Что такое импульсное реле. Как устроено импульсное реле. Какой принцип работы импульсного реле. Какие бывают разновидности импульсных реле. Как подключить импульсное реле. Где применяются импульсные реле.
Что такое импульсное реле и для чего оно используется
Импульсное реле (также называемое бистабильным) — это электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей под действием кратковременных управляющих импульсов. Основное отличие от обычного реле заключается в том, что импульсное реле сохраняет свое состояние (включено или выключено) после снятия управляющего сигнала.
Основные преимущества использования импульсных реле:
- Возможность управления нагрузкой из нескольких мест с помощью кнопочных выключателей
- Экономия электроэнергии, так как реле не потребляет ток в установившемся режиме
- Уменьшение количества проводов при монтаже
- Возможность автоматизации и дистанционного управления
Наиболее распространенная область применения импульсных реле — управление освещением в жилых и офисных помещениях. Они позволяют включать и выключать свет из нескольких мест с помощью простых кнопочных выключателей, что повышает удобство и функциональность системы освещения.
Устройство и принцип работы импульсного реле
Конструктивно импульсное реле состоит из следующих основных элементов:
- Электромагнитная катушка
- Якорь с контактной группой
- Механизм фиксации (для электромеханических реле)
- Электронная схема управления (для электронных реле)
Принцип работы электромеханического импульсного реле заключается в следующем:
- При подаче короткого импульса на управляющий вход происходит срабатывание электромагнитной катушки
- Якорь притягивается к сердечнику катушки, переключая контактную группу
- Механизм фиксации удерживает якорь в новом положении после снятия управляющего импульса
- Для возврата в исходное состояние требуется подать еще один импульс
Электронные импульсные реле работают на основе триггерных схем, которые меняют свое состояние при каждом поступлении управляющего импульса. Это обеспечивает более высокое быстродействие и надежность по сравнению с электромеханическими аналогами.
Разновидности импульсных реле
Импульсные реле можно классифицировать по нескольким признакам:
По принципу действия:
- Электромеханические — с подвижными контактами и механизмом фиксации
- Электронные — на основе полупроводниковых элементов
По способу управления:
- Однокатушечные — одна обмотка для включения и выключения
- Двухкатушечные — отдельные обмотки для включения и выключения
По типу контактов:
- Нормально разомкнутые (NO)
- Нормально замкнутые (NC)
По номинальному току нагрузки:
- Маломощные — до 10А
- Средней мощности — 10-25А
- Мощные — свыше 25А
Выбор конкретного типа импульсного реле зависит от особенностей применения, требуемой нагрузочной способности и условий эксплуатации.
Схемы подключения импульсных реле
Рассмотрим несколько типовых схем подключения импульсных реле для управления освещением:
Схема с одним выключателем
Это простейшая схема для управления освещением с одного места:
- Фаза (L) подключается к входу реле
- Нейтраль (N) подводится к лампе
- Выход реле соединяется с лампой
- Кнопочный выключатель подключается между фазой и управляющим входом реле
Схема с несколькими выключателями
Для управления из нескольких мест используется параллельное подключение кнопочных выключателей:
- Фаза и нейтраль подключаются аналогично предыдущей схеме
- Кнопочные выключатели соединяются параллельно между собой
- Общий провод от выключателей подключается к управляющему входу реле
Схема с дополнительным реле
При необходимости управления мощной нагрузкой используется дополнительное силовое реле:
- Импульсное реле подключается по стандартной схеме
- Выход импульсного реле соединяется с катушкой силового реле
- Силовые контакты реле коммутируют нагрузку
При монтаже важно соблюдать правила электробезопасности и использовать провода соответствующего сечения.
Применение импульсных реле в системах автоматизации
Импульсные реле находят широкое применение не только в бытовых системах освещения, но и в промышленной автоматике:
- Управление производственным оборудованием
- Системы сигнализации и оповещения
- Автоматизация инженерных систем зданий
- Железнодорожная автоматика
- Системы «умный дом»
Их использование позволяет создавать гибкие системы управления с возможностью дистанционного контроля и программирования режимов работы. Современные электронные импульсные реле часто интегрируются в сложные системы автоматизации на базе программируемых логических контроллеров.
Преимущества и недостатки импульсных реле
Рассмотрим основные плюсы и минусы использования импульсных реле:
Преимущества:
- Экономия электроэнергии за счет отсутствия постоянного потребления тока
- Возможность управления из нескольких мест
- Простота монтажа и экономия на проводке
- Высокая надежность и долговечность
- Совместимость с системами автоматизации
Недостатки:
- Более высокая стоимость по сравнению с обычными реле
- Ограниченный ресурс переключений для электромеханических моделей
- Возможность ложных срабатываний при электромагнитных помехах
- Необходимость использования специальных кнопочных выключателей
Несмотря на некоторые недостатки, преимущества импульсных реле делают их незаменимыми во многих сферах применения, особенно в современных системах управления освещением и автоматизации зданий.
устройство, принцип работы, схемы подключения
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.
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).
Рис. 1. Пример устройства импульсного релеПростейший 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):
Рис. 2. Принцип работы реле РИО-1В 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):
Рис. 3. Временная диаграмма РИО-1Как видите на рисунке выше, способы включение и отключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:
- 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.
- 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.
- 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.
- На этом периоде включение производится за счет подачи сигнала на ввод Y. А подачей импульсного сигнала на Y2 контакты коммутатора размыкаются.
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).
Рисунок 4. Электронное и электромеханическое релеПервый 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.
Рис. 5. Простейшая схема подключения ИРКак 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.
Рис. 6. Схема подключения на две группы потребителейКак 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.
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.
Рис. 8. Характеристики релеПрименение
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:
- Игловский И. Г., Владимиров Г. В. «Справочник по слаботочным электрическим реле» 1984
- Филипчеико И, П., Рыбин Г. Я. «Электромагнитные реле» 1968
- Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
- Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975
- Оболенцев Ю.Б., Гиндин Э.Л. «Электрическое освещение общепромышленных помещений» 1990
Как подключить импульсные реле (бистабильные)
Установка импульсного реле, помогает управлять процессом включения и отключения освещения в нескольких местах.
Изделие не является источником постоянного потребления электроэнергии. Ему достаточно только получить импульс для дальнейших коммутационных действий. Они будут сохраняться и изменятся с наступлением следующего сигнала. С его помощью вы сможете одновременно включать и выключать свет, как минимум в 2-х помещениях, расположенных вдалеке друг от друга.
Устройство гарантирует экономию:
- Электроэнергии
- Длины и сечения провода, кабеля, используемого при электропроводке
- Денежных средств
- Времени, потраченного на хождение
Оно понадобится при обустройстве «умного дома», способно повысить производительность труда на предприятиях и создать дополнительные удобства обслуживающему персоналу.
Основные элементы бистабильного реле
На смену громоздких реле с электромагнитной катушкой и пластины для переключения контактов, пришли электронные образцы. В основе схемы бистабильного реле, лежит компактное программируемое устройство, состоящее из микроконтроллера и таймера времени. Они находится внутри крепкого пластикового корпуса. На лицевой части корпуса, расположены механические элементы настройки, светодиодная индикация и крепежные винты.
Действия при монтаже импульсного реле
Для подключения электронного импульсного реле, требуется:
- Наличие индикатора напряжения, отвертки с изолирующей ручкой, стриппера, или обыкновенного канцелярского ножа
- Найти подвод фазы
- Произвести отключение питающей сети и проверить отсутствие напряжения.
- Установить изделие на DIN-рейку
- Определиться с расположением посадочных площадок входа фазового питания, нулевого провода, выходов на ламповою нагрузку и выключателей
- Зачистить, развести под зажимы и закрепить оголенные провода, исходя из имеющейся на корпусе, схемы подключения импульсного бистабильного реле
- Подать напряжение
Проверку производят путем включения любого клавишного выключателя, подсоединенного в параллель к реле. Выключение должно произойти практически мгновенно, через 2 секунды или раньше.
Несколько дельных советов по использованию импульсных реле
Используйте медный провод для подключения с сечением не более 0,25 мм2. Изделие предназначено для внутренней и наружной установки. Однако не стоит его монтировать на открытом воздухе, если температура зимой опускается ниже -25°С. В условиях повышенной влажности, следует его устанавливать в щиток со степенью защиты от IP 44 и выше.
Подробная инструкция на автоматическое электронное реле импульсов, прилагается в паспорте на продукцию.
|
Блокировочное реле представляет собой двухпозиционный переключатель с электрическим приводом. Он управляется двумя переключателями или датчиками мгновенного действия, один из которых «устанавливает» реле, а другой «сбрасывает» реле. Фиксирующее реле сохраняет свое положение после того, как исполнительный переключатель был отпущен, поэтому оно выполняет основную функцию памяти.
Для реле с механической блокировкой нажмите здесь .
|
Цифровое импульсное реле — Electronics-Lab.
comВведение
Во-первых, реле похоже на переключатель катушки. Этот переключатель активируется, когда на катушку подается электричество. В обычном реле электричество должно непрерывно подаваться на катушку для поддержания контактов, но импульсное реле «запоминает» и требует только кратковременной подачи электричества. Другими словами, подайте импульс электричества на катушку, чтобы включить контакты реле, подайте другой импульс электричества, чтобы отключить контакты реле.
Итак, импульсное реле используется для включения лампы с помощью кнопок, а не тумблеров. Что действительно удобно, так это параллельное подключение нескольких кнопок мгновенного действия и размещение их в разных местах. Я могу включить лампу в одной комнате и выключить ее в другой комнате, потому что электричество на лампу подавало реле, а не выключатель.
Описание
Цифровое импульсное реле представляет собой электронную схему, полностью имитирующую все функции импульсного реле с храповым механизмом: первое нажатие на кнопку включает реле, второе нажатие выключает его, реле включается загорается операционная. Особенность этой схемы в том, что ее можно использовать в централизованной системе домашней автоматизации. Еще одним преимуществом является более низкая цена по сравнению с импульсным реле с храповым механизмом. Цифровое импульсное реле невосприимчиво к электрическим помехам, связь между кнопками и цепью может быть обеспечена неэкранированным кабелем любой длины.
Схема
Эта цепь управляет освещением комнаты. Основным компонентом схемы является микросхема IC1 (CD4017). Кнопки номерные подключаются штатной проводкой к цепи. Вся цепь разделена оптопарой, что означает, что цепь невосприимчива к электрическим помехам, которые могут возникнуть на кабеле, соединяющемся с кнопками.
Сначала нажатие любой кнопки заземляет вход оптопары. Выходной сигнал оптопары усиливается транзистором Q1 (BC557) вместе с цепью C1, R3, R4. Усиленный сигнал представляет собой атаку на тактовый контакт 14 декадного счетчика IC1 (CD4017), счетчик увеличивается на 1, на контакте 2 устанавливается высокий уровень, а реле включается. Транзистор Q2 (2N2222), подключенный к контакту 2 IC1, управляет 12-вольтовым реле. Диод 1N4004 (D1) работает как обратный диод. LED1 показывает состояние ВКЛ/ВЫКЛ.
При нажатии любой кнопки IC1 увеличивается на 1, на контакте 2 устанавливается низкий уровень, реле выключается, а на контакте 4 устанавливается высокий уровень. Если мы подключим диод D2, контакт 4 к контакту сброса CD4017, счетчик вернется в исходное состояние и будет готов к еще одному нажатию кнопки, чтобы включить реле.
Компонент C2 – R6 удерживает вывод сброса в положении +12 В, когда цепь находится под напряжением, пока на C2 не будет установлено напряжение 12 В.
От коллектора транзистора Q2 — ВХОД/ВЫХОД для использования в системе микроконтроллера (пульт дистанционного управления GSM, управление WEB и т. д.). При использовании в качестве входа система микроконтроллера может подключаться к коллектору GND Q2, и реле включается. Или коллектор используется как ВЫХОД, сигнал получен, скажем, системой микроконтроллера, если реле включено или выключено.