдем к более сложному вопросу — схеме подключения аппарата к сети.

Схема подключения

Правильное подключение

На данной схеме подключения импульсного реле видно, что управление происходит посредством выключателей с пружинным возвратом (кнопок), включенных параллельно друг другу. Для организации схемы управления к выключателям достаточно провести тонкий двухжильный провод, а силовой провод освещения подключается к контактам бистабильного реле. Таким образом схема упрощается, монтаж сводится к прокладыванию проводов от кнопок к бистабильному устройству, и простому подключению их в параллель.

Обращаем ваше внимание на то, что есть модели, в которых предусмотрена подсветка кнопок, в противном случае подсветку придется исключать, ознакомьтесь предварительно с паспортом модели.

Также существуют модели с управлением катушки от 8, 12, 24 вольт 220 вольт. Для их работы необходим отдельный источник питания.

Пример инструкции импульсного реле РИО-1:

Технические характеристики РИО-1

Область применения

В схемах управления умным домом импульсные реле являются основным исполнительным механизмом. Некоторые модели снабжены дополнительным входом, помимо основного, для группового отключения. Пример централизованного управления реле РИО-1 (тут же вы можете ознакомиться и с условным обозначением аппарата):

Центральное управление

К примеру, у вас два этажа, и вы, уходя, забыли отключить свет на втором этаже. Чтобы не возвращаться к выключателю, все электронные выключатели света объедены в групповую сеть управления, при подаче сигнала на которую они становятся в положение выключено. То есть с одного места можно отключить свет, а включать потом каждую с кнопки индивидуально.

Устройства с таймерами удобно ставить в местах, где освещение нужно на непродолжительное время. Подъезд, парадный вход, сарай, подвал гараж и прочее. После нажатия на кнопку аппарат срабатывает, подавая питание на освещение. В это время таймер отсчитывает время, после чего подает сигнал и импульсное реле отключается. Для того чтобы таймер отключить достаточно два раза подряд нажать кнопку, и он будет выключен до тех пор, пока не будет нажата кнопка. Подробнее о схеме работы импульсного реле с выключателями вы можете узнать, просмотрев данное видео:

Надеемся наша статья расширила ваш кругозор, и вы сможете улучшить комфорт с помощью такой автоматики. На этом мы и заканчиваем обзор устройства, принципа работы и области применения импульсного реле. Как вы уже поняли, данный аппарат чаще всего используется для управления освещением в доме.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector