8 (800) 350-30-16

Реле управления, коммутируемые от микросхем

Дата: / Категория: Интерфейсы / Автор: DOC_tr

Логично, что электроника становится полезной только в том случае, когда выполняет какие либо задачи, будь то обработка данных или управление различными приборами и системами. Как правило, логические схемы, построенные на микроконтроллерах, работают в низких напряжениях, а чтобы подключать нагрузку, необходимо обеспечить достаточную величину напряжения и силы тока на питающих электродах нагрузки. В этой ситуации приходят по помощь реле.

Как работает реле управления? Основные принципы

Принцип работы коммутационного (управляющего) оборудования, не зависимо от мощностей, условно можно разделить на варианты:

  • с электронным переключением (выполняется с использованием тиристоров и симисторов);
  • с переключателем на тиристоре или симисторе, но с применением опторазвязки (об этом написано ниже в статье);
  • на основе электромагнитного сердечника (индукционное реле с катушкой и втягивающим якорем);
  • с использование электромагнитного реле управляемом в свою очередь через контур опторазвязки.

Принцип работы каждого из перечисленных вариантов исполнения реле заключается в том, что на управляющие электроды подается низкое напряжение от логического элемента, при этом мощности сигнала достаточно, чтобы выполнить намагничивание катушки или открыть переход коммутирующего транзистора, который в свою очередь включает питающее напряжение на управляющий электрод тиристора или магнитную катушку реле. После того, как открыты p-n-p или n-p-n переходы транзистора, тиристора, симистора или намагничена катушка реле, выполняется замыкание или размыкание силовой цепи. По сути, модуль реле имеет две отдельные цепи, которые абсолютно никаким образом не имеют электрического соединения. Именно этот фактор позволяет без вреда для логических элементов выполнять управление цепями любой мощности. В среде радиолюбителей и просто горячих голов, силовой нагрузкой обычно выступает бытовая техника, а логические элементы применятся для создания управляющих сигналов от различных датчиков.

Немного деталей

Реле выпускаются на печатных платах, обычно уже укомплектованные отпирающим транзистором или тиристором. Поэтому их применение сводится лишь к тому, чтобы правильно выбрать параметры коммутирующей и коммутируемой цепей. Главное отличие таких сборок заключается в величине управляющего и управляемого напряжения и силы тока. Выпускаются сборки с большим диапазоном в характеристиках, поэтому под каждое устройство выбирается наиболее подходящий вариант с учетом силы пускового тока нагрузки, а также величины управляемого напряжения. Если логический элемент построен на микроконтроллерах Arduino, AVR, 8051, PIC, MSP430, DSP, TTL logic, ARM или других вариантах, то обычно выходное напряжение в таких схемах равно 5 В., под эту величину и разрабатываются конструкции коммутационных реле.

Принцип работы на примере электромагнитного реле без опторазвязки

Простая принципиальная схема коммутирующего устройства приведена на рисунке ниже

Принцип работы такой сборки заключается в том, что на входной электрод, от выхода логического модуля, подается управляющий сигнал (выделен красным квадратом). После этого транзистор VT1 открывается, так как на его базу подано напряжение отрицательной полярности (это условие работает для транзисторов p-n-p как оказано на схеме, для n-p-n перехода полярность управляющего сигнала противоположна). Так как переход коммутирующего транзистора открыт, через цепь магнитной катушки реле и эмиттер – коллектор переходы протекает управляющий электрический сигнал, выполняется намагничивание индуктивной части реле, и втягивается якорь, переключающих контакты цепи нагрузки (выделены красными квадратиками). Такое решение подходит для включения относительно невысоких нагрузок: освещения в доме, радиоуправляемых замков и т. д. Однако, для выполнения коммутации более высоких токов в цепях нагрузки, особенно это касается индуктивных приборов (электродвигатели открывающего устройства ворот, стиральной машины, обогревателей разного типа, включая бойлеры и т.д.), рекомендуется использовать управляющие системы с применением опторазвязки.

Опторазвязка на примере рабочей принципиальной рабочей схемы

Вот схема реле с использование опторазвязки

Принцип работы этого устройства отличается от предыдущего наличием опторазвязки в виде блока(DA), который состоит из управляющего фототранзистора, коммутирующим элементом в котором выступает световой поток от встроенного светодиода. Действие заключается в том, что при прохождении через светодиод сигнала низкого напряжения, управляющий n-p-n транзистор, отпирает переход коллектор-база и подает напряжение на базу более мощного транзистора, питающего магнитную катушку реле. Опторазвязка (использование светового потока от светодиода) позволяет разделить цепи питания катушки реле и управляющего сигнала, что особенно важно в случае, если нужно управлять большой нагрузкой с помощью слабых импульсов от логических элементов.

Где такие реле могут использоваться?

Сфера применения управляющих реле самая широкая, что позволяет на их основе строить практически любые механизмы и системы коммутации. Среди самых распространенных вариантов для радиолюбителей можно выделить:

  • управление бытовой техники, телевизором, микроволновкой, стиральной машиной и т. д.;
  • создание системы «умный дом», при большом желании возможно создание управляющей схемы, которая в свою очередь коммутировалась с мобильного устройства, планшета, или смартфона, используя для связи модули Wi-Fi передачи;
  • системы охранного назначения, включение освещения или сигнализации от датчиков движения;
  • автоматическое управление уличным освещением;
  • управление системами в автомобиле, включение подогрева двигателя, кондиционера и т. д.;
  • создание радиоуправляемых роботов и силовых установок, используемых в бытовых целях или сельском хозяйстве, к примеру, сборка простейшей системы радиоуправляемого открытия дверей или ворот.

Теги: #Arduino, #реле

Ваша оценка:

Рейтинг: 6.8 (Оценок: 3)

Комментарий:

Copyright © RobOM.ru 2016 г. Все права защищены