Электромагнитное реле

Разновидности импульсного реле

На сегодняшний день известно несколько типов реле. Каждая разновидность имеет свои характерные особенности. К ним относят:

Импульсное реле бистобильного типа 411. Оно способно проводить до 12 В. Кнопки устройства параллельно соединяются между собой. При замыкании контактов в одном месте происходит разблокировка цепи в другой точке.

Главное преимущество этого механизма заключается в существенной экономии электрического кабеля. Управлять конструкцией можно любым способом. Помимо этого, здесь не нужно делать развилку электрической проводки. На фото импульсного реле изображена современная модель данного устройства.

Польза Zero Cross

Одним из основных преимуществ Zero Cross является возможность точного определения момента прохождения через нулевую точку сетевого напряжения. Это полезно для различных задач, связанных с регулированием энергопотребления, управлением электромагнитными полями, а также для предотвращения потерь энергии и повреждения оборудования.

Благодаря Zero Cross можно осуществить точное управление мощностью, что особенно важно для устройств с электромоторами и приборов, использующих синхронизацию по сетевой частоте. Также эта технология обеспечивает более точное определение момента включения и выключения устройств, что позволяет снизить нагрузку на сеть и улучшить энергоэффективность системы в целом

Важной особенностью Zero Cross является его влияние на безопасность. При срабатывании предохранительных устройств, заземлении или изоляции системы, точное определение нулевой точки сетевого напряжения позволяет предотвратить возможное повреждение оборудования и устройств

Также, Zero Cross может использоваться для обнаружения неисправностей в сети и автоматического отключения электрооборудования, что повышает безопасность и минимизирует риски возникновения пожара или коротких замыканий.

Zero Cross — это надежная и эффективная технология, которая с каждым годом становится все более востребованной и широко применяется в разных областях. Она позволяет оптимизировать работу систем, улучшить энергоэффективность и обеспечить безопасность, что делает ее важным компонентом современного технологического прогресса.

Какое реле напряжения купить себе домой?

Если вам необходимо защитить технику в доме или квартире, где проживаете постоянно, тогда лучше брать реле под DIN-рейку. Для того, чтобы подобрать подходящее РКН, необходимо рассчитать, с каким коммутируемым током ему придется работать. Для этого стоит воспользоваться следующей формулой:

Pr = P*K, где Pr — мощность, на которую рассчитано РКН; P — суммарная мощность всех электроприборов в доме; К — поправочный коэффициент работы электроприборов. Так как практически не бывает, чтоб все приборы работали одновременно, то поправочный коэффициент берется 0,8. Однако если у вас все устройства будут работать одновременно, тогда берите коэффициент 1.

Предположим нам необходимо защитить бойлер на 2 кВт, стиральную машину на 2,4 кВт, микроволновку мощностью 1 кВт и котел на 7 кВт. Тогда Pr = (2+2,4+1+7)*0,8 = 11 кВт. Так как в характеристиках к прибору указывается коммутируемый ток, то переводим 11 кВт в амперы. 11000/220 = 50 А. Выбираем ближайшее подходящее, например, RBUZ D-50t на 50 А.

Также стоит обратить внимание на количество фаз, с которыми может работать прибор. Розеточные устройства предназначены для однофазных сетей

Для трехфазной сети потребуется соответствующее РКН. Причем прибор будет показывать рабочее напряжение для каждой фазы отдельно. Трехфазные реле рекомендуется устанавливать для защиты станков, работающих от трехфазного двигателя.

Принцип работы Zero Cross

Когда же этот ноль-кросс происходит? Все дело в том, что альтернативный ток переменного направления периодически меняет свою полярность. В момент, когда положительная полярность тока меняется на отрицательную, или наоборот, происходит ноль-кросс. То есть это точка, в которой ток меняет свою полярность и направление.

Принцип работы Zero Cross состоит в том, что специальный датчик или микроконтроллер отслеживает и регистрирует момент, когда ток пересекает ноль. Этот момент используется для синхронизации других электрических устройств или их работы в определенных временных интервалах.

Ноль-кросс также играет важную роль в регулировании и управлении электронными устройствами, такими как диммеры, светодиодные лампы и т. д. Он позволяет экономить энергию и улучшать производительность системы, минимизируя потери и уменьшая переходные процессы.

Работа с микроконтроллерами

При расчете транзисторного ключа нужно учитывать все особенности работы элемента. Для того чтобы работала система управления на микроконтроллере, используются усилительные каскады на транзисторах. Проблема в том, что выходной сигнал у контроллера очень слабый, его не хватит для того, чтобы включить питание на обмотку электромагнитного реле (или же открыть переход очень мощного силового ключа). Лучше применить биполярный транзисторный ключ, которым произвести управление MOSFET-элементом.

Применяются несложные конструкции, состоящие из таких элементов:

1. Биполярный транзистор.
2. Резистор для ограничения входного тока.
3. Полупроводниковый диод.
4. Электромагнитное реле.
5. Источник питания 12 вольт.

Диод устанавливается параллельно обмотке реле, он необходим для того, чтобы предотвратить пробой транзистора импульсом с высоким ЭДС, который появляется в момент отключения обмотки.

Сигнал управления вырабатывается микроконтроллером, поступает на базу транзистора и усиливается. При этом происходит подача питания на обмотку электромагнитного реле – канал «коллектор — эмиттер» открывается. При замыкании силовых контактов происходит включение нагрузки. Управление транзисторным ключом происходит в полностью автоматическом режиме – участие человека практически не требуется. Главное – правильно запрограммировать микроконтроллер и подключить к нему датчики, кнопки, исполнительные устройства.

Where does zero crossing occur in a circuit?

The point where the AC line voltage is 0 V is the zero cross point. When a triac is connected in its simplest form, it can clip the beginning of the voltage curve, due to the minimum gate voltage of the triac. A zero cross circuit works to correct this problem, so that the triac functions as well as possible.

What does zero crossing mean in electronics?

In electronics In alternating current, the zero-crossing is the instantaneous point at which there is no voltage present. In a sine wave or other simple waveform, this normally occurs twice during each cycle. It is a device for detecting the point where the voltage crosses zero in either direction.

Can SSR switch DC?

Mains Voltage AC SSRs cannot switch DC. For example, AC is 60 Hz in North America, so the AC SSR has 120 opportunities per second to turn off (the SSR will only stay off if the control signal is low).

How do SSR fail?

If an ambient temperature exceeds the rated value, the SSR output elements may be damaged. If the SSR is used with loose screws of its output terminals or imperfect solder, abnormal heat generation while current flowing causes the SSR to burn out. Perform the proper wiring and soldering.

How does a Crydom solid state relay work?

Simply put, if the AC mains is not connected to the relay then the output cannot turn on. When the AC mains is applied to the output of the SSR, the light bulb should not illuminate. When S1 is actuated, the DC supply will energize the input of the SSR and the output will turn on, illuminating the light bulb.

Внешний вид электромагнитного реле

Дело как раз в том, что принцип электромагнита используется в очень важном электротехническом изделии: в электромагнитном реле. Возьмем простое электромагнитное  реле

Возьмем простое электромагнитное  реле

Давайте же посмотрим, что на нем написано:

TDM ELECTRIC — видимо производитель. РЭК 78/3 — название реле. Дальше идет самое интересное. Мы видим какие то полоски и цифры.  Контакты с 1 по 9  — это и есть  коммутационные контакты реле, 10 и 11 — это катушка реле.

Теперь обо всем по порядку.  Реле состоит из коммутационных контактов. Что значит словосочетание «коммутационные контакты»? Это контакты, которые осуществляют переключение. Катушка — это медный провод, намотанный на цилиндрическую железку. В результате, соленоид превращается в электромагнит, если на его концы подать напряжение.

Еще чуть ниже мы видим такие надписи, как 5А/230 В~ и 5А 24 В=. Это максимальные параметры, которые могут коммутировать контакты реле. Эти параметры желательно не превышать и брать с большим запасом. Иначе при превышении допустимых параметров контакты реле  могут обгореть, либо полностью выгореть, что в свою очередь приведет к полному выходу из строя электромагнитного реле.

Когда напряжение на катушку мы НЕ подаем, то контакт 1 соединяется с 7, 2 с 8, 3 с 9

Иными словами, если достать мультиметр, то можно прозвонить контакты 1 и 7, 2 и 8, 3 и 9. Мультиметр должен показать 0 Ом.

Если же мы подаем напряжение на катушку, то группа контактов перебрасывается. В результате соединяется 4 с 7, 5 с 8, 6 с 9. 

Какое же напряжение подавать на катушку? На катушке уже есть ответ. Написано 12 VDC. DC — это постоянный ток, АС — переменный. Значит, на катушку  подаем 12 Вольт постоянного тока.

С другой стороны мы видим те самые контакты. Слева-направо и сверху-вниз идет нумерация контактов:

Схема согласования сигнальных цепей с линией 220 В

Схема согласования закрывает собой компоненты «входной» и «выходной» цепей. «Входная» и «выходная» сигнальные цепи обычно выполнены на микросхемах усилителях, которые питаются небольшим постоянным напряжением (3–12 В). Подключить их напрямую к 220 В не получится.

Из электросети должны проходить только высокочастотные сигналы. Основная гармоника 50 Гц, на которой передаётся электроэнергия, не должна попасть в сигнальные цепи устройства. Также в этой схеме обычно располагается защита от скачков напряжения и перегрузок.

Эта часть схемы принимает различный вид в разных «datasheet» на готовые PLC микросхемы. Опишем минимально работоспособный вариант.

Можно взять ферритовое кольцо типа »17,5×8,2×5 М2000Н», есть в любом магазине электроники. Провод МГТФ наматываем сразу 3 обмотки в 20 витков.

Конденсатор плёночный из серии MKP или любой аналогичный, который выдерживает от 220 В переменки (с запасом).

Для отсечения ненужных низкочастотных гармоник ставится конденсатор, который выдержит 220 В. После него, для гальванической развязки и также фильтрации, высокочастотный трансформатор. Трансформатор можно сделать с отдельными обмотками для «входной» и «выходной» цепей (как на изображениях) или использовать одну обмотку на «вход»/«выход».

Варианты схемы согласования можно подглядеть в готовых решениях различных фирм, выпускающих PLC микросхемы. Каждая схема согласования разрабатывается под «входные»/«выходные» усилители, используемые в этих решениях.

Принцип действия

Наглядно можно рассмотреть действие реле на примере электромагнитного. Такой механизм содержит обмотку с сердечником из стали и группу контактов, которые подвижно перемещаются, замыкая и размыкая цепь. На катушку сердечника подают управляющий ток. Этот ток, по закону электромагнитной индукции, создает в сердечнике магнитное поле, которое притягивает к себе контактную группу, а та замыкает либо размыкает электрическую цепь, в зависимости от типа реле.

Описываемые устройства классифицируют по нескольким параметрам. Например, исходя из вида напряжения, выделяют реле переменного тока либо постоянного. Конструктивно такие приборы отличаются друг от друга только типом сердечника, а точнее, его материалом. Для постоянных реле характерен сердечник из стали электротехнической, и бывают они двух типов:

Первые отличаются от вторых тем, что могут функционировать при любом направлении тока, проходящего через реле.

Если же рассматривать род управляющего сигнала и соответствующую конструкцию устройства, то последние делятся на:

• Электромагнитные, в составе которых содержится электрический магнит, переключающий контакты.
• Твердотельные. Схема коммутации собрана на тиристорах.
• Термореле, работающие на основе термостата.
• Реле задержки 220В.
• Оптические, где управляющим сигналом является световой поток.

Основные принципы работы реле

Реле – это устройство, которое позволяет управлять электрическими сигналами или сигналами других видов в зависимости от состояния контрольного сигнала. Принцип работы реле основан на использовании электромагнита.

Основной элемент реле – это электромагнит, который создает магнитное поле при подаче на него электрического тока. Обычно электромагнит состоит из намотанной проволоки, образующей катушку, и железного сердечника. Когда через катушку протекает электрический ток, создается магнитное поле, которое притягивает контакты реле и закрывает электрическую цепь.

Существуют различные типы реле, включая электромеханические, твердотельные и программируемые. Электромеханические реле имеют механические контакты, которые открываются или закрываются под воздействием электромагнитного поля. Твердотельные реле используют полупроводниковые устройства, такие как тиристоры или транзисторы, для управления сигналами. Программируемые реле позволяют настраивать параметры работы устройства для разных сценариев использования.

Применение реле широко распространено в различных областях, включая автоматизацию производства, электроэнергетику, телекоммуникации, автомобильную промышленность и домашнюю электротехнику. Реле используются для управления электрическими моторами, освещением, вентиляцией, сигнализацией, системами безопасности и другими устройствами.

Оптоэлектронное реле PVX6012

Оптоэлектронное реле PVX6012 — единственное в линейке изделие, в котором в качестве выходного ключа используются IGBT-транзисторы. Это позволяет коммутировать нагрузку мощностью до 400 Вт на постоянном токе и до 280 Вт — на переменном. Технические параметры приведены в таблице 7.

Технические характеристики оптореле PVX6012

Модель	Рабочее напряжение, В	Ток нагрузки, мА	Сопротив-ление Roff, Мом	Ток управления, мА	Напряжение изоляции, В	Задержка распространения, мкс
(AC)	(DC)	(AC)	(DC)	Ton	Toff
PVX6012	400	400	1000	1000	40	5	3750	7000	1000

При применении PVX6012 необходимо иметь в виду: реле на IGBT-транзисторах коммутируют, по сравнению с HEXFET, более низкочастотные сигналы (до 20 кГц) и более критичны к параметрам нагрузки.

Кроме того, при необходимости коммутации мощной высоковольтной нагрузки могут быть использованы оптоэлектронные изоляторы серии PVI. В отличие от рассмотренных оптореле, они включают в себя цепь управления и матрицу фотогальванических ячеек (рис. 1), но не содержат встроенного выходного ключа, взамен которого подключается внешний с требуемыми параметрами.

Сопряжение с операционной системой Windows 7

После двух-трех «звонков другу» – знакомому айтишнику с души словно камень упал. Стало понятно, что ничего сложного нет. Необходимо только зайти в свойства локальной сети компьютера через Пуск (подменю Панель управления, далее – воспользоваться Центром управления сетями и общим доступом. Там в Изменении параметров адаптера необходимо поставить имя соединения в Подключение по локальной сети, в свойствах протокола поставить галочку TCP/IPv4 и ввести необходимые IP-адрес и маску подсети. После чего сохранить настройки. По старой привычке после выполненных манипуляций на всякий случай перезагрузил компьютер. После этого все заработало.

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 ).

How fast can Solid-state Relays switch?

The SSR output is activated immediately after applying control voltage. Consequently, this relay can turn on anywhere along the AC sinusoidal voltage curve. Response times can typically be as low as 1 ms. The SSR is particularly suitable in application where a fast response time is desired, such as solenoids or coils.

What is a zero-crossing edit?

A zero crossing is a point where the waveform crosses the zero level axis. Activate Zero-Crossing on the Edit tab of the Audio Editor to make sure that the selections that you make are always adjusted so that they start and end at the nearest zero crossing. …

What is the benefit of more zero-crossing in a line code?

If changes are made only at zero-crossings of the input signal, then no matter how the amplifier gain setting changes, the output also remains at zero, thereby minimizing the change. (The instantaneous change in gain will still produce distortion, but it will not produce a click.)

When does a non-zero cross SSR switch on?

The non-zero-cross type SSR, on the other hand, switches on immediately when the incoming signal goes high. When the incoming signal goes low, however, it switches off at a point of time at which the load current reduces to almost zero, as same as the zero-cross type SSR.

Can a 220V relay be switched to a 220 volt motor?

This will also be used to switch a 220V relay to a 220 volt AC motor. Switching the relay at the zero-crossing point reduces spark across the contacts, extending relay life, and also reduces EMI. Switching at the zero-crossing point reduces EMI in both relays and high-voltage solid-state switches.

Сравнение International Rectifier с другими производителями

Ведущими мировыми производителями оптоэлектронных реле считаются Avago, Clare, Cosmo, Fairchild, NEC, Panasonic, Sharp, Toshiba. Детальное сравнение, а, тем более подбор аналогов, очевидно, выходит за возможности данного обзора.

Имеет смысл сравнивать по двум группам (быстродействующие, низковольтные мощные реле). Очевидно, что сравнение технических параметров реле общего назначения даст примерно одинаковые результаты. Сопоставляются компоненты близкие по величине рабочего напряжения (300 В для быстродействующие и 60 В для низковольтных мощных). После чего сравниваются три основных параметра: ток нагрузки, сопротивление замкнутого контакта и время срабатывания. Результаты сравнения приведены в таблицах 8 и 9.

Сравнение быстродействующих оптореле 

Модель	Произво-дитель	Рабочее напряжение, В	Ток нагрузки, мА	Сопротив-ление Ron, Ом	Ток управления, мА	Напряжение изоляции, В	Задержка распространения, мкс
Ton	Toff
PVA3055	IR	300	50	160	5	4000	60	100
PLA160	Clare	300	50	100	10	3750	50	50
PVA3324	IR	300	150	24	2	4000	100	110
ASSR-4110-003E	Avago	400	120	25	–	3750	500	200
PLA110L	Clare	400	150	25	5	3750	1000	250
KAQY210/A	Cosmo	350	130	20	1,5	3750	1000	1500
HSR412	Fairchild	400	140	27	3	4000	–	–
PS7341C-1A	NEC	400	120	27	–	3750	550	70
AQY210EH	Panasonic	350	130	25	–	5000	–	–
TLP227G	Toshiba	350	120	35	3	3750	–	–

Сравнение низковольтных мощных оптореле

Модель	Произво-дитель	«Рабочее напряжение, В»	«Ток нагрузки, мА»	Сопротив-ление Ron, Ом	«Ток управления, мА»	«Напряжение изоляции, В»	«Задержка рас-пространения, мкс»
Ton	Toff
PVG612A	IR	60	2000	0,1	5	4000	3500	500
LCA715	Clare	60	2000	0,15	10	3750	2500	250
PS710A-1A	NEC	60	1800	0,1	–	1500	1000	50
AQY272	Panasonic	60	2000	0,18	–	2500	–	–
TLP3542	Toshiba	60	2500	0,1	10	2500	–	–
PVG612	IR	60	1000	0,5	5	4000	2000	500
ASSR-1510-003E	Avago	60	1000	0,5	–	3750	1000	200
LCA710	Clare	60	1000	0,5	10	3750	2500	250
KAQV212/A	Cosmo	60	400	0,83	1,5	3750	1500	1500
AQY212GH	Panasonic	60	1100	0,34	–	5000	–	–
TLP3122	Toshiba	60	1000	0,7	5	1500	–	–

Для оптореле PVA3055 сопоставимое изделие найдено только у Clare. Изделия, сравнимые с PVA3324, есть и у других производителей, однако по быстродействию (особенно если брать сумму TON+TOFF) они существенно уступают предложению International Rectifier.

Поскольку производители в основном не указывают, для какого варианта подключений даны параметры, принимаем вариант А, как наиболее жесткий. В качестве базы для сравнения возьмем PVG612A и PVG612 с током нагрузки, соответственно, 1 и 2 А. При сравнимом значении коммутируемой мощности для этой группы оптореле сопротивление замкнутого контакта — более важный параметр, нежели задержка срабатывания, поскольку напрямую определяет потери мощности и, соответственно, нагрев реле. В обоих случаях можно говорить о том, что предложения International Rectifier — одни из лучших. Отметим, что у Avago, Cosmo и NEC в одном, а у Fairchild в обоих случаях не нашлось сопоставимых изделий.

Что такое реле электрическое

В электрическом реле один электросигнал управляет другим электрическим сигналом. При этом нет места изменению параметров последнего, а только его коммутация

Сигналы могут быть совершенно разными по виду, форме и мощности, но важно одно — как только в цепи управления начинает течь ток, цепь коммутации срабатывает, соединяя либо отключая нагрузку. При исчезновении управляющего тока система возвращается в исходное состояние

Электрическое реле — своего рода усилитель, если, например, слабый сигнал коммутирует сильный, и при этом они сходны по форме и виду напряжения. Также можно считать такое устройство преобразователем, если сигналы отличаются друг от друга формой напряжения.

Схема согласования сигнальных цепей с линией 220 В

Схема согласования закрывает собой компоненты “входной” и “выходной” цепей. “Входная” и “выходная” сигнальные цепи обычно выполнены на микросхемах усилителях, которые питаются небольшим постоянным напряжением (3-12 В). Подключить их напрямую к 220 В не получится.

Из электросети должны проходить только высокочастотные сигналы. Основная гармоника 50 Гц, на которой передаётся электроэнергия, не должна попасть в сигнальные цепи устройства. Также в этой схеме обычно располагается защита от скачков напряжения и перегрузок.

Эта часть схемы принимает различный вид в разных “datasheet” на готовые PLC микросхемы. Опишем минимально работоспособный вариант.

Для отсечения ненужных низкочастотных гармоник ставится конденсатор, который выдержит 220 В. После него, для гальванической развязки и также фильтрации, высокочастотный трансформатор. Трансформатор можно сделать с отдельными обмотками для “входной” и “выходной” цепей (как на изображениях) или использовать одну обмотку на «вход»/»выход».

Варианты схемы согласования можно подглядеть в готовых решениях различных фирм, выпускающих PLC микросхемы. Каждая схема согласования разрабатывается под ”входные”/”выходные” усилители, используемые в этих решениях.

Создание проекта

Файл, новый проект:
File -> New Project

Выбираем нужный МК:
STM32F103C8

Включаем отладчик:
System Core -> SYS -> Debug: Serial Wire
Частоту тактирования (по умолчанию 8 МГц) не изменяем.

Нажимаем на любой удобный вывод (у меня это
PB12) и выбираем GPIO_EXTI (External Interrupt), для удобства можно обозвать как AC_Zero (ПКМ -> Enter user label):

Настраиваем внешнее прерывание (
GPIO mode -> External Interrupt Mode with Rising edge trigger detection), нам нужно заходить в него по падающему фронту (переход от низкого уровня к высокому) — для схемы с развязкой.
Для схемы без развязки выбираем по обоим фронтам (GPIO mode -> External Interrupt Mode with Rising/Falling edge trigger detection).

Любое название и для
Keil:Project Name: zero_crossingToolchain/IDE: MDK-ARM, Min Version: V5.27

Генерируем код и открываем проект:
GENERATE CODE -> Open Project