Kokia relė naudojama išmaniųjų namų nulinio laido jungikliui? Ekspertų vadovas

Šiuolaikiniai išmanieji jungikliai veikia kaip magija. Pakeičiate pagrindinį mechaninį jungiklį senesniame name, kurio sieninėje dėžutėje yra tik du laidai. Staiga turite valdymą balsu, planavimą ir nuotolinę prieigą. Nereikia naujų laidų. Nereikia neutralaus laido. Tačiau jungiklis vis tiek maitina savo Wi-Fi ir procesorių.

Taip sukuriamas svarbus inžinerinis galvosūkis. Kaip tai veikia? Kokio tipo komponentas tai leidžia?

Atsakymas yra magnetinė fiksavimo relė. Šis konkretus relės tipas yra pagrindinis komponentas, leidžiantis daugumą nulinių{1}}laidinių išmaniųjų jungiklių. Jie taip pat vadinami ne-neutraliais išmaniaisiais jungikliais.

Jis veikia, nes jai nereikia nuolatinio maitinimo, kad jis liktų įjungtas ar išjungtas, skirtingai nei įprastoms relioms. Ši funkcija išsprendžia pagrindinę išmaniojo jungiklio maitinimo be nulinio laido problemą.

Šis išsamus vadovas apima visus šios technologijos aspektus. Sužinosite:

Kas yra magnetinė fiksavimo relė ir kodėl jos reikia{0}}nulinio jungiklio konstrukcijoms.

Išsamus namų relių, automobilių relių ir pramoninės įrangos relių palyginimas.

Kaip profesionalas skaityti relės specifikacijas, kad galėtumėte pasirinkti tinkamą bet kuriam projektui.

Kodėl fiksavimo relės yra būtinos

Kad suprastume, kokie puikūs yra ne{0}}neutralūs išmanieji jungikliai, turime suprasti pagrindinį jų komponentą. Fiksuojančios relės pasirinkimas, o ne neužfiksuojantis{2}}atsižvelgiant į pirmenybę. Tai pagrindinis reikalavimas, pagrįstas elektros įstatymais.

Kas yra fiksavimo relė?

Magnetinė fiksavimo relė yra elektromechaninis jungiklis su atmintimi. Jis naudoja trumpą elektros energijos pliūpsnį, kad pakeistų atvirą į uždarą arba atvirkščiai.

Kai jis pakeičia būseną, vidiniai nuolatiniai magnetai jį laiko. Norint išlikti tokioje padėtyje, jam nereikia papildomos galios. Pagalvokite apie ištraukiamą tušinuką. Vieną kartą spustelėsite, kad pratęstumėte galiuką (įjungtas), ir jis liks ištiestas. Spustelėkite dar kartą, kad atitrauktumėte (išjungta), ir jis liks įtrauktas.

Tai visiškai skiriasi nuo standartinės -neužfiksuojančios relės. Ne-užfiksuojančioms relėms reikia nuolatinės elektros srovės per vidinę ritę, kad sukurtų elektromagnetinį lauką. Šiame lauke jungiklio kontaktai laikomi uždaryti. Atjunkite maitinimą iš ritės, o spyruoklė ištraukia kontaktus.

Problema „Ne{0}}Neutrali“.

Pagrindinis iššūkis be{0}}laidinių išmaniųjų jungiklių yra aprūpinti savo elektroniką. Standartinės sąrankos turi įvestą laidą ir įjungtą laidą į šviesą. Nulinis laidas suteikia elektros grįžimo kelią. Tai leidžia jungiklio vidinei elektronikai (pvz., „Wi-Fi“ lustui) sudaryti visą grandinę ir naudoti energiją.

Be nulinio laido, jungiklis turi tik vieną elektros kelią. Per įtampos laidą, per jungiklio elektroniką, tada į šviestuvą. Šviestuvas tampa jungiklio maitinimo grandinės dalimi.

Tai reiškia, kad jungiklis turi „nutekėti“ arba nuolat praleisti nedidelį kiekį srovės per lemputę, kad jos smegenys būtų gyvos. Ši srovė turi būti tokia maža, kad lemputė neužsidega ir net silpnai nešviestų.

Užrakinimo relės sprendimas

Štai kodėl ne{0}}užfiksuojančios relės yra visiškai netinkamos šiam darbui. Kad lemputė liktų įjungta, ne-užfiksuojančios relės ritei reikia nuolatinio maitinimo. Dėl šios ritės srovės ir „Wi-Fi“ lusto srovės jautrios LED arba CFL lemputės dažnai mirksi, dūzgia arba blankiai šviečia, kai jos turėtų būti išjungtos.

Magnetinė fiksavimo relė tai išsprendžia elegantiškai. Kad įjungtų šviesą, jungiklio grandinė siunčia trumpą{1}}didelės energijos impulsą į relės „nustatytą“ ritę. Relės kontaktai užsifiksuoja ir lieka ten dėl nuolatinio magneto. Pulsas baigiasi. Dabar relė naudoja nulinę galią.

Kai relė yra užrakinta, jungiklio elektronika gali išgerti reikiamą energijos kiekį per dabar-degančią lemputę. Kadangi relė nenaudoja energijos, bendra nuotėkio srovė išlieka pakankamai maža, kad būtų išvengta problemų. Kai norite išjungti šviesą, grandinė siunčia kitą impulsą į "atstatymo" ritę, ir kontaktai atsidaro.

Automobiliai ir pramoninės relės

Išmanieji jungikliai naudoja labai specifines,{0}}mažos galios fiksavimo reles. Tačiau platesnis estafečių pasaulis yra didžiulis. Automobilių ir gamyklinių grindų relių skirtumų supratimas suteikia esminį kontekstą, susijusį su inžineriniais kompromisais. Tai parodo, kaip programos aplinka formuoja kiekvieną relės dizaino aspektą.

Palyginsime juos penkiose pagrindinėse srityse: projektavimo standartai, apkrova, atsparumas aplinkai, tarnavimo laikas ir tipiškas naudojimas. Automobilių relių ir pramoninių relių palyginimas atskleidžia, kaip relių pritaikymo skirtumai paveikia dizaino pasirinkimą.

Gilesnė skirtumų analizė

Išplėskime kiekvieną iš šių kritinių skirtumų.

Projektavimo standartai

Automobilių relės gyvena atšiaurioje aplinkoje. Jie turi atitikti Automobilių inžinierių draugijos (SAE) nustatytus standartus, pvz., SAE J-serija. Šie standartai reikalauja griežtų bandymų dėl nuolatinio atsparumo vibracijai, mechaninio smūgio iš duobių ir ekstremalių temperatūros svyravimų nuo šalto žiemos paleidimo iki karštų vasaros variklių skyrių. Pagrindinis rūpestis yra mechaninis išgyvenimas.

Pramoninės relės laikosi skirtingų taisyklių. Jas valdo tokios institucijos kaip Underwriters Laboratories (UL), Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) ir Nacionalinė elektros gamintojų asociacija (NEMA). Pramonės valdymo įrangos UL 508 yra pagrindinis standartas. Čia pagrindinis dėmesys skiriamas elektros saugai, ilgalaikiam-patikimumui per milijonus ciklų ir nuspėjamam veikimui kontroliuojamoje (bet elektra triukšmingoje) aplinkoje, pvz., gamykliniuose valdymo skyduose.

Apkrova

Automobilių relės puikiai valdo nuolatinę srovę. Jie perjungia dideles 12 V arba 24 V nuolatinės srovės variklių, pvz., elektra valdomų langų ar radiatorių ventiliatorių, įjungimo sroves. Relė, skirta 30 A nuolatinei srovei, gali valdyti 80 A smailes sekundės dalimis variklio paleidimo metu.

Pramoninės relės yra daug universalesnės. Jie valdo platų įtampos diapazoną, paprastai 24 V DC valdymo logikai, bet taip pat 120 V, 240 V ar net 480 V kintamosios srovės variklius, šildytuvus ir sunkiasvores mašinas. Jie skirti nuolatiniam darbui, o tai reiškia, kad jie gali išlikti įtampa ir nešti vardinę srovę 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, neperkaisdami.

Atsparumas aplinkai

Tai yra esminis skirtumas. Automobilių relės dažnai sandarinamos epoksidine derva arba įdedamos į oro sąlygoms atsparius dėklus, kad apsaugotų nuo vandens purslų, alyvos, benzino garų ir kelių druskos. Standartinis veikimas nuo -40 laipsnių iki daugiau nei 125 laipsnių.

Dauguma pramoninių relių yra apsaugotose elektros spintose. Pagrindinės jų aplinkosaugos problemos yra dulkių ir kitų įrenginių elektromagnetiniai trukdžiai (EMI). Nors jie yra tvirti, jiems paprastai nereikia atlaikyti tiesioginio panardinimo į vandenį arba esant ekstremalioms variklio skyrių temperatūroms, nebent jie būtų specialiai sukurti ir skirti tokioms atšiaurioms{2}}darboms.

Gyvenimo trukmė ir ciklai

Automobilio garso signalo relė gali būti naudojama kelis tūkstančius kartų per visą transporto priemonės gyvenimą. Priekinių žibintų relės gali matyti dešimt tūkstančių ciklų. Jie sukurti taip, kad būtų labai patikimi, kai ciklų skaičius yra nedidelis, o kaina yra reikšmingas dizaino apribojimas.

Pramoninės relės automatizuotose pakavimo linijose gali veikti kas tris sekundes. Tai daugiau nei 10 milijonų ciklų per metus. Šios relės sukurtos itin ilgaamžiškumui. Jų kontaktinės medžiagos, vidiniai mechanizmai ir ritės konstrukcija yra optimizuoti taip, kad be gedimų atlaikytų milijonus operacijų esant pilnai elektros apkrovai. Štai kodėl jie dažnai yra didesni ir brangesni nei automobilių relės su panašiais dabartiniais įvertinimais.

Tipinės programos

Programos atskleidžia dizaino filosofiją. Automobiliuose rasite relių, valdančių pertraukiamas, dideles{1}}sroves nuolatinės srovės apkrovas: starterio variklio solenoidus (labai-srovės relės), kuro siurblius, elektrines sėdynes ir žibintus.

Pramonėje relės siejasi tarp žemos-įtampos smegenų (PLC arba programuojamų loginių valdiklių) ir didelės-galios gamyklos raumenų. Jie naudojami variklių valdymo centruose, saugos sistemose, skirtose įrangai išjungti-avariniais atvejais, ir skyduose, valdančiuose apšvietimą ir ŠVOK visuose pastatuose.

Kaip pasirinkti tinkamą relę

Teoriją paversti praktika reiškia išmokti skaityti duomenų lapus ir pasirinkti tinkamą projekto komponentą. Neteisingai pasirinktos relės geriausiu atveju gali sukelti nesėkmingus projektus, o blogiausiu – gaisro pavojų. Suskirstysime tai į aiškų, žingsnis{2}}po-žingsnio procesą. Norint saugiai veikti, labai svarbu suprasti relės įtampos srovės vertę.

1 veiksmas: suderinkite ritės įtampą

Relės ritė yra gaidukas. Tai elektromagnetas, kuris įjungia jungiklį, kai yra įjungtas. Ritės įtampos specifikacija turi atitikti jūsų valdymo grandinės įtampą.

Jei valdote relę naudodami „Arduino“ arba „Raspberry Pi“, jums reikia relės su 5 V DC arba 3,3 V DC ritė. Automobilių darbui naudojami 12V DC ritės. Pramoninėse arba ŠVOK sistemose dažniausiai naudojamos 24 V kintamosios srovės arba 24 V nuolatinės srovės ritės. Neteisinga įtampa arba nesugeba įjungti relės, arba, jei per aukšta, akimirksniu sudegina ritę.

2 veiksmas: patikrinkite kontaktų įvertinimą

Tai yra svarbiausia saugos specifikacija. Kontakto reitingas apibrėžia didžiausią apkrovą, kurią relės vidinis jungiklis gali saugiai valdyti. Jis visada išreiškiamas kaip srovė ir įtampa, tiek kintamajai, tiek nuolatinei.

Pamatysite, kad jis parašytas taip: 10A @ 250V AC arba 30A @ 14V DC.

Pirmoji relė gali saugiai perjungti apkrovas iki 10 amperų esant ne aukštesnei kaip 250 voltų kintamajai įtampai. Antrasis valdo 30 amperų iki 14 voltų nuolatinės srovės. Visada rinkitės reles, kurių kontaktų įvertinimas yra žymiai didesnis nei numatoma apkrova. Ši saugumo riba yra labai svarbi.

3 veiksmas: supraskite kontaktinę formą

Kontaktinėje formoje aprašoma relės vidinio jungiklio konfigūracija. Dažniausiai pasitaikančios formos yra lengvai suprantamos.

SPST (vienas stulpas, vienas metimas):Tai yra pagrindinis įjungimo / išjungimo jungiklis. Jame yra du gnybtai apkrovai. Kai ritė įjungiama, jungiklis užsidaro ir sujungia du gnybtus. Tai tarsi standartinis šviesos jungiklis. Rasite SPST-NO (normaliai atidarytas) ir SPST-NC (normaliai uždarytas) versijas.

SPDT (vienas stulpas, dvigubas metimas):Tai yra perjungimo jungiklis. Jame yra trys apkrovos gnybtai: vienas bendras (COM) ir du kiti (A ir B). Kai relė stovi, bendras jungiasi prie vieno gnybto. Kai ritė įjungiama, jungiklis apsiverčia, o bendras prijungiamas prie kito gnybto. Tai naudinga nukreipiant srovę tarp dviejų skirtingų takų, pavyzdžiui, termostatuose perjungiant šildymą ir vėsinimą.

Dažni spąstai ir profesionalų patarimai

Dešimtmečių elektronikos projektavimo patirtis atskleidžia įprastas pradedančiųjų klaidas. To vengiant sutaupoma laiko, pinigų ir nusivylimų.

Įsiveržimo srovės ignoravimas

Daugelis apkrovų nenaudoja pastovios srovės. Varikliai, maitinimo šaltiniai ar didelės LED šviesos matricos gali turėti didžiulę įjungimo srovę milisekundėmis pirmą kartą įjungus. Šis šuolis gali būti 5–15 kartų didesnis už pastovios būsenos darbinę srovę. 100 -vatų šviesos diodų šviestuvas gali veikti mažesniu nei 1 amperu, bet jo įėjimas gali būti 10 amperų. Naudojant tik 5 amperų vardinę relę, ši pakartotinė įjungimo srovė gali fiziškai suvirinti relės kontaktus, todėl ji gali sugesti esant „įjungta“ padėčiai. Visada patikrinkite, ar duomenų lapuose nėra „Volframo“ ar „Įsiveržimo“ įvertinimų arba gerokai pervertinamos relės, skirtos variklio ar didelėms LED apkrovoms.

Paini AC ir DC reitingai

Tai yra kritinė saugos klaida. Kintamosios srovės relės kontaktų nominalioji vertė beveik visada yra daug didesnė nei nuolatinės srovės vardinė vertė esant tokiai pačiai įtampai. Relė, skirta 10A @ 250 V kintamoji srovė, gali būti skirta tik 0,5 A prie 125 V nuolatinės srovės.

Priežastis – fizika. Kintamosios srovės įtampa pro nulį praeina 120 kartų per sekundę (60 Hz sistemose). Šis nulio-kirtimas padeda užgesinti elektros lankus, kurie susidaro atsidarius relės kontaktams. DC įtampa yra pastovi; jis niekada nenukrenta iki nulio. Dėl to nuolatinės srovės lankus užgesinti daug sunkiau. Lankas gali išlikti, generuodamas didžiulę šilumą ir sunaikindamas relės kontaktus. Niekada nemanykite, kad kintamosios srovės vardiniai rodikliai taikomi nuolatinės srovės apkrovoms.

Neteisingo tipo pasirinkimas

Galiausiai visada grįžkite prie pagrindinio pasirinkimo: užfiksavimo ar ne-užfiksavimo.

Naudokite fiksavimo reles, kai reikia, kad būtų palaikomos nulinės energijos sąnaudos. Tai puikiai tinka baterijos-maitinamiems įrenginiams, energiją-taupančioms programoms ir, kaip matėme, be-neutralių išmaniųjų jungiklių.

Naudokite ne{0}}užfiksuojančias reles, kai būsenas reikia aktyviai valdyti arba atlikti trumpalaikius veiksmus. Tai numatytasis pasirinkimas daugeliui paprastų valdymo grandinių, kur mikrovaldikliai arba jungikliai nuolat tiekia maitinimą, kad išlaikytų įjungtas reles. Jis taip pat yra „saugus-saugus“ daugelyje dizainų, nes visada išsijungia, kai nutrūksta valdymo maitinimas.

Išvada: nuo išmaniųjų jungiklių iki pramoninės energijos

Pradėjome nuo paprasto klausimo apie technologiją be{0}}laidinių išmaniųjų jungiklių. Atsakymas – magnetinė fiksavimo relė – atrakino gilesnį supratimą apie tai, kaip sumani inžinerija sprendžia sudėtingas elektros problemas ir išsprendžia kritinę galios nutekėjimo problemą, dėl kurios kitu atveju tokie įrenginiai taptų neįmanomi. Tai nurodo, kokia relė naudojama išmaniųjų namų nulinio laido jungiklio programoms.

Išplėtėme savo požiūrį, lygindami specializuotas namų reles su labai skirtingais automobilių ir pramonės komponentais. Svarbiausia yra tai, kad taikymo aplinka diktuoja dizainą – nuo ​​automobilių relės atsparumo vibracijai iki neįtikėtino pramoninio relių ciklo.

Svarbiausia, kad šias žinias pavertėme praktiniais įgūdžiais. Suprasdami, kaip skaityti ir gerbti specifikacijas,{1}}ypač svarbius kontaktus įtampos ir srovės įvertinimus{0}}galite pereiti nuo teorijos prie saugaus ir sėkmingo taikymo.

Nesvarbu, ar dabar šalinate išmaniųjų namų įrenginių triktis, sujungiate projektus automobilius, ar tiesiog domitės nematomais komponentais, maitinančiais mūsų šiuolaikinį pasaulį, turite tvirtą pagrindą, kaip suprasti ir pasirinkti tinkamą relę bet kokiam darbui.

Paaiškintas relių vaidmuo automobilių apšvietimo sistemose

Tarpinės relės prijungimo būdas artumo jungiklio valdymo vadove

Kaip padalinti kietojo kūno{0}}relės įvesties ir išvesties schemą

Kaip prijungti dviejų{0}}laidų jutiklį prie tarpinės relės? Vadovas