Содержание

Электромагнитные реле управления | Онлайн журнал электрика

Реле́ — электронный аппарат, созданный для коммутации электронных цепей (скачкообразного конфигурации выходных величин) при данных конфигурациях электронных либо не электронных входных величин.

Релейные элементы (реле) находят обширное применение в схемах управления и автоматики, потому что с помощью их можно управлять большенными мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; делать логические операции; создавать функциональные релейные устройства; производить коммутацию электронных цепей; фиксировать отличия контролируемого параметра от данного уровня; делать функции запоминающего элемента и т. д.

1-ое реле было придумано янки Дж. Генри в 1831 г. и базировалась на электрическом принципе деяния, необходимо подчеркнуть что 1-ое реле было не коммутационным, а 1-ое коммутационное реле придумано янки С. Бризом Морзе в 1837 г. которое в последствии он использовал в телеграфном аппарате. Слово реле появилось от британского relay, что означало смену вялых почтовых лошадок на станциях либо передачу эстафеты (relay) вялым спортсменом.

Систематизация реле

Реле классифицируются по разным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они делают в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электронные, механические, термические, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При всем этом необходимо подчеркнуть, что реле может реагировать не только лишь на значение определенной величины, да и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) либо на скорость конфигурации входной величины.

Устройство реле

Реле обычно состоит из 3-х главных многофункциональных частей: воспринимающего, промежного и исполнительного.

Воспринимающий (первичный) элемент принимает контролируемую величину и конвертирует её в другую физическую величину.

Промежный элемент ассоциирует значение этой величины с данным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент.

Исполнительный элемент производит передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть очевидно выраженными либо объединёнными вместе.

Воспринимающий элемент зависимо от предназначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь разные выполнения, как по принципу деяния, так и по устройству. К примеру, в реле наибольшего тока либо реле напряжения воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, в реле давления – в виде мембраны либо сильфона, в реле уровня – в вице поплавка и т.д.

По устройству исполнительного элемента реле разделяются на контактные и бесконтактные.

Контактные реле действуют на управляемую цепь при помощи электронных контактов, замкнутое либо разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить либо полное замыкание либо полный механический разрыв выходной цепи.

Бесконтактные реле действуют на управляемую цепь оковём резкого (скачкообразного) конфигурации характеристик выходных электронных цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) либо конфигурации уровня напряжения (тока).

Свойства реле

Главные свойства реле определяются зависимостями меж параметрами выходной и входной величины.

Различают последующие главные свойства реле.

1. Величина срабатывания Хср реле – значение параметра входной величины, при которой реле врубается. При Х

2. Мощность срабатывания Рср реле – малая мощность, которую нужно подвести к воспринимающему органу для перевода его из состояния покоя в рабочее состояние.

3. Управляемая мощность Рупр – мощность, которой управляют коммутирующие органы реле в процессе переключении. По мощности управления различают реле цепей малой мощности (до 25 Вт), реле цепей средней мощности (до 100 Вт) и реле цепей завышенной мощности (выше 100 Вт), которые относятся к силовым реле и именуются контакторами.

4. Время срабатывания tср реле – просвет времени от подачи на вход реле сигнала Хср до начала воздействия на управляемую цепь. По времени срабатывания различают обычные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени. Обычно для обычных реле tср = 50…150 мс, для быстродействующих реле tср 1 с.

Принцип деяния и устройство электрических реле

Электрические реле, благодаря обычному принципу деяния и высочайшей надежности, получили самое обширное применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок. Электрические реле делятся на реле неизменного и переменного тока. Реле неизменного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле идиентично реагируют на неизменный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, а поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала.

Работа электрических реле базирована на использовании электрических сил, возникающих в железном сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле устанавливаются на основании и запираются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластинка) с одним либо несколькими контактами. Напротив их находятся надлежащие парные недвижные контакты.

В начальном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает либо размыкает контакты зависимо от конструкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает якорь в начальное положение. В некие модели, могут быть интегрированы электрические элементы. Это резистор, присоединенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, либо (и) конденсатор, параллельный контактам для понижения искрения и помех.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Другими словами реле на самом деле делают роль усилителя тока, напряжения и мощности в электронной цепи.

Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока определенной частоты, другими словами главным источником энергии является сеть переменного тока. Конструкция реле переменного тока припоминает конструкцию реле неизменного тока, только сердечник и якорь делаются из листов электротехнической стали, чтоб уменьшить утраты на гистерезис и вихревые токи.

Плюсы и недочеты электрических реле

Электрическое реле обладает рядом преимуществ, отсутствующих у полупроводниковых соперников:

  • способность коммутации нагрузок мощностью до 4 кВт при объеме реле наименее 10 см3;
  • устойчивость к импульсным перенапряжениям и разрушающим помехам, появляющимся при разрядах молний и в итоге коммутационных процессов в высоковольтной электротехнике;
  • исключительная электронная изоляция меж управляющей цепью (катушкой) и контактной группой — последний эталон 5 кВ является труднодоступной мечтой для подавляющего большинства полупроводниковых ключей;
  • маленькое падение напряжения на замкнутых контактах, и, как следствие, маленькое выделение тепла: при коммутации тока 10 А малогабаритное реле суммарно рассеивает на катушке и контактах наименее 0,5 Вт, в то время как симисторное реле дает в атмосферу более 15 Вт, что, во-1-х, просит насыщенного остывания, а во-2-х, ухудшает парниковый эффект на планетке;
  • экстремально малая стоимость электрических реле по сопоставлению с полупроводниковыми ключами

Отмечая плюсы электромеханики, отметим и недочеты реле: малая скорость работы, ограниченный (хотя и очень большой) электронный и механический ресурс, создание радиопомех при замыкании и размыкании контактов и, в конце концов, последнее и самое противное свойство — трудности при коммутации индуктивных нагрузок и высоковольтных нагрузок на неизменном токе.

Типовая практика внедрения массивных электрических реле — это коммутация нагрузок на переменном токе 220 В либо на неизменном токе от 5 до 24 В при токах коммутации до 10–16 А. Обыкновенными нагрузками для контактных групп массивных реле являются нагреватели, маломощные электродвигатели (к примеру, вентиляторы и сервоприводы), лампы накаливания, электромагниты и остальные активные, индуктивные и емкостные потребители электронной мощности в спектре от 1 Вт до 2–3 кВт.

Поляризованные электрические реле

Разновидностью электрических реле являются поляризованные электрические реле. Их принципное отличие от нейтральных реле состоит в возможности реагировать на полярность управляющего сигнала.

Самые всераспространенные серии электрических реле управления

Реле промежуточное серии РПЛ. Реле созданы для внедрения в качестве девайсов изделий в стационарных установках, в главном в схемах управления электроприводами при напряжении до 440В неизменного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Реле применимы для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки ограничителем ОПН либо при тиристорном управлении. По мере надобности на промежуточное реле может быть установлена одна из приставок ПКЛ и ПВЛ. Номинальный ток контактов – 16А

Реле промежуточное серии РПУ-2М. Реле промежные РПУ-2М созданы для работы в электронных цепях управления и промышленной автоматики переменного тока напряжением до 415В, частоты 50Гц и неизменного тока напряжением до 220В.

Реле серии РПУ-0, РПУ-2, РПУ-4. Реле делаются с втягивающими катушками неизменного тока на напряжения 12, 24, 48, 60, 110, 220 В и токи 0,4 — 10 А и втягивающими катушками переменного тока — на напряжения 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 и токаи 1 — 10 А. Реле РПУ-3 с втягивающими катушками неизменного тока — на напряжения 24, 48, 60, 110 и 220 В.

 

Реле промежуточное серии РП-21 созданы для внедрения в цепях управления электроприводами переменного тока напряжением до 380В и в цепях неизменного тока напряжением до 220В. Реле РП-21 оснащаются розетками под пайку, под дин. рейку либо под винт.

 

Главные свойства реле РП-21. Спектр напряжений питания, В: неизменного тока — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 переменного тока частоты 50 Гц — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 переменного тока частоты 60 Гц — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Номинальное напряжение цепи контактов, В: реле неизменного тока — 12…220, реле переменного тока — 12…380 Номинальный ток — 6,0 А Количество контактов замык. / размык. / перекл. — 0…4 / 0…2 / 0…4 Механическая износостойкость — более 20 млн. циклов.

Огромное распространение в системах автоматики станков, устройств и машин получили электрические реле неизменного тока серии РЭС-6 в качестве промежного реле напряждением 80 — 300 В, коммутируемый ток 0,1 — 3 А

В качестве промежных используются также электрические реле серийРП-250, РП-321, РП-341, РП-42 и ряд других, которые могут употребляться и как реле напряжения.

Как избрать электрическое реле

Рабочие напряжения и токи в обмотке реле должны находится в границах допустимых значений. Уменьшение рабочего тока в обмотке приводит к понижению надежности контактирования, а повышение к перегреву обмотки, понижению надежности реле при максимально-допустимой положительной температуре. Нежелательна даже краткосрочная подача на обмотку реле завышенного рабочего напряжения, потому что при всем этом появляются механические перенапряжения в деталях магнитопровода и контактных групп, а электронное перенапряжение обмотки при размыкании ее цепи может вызвать пробой изоляции.

При выборе режима работы контактов реле нужно учесть значение и род коммутируемого тока, нрав нагрузки, полное количество и частоту коммутации.

При коммутации активных и индуктивных нагрузок более томным для контактов является процесс размыкания цепи, потому что при всем этом из-за образования дугового разряда происходит основной износ контактов.

Герконы и герконовые реле

Электрические контакторы

Катушки электронных аппаратов

Как произвести перемотку обмоток катушек электронных аппаратов на другой род тока

Путные и конечные выключатели

Модульные электронные аппараты

Коммутационные аппараты ручного управления. Рубильники

Пакетные выключатели и тумблеры

Высоковольтные разъединители

Систематизация электронных аппаратов

 

elektrica.info

Импульсное реле для управления освещением — схема бистабильного реле

Как управлять лампой из нескольких местах, да ещё и используя обычные кнопки вместо клавишных переключателей? Для того, чтобы это работало, нужно иметь импульсное (бистабильное) реле. В некоторых источниках его называют импульсным, в некоторых бистабильным, так что оба названия подходящие — выбирайте какое нравится.

С помощью схемы состоящей из бистабильного реле плюс любого количества кнопок (типа как от звонка) можно управлять освещением из любого количества мест. Такое дело нужно в длинных коридорах, помещениях где есть возможность входа в комнату с двух сторон, в спальнях где основной свет можно зажечь как у двери, так и у кровати.

Структурная схема бистабильного реле

Принцип работы импульсного реле показан на анимированом рисунке (присмотритесь к нему внимательно):

  1. Фазовый потенциал ( L ) идёт как на кнопу, так и на реле.
  2. Когда используем кнопку ( S1 ), чтобы подать потенциал на реле, оно замыкает внутренний контакт реле и подает питание для лампы, даже если кнопка ( S1 ) будет отпущена.
  3. Последующая подача на реле потенциала с помощью кнопки отключит лампу до тех пор, пока кнопка не будет нажата снова.
  4. И лампа, и реле должны быть подключены к нейтральному ( N ) проводу, чтобы все функционировало так, как должно.

Схема простого подключения

В простейшей схеме есть одна кнопка и бистабильное реле, расположенное с этой кнопкой. Такая система имеет смысл только тогда, когда реле может управляться из другого источника, например, с помощью пульта дистанционного управления или центральной системы управления (элемент умный дом).

  1. Сетевое питание 220V подключено к клемме ( L ) кнопки ( S1 ).
  2. Электрический потенциал от клеммы ( L ) передается непосредственно на клемму реле ( 1 ) ( PB ). Потенциал от этого провода будет передаваться на лампу при работе реле.
  3. Соединяем нейтральные ( N ) и защитные ( PE ) провода за пределами кнопки ( P1 ). Защитный провод ( PE ) подключается к клемме PE в лампе, а нейтральный провод — к клемме N лампы и к клемме ( A2 ) реле.
  4. Когда кнопка используется для индикации потенциала на клемме ( A1 ) реле, то реле соединяет клеммы ( 1 ) и ( 2 ) вместе с контактом, и лампа включается. После отпускания кнопки контакт останется замкнут, поэтому лампа останется включенной.
  5. Изменение произойдет когда кнопка снова будет нажата и реле отключит контакт разорвав соединение между клеммами ( 1 ) и ( 2 ).

Управление реле из двух мест

Электрический потенциал от фазового провода ( L ) передается на клемму ( 2 ) кнопки ( S1 ), как при нажатии кнопки ( S1 ), так и ( S2 ). Внутри на схеме вы видите символ катушки, который управляет контактом реле, когда мы подаем напряжение на клеммы ( A1 ) и ( A2 ).

Таким образом мы можем прикрепить любое количество кнопок для независимого управления светом из разных мест. Если вы хотите добавить дополнительный элемент управления из другого места, просто введите в цепь еще одну кнопку и подключите её параллельно к любой другой кнопке, которая управляет этой лампой, или непосредственно к реле.

Бистабильное реле на две кнопки

Теперь возьмём бистабильное реле, которое может быть установлено вне коробки, например, в домашнем коммутационном аппарате. Так что вот для изучения еще одна схема подключения.

