Типы реле и схемы их применения.
Кто-то однажды додумался прикрепить к электромагниту поворотную пластинку с пружинкой и электрическими контактами. Получился выключатель, управляемый током. Ему дали название реле. С той поры появилось множество конструкций, использующих разные принципы. Они широко применяются в технике - в пневматике, гидравлических, электронных устройствах. Мы же поведем речь о «классических» электромагнитных реле, которые зачастую успешно конкурируют с полупроводниковыми приборами. В сильноточных цепях они работают с очень большим КПД.
Интересное свойство такого реле — после срабатывания якорь остается в притянутом положении даже при значительном снижении силы тока
через обмотку. Если оно не подвергается ударам и вибрациям, эту особенность можно использовать для экономии энергии источника в цепи
управления. В качестве примера рассмотрим схему дистанционного включения (выключения) насоса (рис. 1).
Чтобы реле надежно включалось «кнопкой» SB2, напряжение источника GB1 дожно быть несколько выше напряжения срабатывания прибора.
Реле верхним контактом присоединяет привод М1 насоса к сети переменного тока, а нижним замыкает цепочку, которая шунтирует кнопку SB2.
Как только последняя будет отпущена, питание релейной обмотки продолжится по указанной цепочке самоудерживания. Но теперь сила тока
благодаря резистору R1 станет существенно меньше. Принимая ее равной удвоенной силе тока отпускания, найдем величину сопротивления
R1=Uп/(lот - Rк). Здесь Iот — ток отпускания, Rк сопротивление катушки.
Самовыключение реле произойдет, когда напряжение на обмотке снизится в 4...4,5 раза по сравнению с уровнем срабатывания.
Всматриваясь в схему, можно подметить еще одну ценную функцию реле — полную «развязку» цепей силовой нагрузки и управления, что делает обращение с прибором безопасным. Значительная разница напряжений токов срабатывания и удержания позволяет пользоваться реле и тогда, когда напряжение имеющегося источника недостаточно. Здесь на помощь приходит конденсатор (схема на рис. 2).
Как видим, в исходном состоянии конденсатор С1 присоединен к источнику GB1 и заряжен до его напряжения. Нажимая кнопку SB1, переключаем С1 последовательно с батареей и параллельно разомкнутому контакту. Оно под действием удвоенного напряжения срабатывает, а левый контакт, замкнув конденсатор, удерживает прибор включенным. При необходимости кнопка SB2 возвратит его в исходное состояние.
В зависимости от величины тока срабатывания нужна емкость конденсатора порядка нескольких десятков-сотен микрофарад, что легко
установить опытным путем. Условие работоспособности схемы 2Uп>Ucp, Uп>Uoтп, где Ucp, Uотп — уровни срабатывания и отпускания этого
типа реле и также для замедления срабатывания и отпускания.
Использовать конденсаторы можно также для замедления срабатывания и отпускания, что поясняет схема на рисунке 3. Так, в случае «а» контакт
замкнется не в момент подачи питания, а после времени заряда С1 через резистотр R1, когда достаточно вырастет напряжение на обмотке. Чтобы
не было задержки при включении, введен диод VD1. Очевидно, что напряжение источника должно быть здесь заметно выше того, что требуется
для самого реле: Uп > Iср(Rк1+R1). По величине R1 и требуемой задержке Т найдем C ≈ T/R1.
В случае «б» при включении питания зарядка С1 и срабатывание реле практически мгновенны, зато после выключения SA1 контакт останется
замкнутым на время t=RxC1, пока С1 не разрядится на обмотку. В приводимых формулах размерность R — в омах, С — в фарадах,
время — в секундах.
На реле с конденсаторами вполне можно собрать схему мультивибратора — генератора последовательности импульсов, например, для сигнального маячка (рис. 4).
Тут реле поочередно включают и выключают друг друга, действуя с задержкой на отпускание. При одинаковых реле и конденсаторах длительность вспышек лампы EL1 и пауз между ними равны. Частота импульсов ориентировочно находится из выражения f=1/(2Rк1/C). Если R = 500 Ом, то, например, для получения частоты 2 Гц понадобится емкость конденсаторов порядка 500 мкФ.
Нельзя не упомянуть о способности реле участвовать в выполнении логических функций.
На схемах рис. 5а...г даны примеры включения групп приборов, реализующих логические функции 2И, 2ИЛИ, 2И-НЕ, исключающие ИЛИ для двух входов. На паре реле можно собрать даже схему триггера со счетным входом, переключаемый последовательными нажатиями кнопки (рис. 6). Здесь при подаче питания выключателем SA1 первым сработает реле К1, реле К2 задержится благодаря цепочке R1, С1 — в таком исходном положении лампа EL1 не горит, К2 заблокировано К1.1.
Нажатием кнопки SB1 питание подается в обход К1.1 на оба реле; состояние К1 измениться не может, зато К2 сработает и К2.1 разорвет цепь питания К1. Последнее отпустит ранее разомкнутый К1.1, и К2 останется включенным, как и лампа. При последующих нажатиях SB1 схема будет поочередно менять свои состояния. Рассчитать элементы задержки R1, С1 можно согласно пояснениям к схеме на рисунке За, принимая время задержки порядка 0,05 с.
Реле, имеющие нормально замкнутый контакт, могут работать в режиме, называемом «зуммерным». Включая контакт последовательно с обмоткой, как на схеме рис. 7, получим простейший пробник со звуковым контролем для «прозвонки» электрических цепей.
При замыканиях контакта на обмотке К1 возникают электрические импульсы; применив регулируемый делитель напряжения (аттенюатор) R1,
сможем снимать с конденсатора С1 колебания переменного напряжения, которые через телефон BF1 и щупы Х1, Х2 подведем к проверяемому
участку цепи. В случае исправности услышим в телефоне звуковой тон.
Приведенные на схеме данные соответствуют реле РЭС-9
РС4.529.029-03, батарее 3R12 (3336) и телефону ТОН-2. Резистор может быть СП-0,4.
Упомянем еще о сравнительно «молодой» разновидности электронных реле — герконовых. Их особенность — контакты, заключенные в
герметичную капсулу, в которой создан глубокий вакуум. Выполнены они в виде упругих пластинок, управляемых «подачей» магнитного поля (рис.
8).
Вакуум улучшает условия коммутации, защищает контакты от пыли и окислов. Есть также реле, применяемые только на переменном токе. У них
шихтованный (в виде набора тонких пластин) магнитопровод
и врезанное в него медное кольцо. Это мощные конструкции, редко применяемые любителями.
Другая разновидность — обычные реле, но с вмонтированными в их корпус выпрямителями. Любители для этой цели собирают выпрямители
отдельно, располагая их в цепях питания.
Очень своеобразный тип — реле поляризованное. В его конструкцию вводят небольшие постоянные магниты, а также две или больше
управляющие обмотки. В отличие от обычных их «оживляют» посредством импульсов тока. Отклонившись под их воздействием, якорь с
контактами «залипает» в крайнем положении, удерживаемый магнитом. Такие приборы бывают очень чувствительными, срабатывая при токах в
сотые доли миллиампера. Они могут иметь регулировку, которая обеспечивает преобладание одного из положений.
Используя реле типа РП-4 V. 172.20.28/Э, любитель из Красноярского края сконструировал схему автомата, позволяющий включать в 6 часов утра
радиоточку вместо будильника. При этом, если вы ложитесь спать раньше, чем заканчиваются вечерние передачи, звук можно отключать (рис.
9)
Автомат регулируется таким образом, чтобы при обесточенной обмотке К1 подвижный К1.1 тяготел к левому (см. рис.9) неподвижному. В
таком положении прослушивается передача, конденсатор С1 заряжен через диод VD1.
Отходя ко сну, нажимают на кнопку SB2, разряжая С1 через обмотку. К1 переключает К1.1 и становится на самоудержание;
громкоговоритель выключен и не мешает спать. После завершения радиотрансляции С1 разряжается, самоудерживание прекращается и реле
возвращается в исходное положение, подготовив ВА1 к началу утренней передачи.
Ознакомившись с разнообразными формами применения реле и особенностями их «поведения», надеемся, вы теперь без труда соберете необходимую вам релейную схему.
Ю.Прокопцев, ЮТ №5 1997г.
| << Предыдущая | Cледующая >> |