Это по-сути то же, что и в предыдущем рисунке, изменилась только форма реле.

Как выглядит импульсное реле

Вот тестовая система. Кнопка звонка будет установлена ​​в коробе и подключена к бистабильному реле. С правой стороны реле установлены 3 независимых электрических соединителя, соединяющих фазные, нейтральные и защитные провода. В данный момент к ним подключен шнур питания.

  • Клеммы ( A1 ) и ( A2 ) управления.
  • Клеммы ( 2 ) и ( 1 ), к которым подключаем шнур питания и фазовый провод к лампе.
  • В центральной части реле черная кнопка, которая может быть нажата вручную без контактных кнопок звонка, подключенных проводами.

Практическое подключение реле

Перед началом работ обязательно отключаем напряжение в электро цепи и проверяем с помощью тестера наличие потенциала 220 В на проводах, с которыми будем работать.

Подключите кабель питания ( 2 ) к разъему фазного провода.

Между коробом и реле проведем двухпроводный кабель. Коричневый провод подключим к разъему, чтобы могли нажать внешнюю кнопку.

Второй провод — синий, на нем будет потенциал. Подключим его к управляющему контакту ( A2 ) реле.

Следующий шаг — соединить зажим ( A1 ) с разъемом нейтрального провода, а также подключить провода к лампе. Проводники и защита нейтрали подключаются к соответствующим разъемам, а коричневый провод (фаза) к клемме ( 1 ) реле так, чтоб оно работало получая потенциал, подаваемый на зажим ( 2 ).

Соединение кнопки классическое. Подключите шнур питания к клемме ( L ) и к клемме ( 2 ) провода, с помощью которого передадим короткие импульсы управления реле.

Затем присоединяем к схеме еще одну кнопку. Для этого проведем двухпроводный кабель между двумя коробками.

Во второй можем установить кнопку звонка с подсветкой чтоб видеть изменения потенциала на ней. Метод подключения аналогичен. Соединяем провода по цвету также, как и в первой кнопке.

Всё готово — понажимайте и проверьте работу тестовой системы.

Вопросы и практические советы

Имеет ли значение, какой терминал (A1) или (A2) будет подключать провод фазы управления?

Не имеет значения. Для катушки реле разница в потенциале важна на уровне 220 В, если один провод (который нейтраль) прикрутить к одному терминалу, а фазовый провод (на котором есть потенциал) к другому — между ними будет нормальное напряжение и реле заработает.

Может ли отличаться напряжение на клеммах управления (A1, A2) и на контактных клеммах (1, 2)?

Да. Каждое реле предназначено для определенного управляющего напряжения. В нашем случае это 220 В ( A1, A2 ). Контакт, соединяющий клеммы ( 1, 2 ), является так называемым беспотенциальным. Любой потенциальный уровень задается на терминале ( 1 ), он будет передан на терминал ( 2 ), когда контакт закроется.
Благодаря этому мы можем, например, управлять цепью питания 12 В с кнопками, которые передают управляющий сигнал 220 В.

Каждое бистабильное реле подключается так же?

Да, но всегда проверяйте схему подключения и руководство по эксплуатации, прежде чем приступать к сборке. Не каждый производитель использует ту же методологию, количество соединений и стандарт описания. Однако обозначение терминалов ( A1 ) и ( A2 ) популярно практически для всех реле.

Можно даже собрать реле с беспроводным управлением, где можно управлять освещением как с кнопки, так и с помощью радио пульта дистанционного управления.

В общем управление светом с помощью бистабильного реле, безусловно, стоит рассмотреть. С точки зрения управления из большего числа мест, это более простое решение, чем классическое (клавишными переключателями). К тому же оно имеет большие возможности по беспроводному контролю.

Загрузка…

2shemi.ru

Управление электромагнитным реле




⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 11Следующая ⇒

 

Автор Белов А. В.

01.05.2008 г.

 

В данной статье рассказывается как микроконтроллер может управлять внешней нагрузкой при помощи электромагнитного реле.

 

При конструировании устройств на микроконтроллерах часто возникает необходимость управления различными внешними устройствами посредством включения и выключения напряжения питания. Причем напряжение питания и ток потребления таких устройств могут меняться в самых широких пределах. Универсальным способом управления подобными устройствами является электромагнитное реле. В настоящее время в продаже появились малогабаритные реле с довольно не плохими параметрами. Сегодня реле могут коммутировать нагрузку в цепи до 220 вольт при токе до 10 ампер и выше. Обмотка реле обычно расчитана на напряжение 12В и потребляет ток всего 40 мА. Это позволяет использовать для его управления ключ на маломощном транзисторе. Например на широко распространенном КТ315. Можно взять импортный BC547. Схема подключения реле к микроконтроллеру приведена на следующем рисунке:

 

 

Схема подключения реле

 

Для того, что бы включить нагрузку микроконтроллер выставляет на своем выходе (в данном случае на выходе PB4) сигнал логической единицы. Напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора. Танзистор открывается и реле срабатывает. Его контакты замыкают цепь нагрузки. Для отключения нагрузки микроконтроллер выставляет на своем выходе сигнал логического нуля. На базе VT1 напряжения снижается до нуля. Транзистор закрывается и реле отключается. Диод VD1 служит для защиты схемы от напряжения самоиндукции, которое возникает в обмотке реле при снятии с нее напряжения. Резистор R2 нужен для более надежного закрывания транзистора VT1.

 

В то время, как микроконтроллер питаетя от стабилизированного источника +5В, ключ и реле получает питание от нестабилизированного напряжения +12В. Это напряжение снимается с того же выпрямителя но до стабилизатора. Подробнее смотрите в статье “Схема блока питания”.


 

 

Схема блока питания

 

Автор Белов А. В.

30.04.2008 г.

 

В этой статье рассматривается схема стабилизированного блока питания, которая может использоваться для питания простого микропроцессорного устройства.

 

Как известно, для питания цифровых микросхем необходимо стабилизированное напряжения 5В. Заметим, что современные микроконтроллеры способны работать в широком диапазоне питающих напряжений. Обычно от 3 до 6 вольт. Главное требование, что бы напряжение было стабилизированное. То есть не менялось при изменении нагрузки. Однако, обычно любое микропроцессорное устройство кроме cамого микроконтроллера содержит ряд других микросхем, которые обычно более требовательны к напряжению питания. Поэтому правильнее всего, если нет каких нибудь специальных причин, выбирать напряжение питания +5В. Такое напряжение питания широко используется в электронной технике. Поэтому промышленность давно уже наладила производство специальных микросхем – стабилизаторов напряжения. Для большинства применений подойдет микросхема 7905 или ее отечественный аналог КРЕН5. Ниже на рисунке приведена схема блока питания, который расчитан на питание практически любого устройства на микроконтроллерах.

 

 

Схема блока питания

 

Трансформатор T1 понижает сетевое напряжение до требуемой величины (примерно 8…9 вольт). Выпрямитель VD1 выпрямляет его. Предварительный фильтр C1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения и в результате на вход стабилизатора DA1 поступает постоянное нестабилизированное напряжение примерно равное 12 В. С выхода стабилизатора стабилизированное напряжение 5В поступает на выход (на питание цифровых цепей микроконтроллерного устройства. Нестабилизированное напряжение +12В так же поступает для питания некоторых цепей микроконтроллерного устройства. Обычно это силовые цепи, не требующие стабилизации напряжения: светодиоды, реле и т.п. Подключение таких цепей до стабилизатора существенно разгружает микросхему DA1 облегчает ее тепловой режим, повышает надежность и увеличивает КПД. Дополнительный фильтр С2, С3 служит для подавления помех по питанию. Причем электролит C3 служит для подавления низкочастотных помех, а керамический конденсатор C2 подавляет высочастотные помехи.



 

Кроме собственно цепей питания приведенная схема содержит специальные цепи, позволяющие получать сигнал, синхронный с частотой сетевого напряжения. Такой сигнал может подаваться на компаратор, входящий в состав многих микроконтроллеров и позволяет реализовать алгоритмы управления тиристорными либо оптодинисторными ключами для плавной регулировки мощности на нагрузке. В таких алгоритмах процессор отсчитывает необходимую задержку от начала текущего полупериода сетевого напряжения и по истечении этой задержки включает тиристор. В конце полупериода, когда мгновенное напряженияе переходит через ноль, тиристор закрывается и микроконтроллер отсчитывает очередную задержку. Изменяя время задержки можно изменять длительность импульсов, поступающих на нагрузку и тем самым изменять мощность, отдаваемую в эту нагрузку.

 

Подробнее об этом можно прочитать в статье “Управление тиристором” и в статье “Управление оптодинистором”.

 

Подключение светодиодов

Автор Белов А. В.

01.05.2008 г.

 

В этой статье рассказывается, как подключать индикаторы на одиночных светодиодах к микроконтроллеру.

 

Ни одно устройство на основе микроконтроллера не обходится без световых индикаторов. В качестве одиночных светоизлучателей удобнее всего использовать светодиоды. Современные микроконтроллеры (в частности микроконтроллеры серии AVR) имеют достаточно мощные выходные схемы. Они рассчитаны на выходной ток до 40 мА. Этого вполне достаточно для непосредственного подключения одного маломощного светодиода. На следующем рисунке показано, как можно подключить светодиод к выходу микроконтроллеру.

 

 

Непосредственное подключение светодиода

 

Простой маломощный светодиодный индикатор – это самый распространенный способ индицирования. Именно такие индикаторы мы видим на подавляющем большинстве конструкций. Однако, иногда к микроконтроллеру необходимо подключить более мощные светодиоды. Это светодиоды повышенной яркости свечения или светодиоды большой площади излучения. В том случае, когда ток потребления светодиода превышает 40 мА, применяется электронный ключ на транзисторе. Ниже приводится схема подобного подключения.

 

 

Подключение при помощи электронного ключа

 

При использовании транзистора КТ315 можно подключать светодиод с током потребления до 100 мА. Если нужно подключить светодиод с еще большим током потребления, то необходимо подобрать другой, более мощный транзистор.

 

Подключение кнопок

Автор Белов А. В.

01.05.2008 г.

 

В данной статье освещаются вопросы подключения к микроконтроллеру различных кнопок и клавиш.

 

Рис. 1.

 

Практически ни одна микропроцессорная система не обходится без кнопок, клавиш, концевых контактов и тому подобных элементов коммутации. Любое подобное коммутационное устройство – это просто пара контактов, которые замыкаются при нажатии на клавишу (кнопку) или при другом механическом воздействии. Например, при срабатывании концевого выключателя управляемого механизма. Поэтому подключение любого вышеописанного устройства сводится к подключению к микроконтроллеру пары контактов. Микроконтроллеры серии AVR довольно неплохо приспособлены для работы именно с кнопками. Каждый из выводов каждого порта имеет специальные средства, облегчающие подключение внешних контактов.

 

На рисунке 1 показан типовой способ подключение пары контактов к порту микроконтроллера. Рассмотрим подробнее принцип работы этой схемы. Но прежде мы должны вспомнить, что любой из выводов любого порта может работать в одном из двух режимов: либо как вход, либо как выход. Естественно, в нашем случае соответствующий вывод должен быть переведен в режим входа. В этом режиме имеется возможность программным путем при необходимости подключать к любой внешней линии внутренний резистор нагрузки. На рисунке 1 этот резистор обозначен R. Этот резистор специально введен для того, что бы работать с внешними контактами. При создании программы для всех входов, к которым подключены контакты, не забудьте предусмотреть команды, включающие этот резистор. Если же вход предназначен для других целей, то скорее всего резистор необходимо отключить. Электронный ключ, который программно включает и отключает внутренний резистор нагрузки условно показан на рисунке 1 и обозначен как K.

 

И так, вывод порта запрограммирован как вход, внутренний резистор нагрузки включен. Если внешние контакты K1 разомкнуты, то на входе присутствует напряжение, близкое к напряжению питания, которое поступает через резистор R. При считывании информации из порта в данном разряде будет логическая единица. Если же контакты замкнуть, то линия порта будет замкнута на общий провод. Напряжение на входе станет равным нулю. При считывании информации в данном разряде порта появится ноль. Таким образом считывая информацию из порта и анализируя значение соответствующего разряда микроконтроллер всегда может определить, замкнуты контакты или нет. Если разряд равен нулю – контакты замкнуты, единице – разомкнуты.

 

Указанным выше образом можно подключить отдельную пару контактов при желании ко всем выводам всех портов. Однако такой подход не назовешь рациональным. Кроме клавиш к портам микроконтроллера должны подключаться и другие устройства: индикаторы, реле, датчики, последовательные каналы связи и многое другое. Поэтому, для экономии выводов и для упрощения схемы применяют матрицы клавиш. Схема типичной матрицы из 16 клавиш приведена на рисунке 2.

 

Рис. 2.

 

Для подключения матрицы используется весь порт PB микроконтроллера и еще две линии порта PD. Как видно из схемы каждый из выводов порта PB подключен сразу к двум кнопкам. Например, вывод PB0 подключен к кнопке S1 и S9. Вывод PB1 к S2 и S10 и так далее. Второй контакт каждой кнопки подключен к одной из линий PD5 или PD6. В результате образуется матрица. Она напоминает решетку. Два вертикальных провода и восемь горизонтальных. В каждом пересечении этих проводов вставлено по кнопке.

 

Как же работает эта матрица. Для правильной работы необходимо все выводы порта PB перевести в режим входов и включить для каждого из этих входов внутренний нагрузочный резистор. А два вывода порта PD (PD5 и PD6) нужно перевести в режим выходов. Для того, что бы считать состояние кнопок микроконтроллер должен сначала подать на выход PD6 сигнал логического нуля, а на выход PD5 сигнал логической единицы. Затем он должен прочитать байт из порта PB. Этот байт будет содержать информацию о состоянии кнопок S1…S8. Каждый бит будет отвечать за свою кнопку. Нулевой бит (PB0) за кнопку S1, первый бит (PB1) за кнопку S2 и т.д. Если кнопка нажата, то в соответствующем разряде будет ноль, если не нажата – единица. После анализа нажатия первой половины кнопок, микроконтроллер должен установить на выходе PD5 логический ноль, а на выходе PD6 – единицу. И опять считать байт из порта PB. Теперь этот байт будет содержать информацию о состоянии кнопок S9…S16. Опрашивая таким образом то первую то вторую половину кнопок, микроконтроллер может реагировать на нажатие каждой из кнопок отдельно.

 

Описанная выше матрица может быть легко расширена. Можно взять не две вертикальные линии, а три, четыре и так далее. Для данного микроконтроллера максимально возможная матрица имеет размеры 7X8. Так как порт PD имеет лишь семь линий. Общее количество кнопок при этом будет равно 56.

Последнее обновление ( 01.05.2008 г. )

 



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Бистабильное реле, схема подключения реле для управления освещением

Автоматика управления электроприборами, разнообразной техникой и освещением создает дополнительный комфорт потребителю на любых объектах недвижимости. Многие из нас, кто интересуется электротехникой наверняка слышали о такой продукции, как маршевые или проходные выключатели.

С помощью этих простых коммутирующих устройств можно реализовать схему управления бытовыми приборами, в том числе и освещением, из нескольких разных мест, используя в качестве элементов управления кнопки вместо выключателей. Такой подход удобен для организации освещения в больших помещения, где существует необходимость включения/выключения осветительных приборов из различных точек месторасположения человека.

Но ознакомившись со схемой электропроводки с использованием проходных выключателей, даже у оптимистически настроенных потребителей опустятся руки. Она довольно сложна и имеет множество соединений на каждую распредкоробку. Есть ли вариант попроще? Конечно, есть. Подключение импульсного реле для управления освещением или электроприборами из разных точек — это простое решение данной задачи. Такой тип реле позволяет управлять освещением по одному проводу.

В этой статье мы расскажем о том, что такое импульсное реле, как оно работает, а также рассмотрим схему подключения импульсного реле и можно ли изготовить его собственными руками.

Импульсное реле — что это такое

Ответ на этот вопрос заложен в самом название изделия. Импульсное реле, которое по-другому называется бистабильным, имеет одно существенное отличие от обычного электромагнитного варианта, которое подключает или отключает нагрузку при постоянном прохождение электрического тока через катушку индуктивности. При отсутствии на ней напряжения контакты устройства возвращаются в исходное состояние. Бистабильный переключатель управляется коротким импульсом, поступающим на электронный или электромеханический модуль включения/выключения изделия. При этом контакты реле удерживаются в постоянном положении за счет специального магнитопровода.

Таким образом, импульсный бистабильный переключатель работает как триггер. Контакты такого реле постоянно находятся в одном стабильном положении. При подаче короткого импульса напряжения в цепь управления они меняют свое состояние, а для возвращения их на исходные позиции необходимо подать еще один импульс. Управляющие сигналы подаются на бистабильное импульсное реле с помощью простой кнопки, но если к этому изделию подключить таймер, то включать и выключать нагрузку можно в автоматическом режиме, по заранее запрограммированному алгоритму. Коротко мы рассказали что такое бистабильный переключатель и как в принципе работает импульсное реле. Далее будут освещены следующие темы: виды импульсных контакторов, их назначение и схемы подключения.

Типы импульсных реле — их достоинства и недостатки

На современном рынке электротехнической продукции присутствуют разнообразные модификации бистабильных коммутирующих устройств, отличающихся друг от друга как принципом работы, так и другими конструктивными особенностями. По своему назначению все импульсные реле объединены в одну группу бистабильных коммутаторов нагрузки, а вот по принципу функционирования делятся на следующие два основных вида.

  1. Электромеханические. Этот тип бистабильных контакторов мало чем отличается от электромагнитного реле: такая же пружинная система, контактная группа и катушка индуктивности. Только в состав импульсных изделий входит постоянный магнит, который и удерживает контакты в стабильном положении. Импульсное электромеханическое реле не критично к перепадам напряжения, электромагнитным помехам, а также стоит недорого. Главными недостатками этих устройств являются низкая функциональность (может выполнять только одну функцию включения/выключения нагрузки) и отсутствие визуальной индикации положения контактной группы. Но за счет низкой цены и надежности электромеханические бистабильные реле получили широкое распространение в различных областях электротехники.
  2. Электронные. Такой тип импульсных контакторов значительно отличается от электромеханических как по принципу действия, так и по внутреннему содержанию. Изделие построено на электронных комплектующих. Управляет устройством микроконтроллер, а на выходе расположена контактная группа. Электронные бистабильные реле обладают широкими функциональными возможностями при управлении освещением и другими электроприборами. Они безопасны и на их основе можно создавать эффективные системы управления электроцепями. К главным недостаткам этих изделий можно отнести высокую стоимость, низкую помехоустойчивость и чувствительность к скачкам напряжения.

Внимание! На рынке можно встретить бистабильные контакторы, полностью выполненные на электронных комплектующих. В этих устройствах роль контактной группы выполняют полупроводниковые ключи: тиристоры и симисторы. Правда, называть такой электронный блок импульсным реле будет не совсем корректно, хоть они и имеют одинаковое предназначение – включение и выключение нагрузки.

Оба вида импульсных реле получили широкое распространение в различных промышленных сферах. В бытовых условиях эти устройства в основном используются для создания систем освещения с расширенными функциональными возможностями. Ниже мы рассмотрим стандартные схемы их подключения для управления осветительными приборами.

Схема подключения бистабильного реле для управления освещением

Электромеханические импульсные контакторы делятся на биполярные и поляризованные. Биполярные управляются импульсами одной полярности, а для переключения поляризованного реле в другое состояние потребуется импульс противоположной полярности. Ниже приведена схема подключения импульсного биполярного реле к системе освещения.

Современный рынок электротехнической продукции предлагает потребителю разнообразные модели подобных устройств от ведущих мировых производителей. Конструкция таких изделий отличается большим разнообразием, но для управления освещением чаще всего используются модульные бистабильные реле, которые устанавливаются на DIN-рейки в распределительных щитах. У потребителей часто возникает вопрос: можно ли подключить импульсное реле своими руками! Конечно, можно! Это позволит сэкономить на монтажных работах. Ниже мы рассмотрим этот вопрос подробнее.

Подключение бистабильного реле собственными руками

Монтаж импульсного переключателя можно выполнить как в электрощите, так и в отдельной установочной коробке. Мы рассмотрим частный случай: подключение модульного бистабильного реле в распределительном щите. Но следует сказать, что для этого необходимо иметь отдельную линию в электропроводке для подачи напряжения на приборы освещения. Стандартная монтажная схема управления освещением на базе бистабильного переключателя состоит из самого устройства, выключателей кнопочного типа, кабелей электропроводки и автомата включения/выключения. При наличии необходимой линии с выключателями все монтажные работы выполняются в распределительном щите.

На выше представленной схеме система управления освещением выполнена на базе электромеханического импульсного переключателя РИО-1, одного из самых популярных в настоящее время. Это устройство модульного типа и монтируется на DIN-рейку в распределительном щите. Нулевой провод подключается к реле и осветительным приборам. Фазный провод с автомата заводится на соответствующий контакт переключателя, а также на кнопочные выключатели без фиксации, которых может быть неограниченное количество. При нажатии на один из них свет либо включается, либо выключается. Все достаточно просто и такой монтаж сможет выполнить человек, обладающий элементарными познаниями в электротехнике.

Заключение

В настоящее время импульсные реле набирают популярность с каждым днем. Они позволяют создавать комфортные системы освещения, которые управляются из разных точек помещения. К тому же дополнительное оснащение бистабильных переключателей таймерами времени и датчиками движения позволяет значительно экономить электроэнергию, что при постоянном повышении тарифов на электричество очень важная характеристика. Если вы правильно установите и настроите такое устройство, то получите комфортную и энергосберегающую систему освещения!

Видео по теме

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о