Diagrama circuitului releului de blocare: principiu de funcționare, ghid de cablare și sfaturi de selecție

Proiectarea unei scheme de circuit a releului de blocare este una dintre acele sarcini care pare complicată până când înțelegeți ideea de bază: releul își amintește ultima stare fără a consuma curent continuu al bobinei. Concluzia practică este simplă: odată ce vă decideți între un dispozitiv cu bobină simplă și un dispozitiv cu bobină dublă, modelul de cablare devine un design previzibil cu două butoane pe care îl puteți reutiliza în contoare inteligente, controlul luminii și aplicații de încărcare. În acest ghid, defalcăm principiul de funcționare, arătăm exemple de diagramă, comparăm releele de blocare cu releele standard și parcurgem criteriile de selecție care contează în producție.

Ce este un releu de blocare?

Un releu de blocare este un releu electromecanic care își menține contactele fie într-o poziție deschisă, fie într-o poziție închisă printr-o structură de blocare magnetică, fără a necesita curent continuu prin bobină. Într-un releu standard fără blocare, bobina trebuie să rămână alimentată pentru ca contactele să rămână în poziția comutată. Un releu de blocare, prin contrast, are nevoie doar de un impuls scurt pentru a schimba starea, iar apoi un magnet permanent sau o forță magnetică reziduală menține acea stare.

Din perspectiva unui designer, acest lucru abordează trei probleme simultan: consumul de energie, generarea de căldură și riscul de ardere a bobinei. Luați în considerare un contor inteligent care funcționează non-stop. O bobină de releu fără blocare de 150 mW consumă în mod continuu aproximativ 1,3 kWh pe an, în timp ce un releu cu blocare nu atrage aproape nimic între evenimentele de comutare. Pe o durată de viață de zece ani, această diferență se adună.

Dacă aveți nevoie de o reîmprospătare despre cum funcționează contactele și categoriile releu, puteți consulta articolul nostru despre cum funcționează un releu și tipurile de contact ale acestuia .

Cum funcționează un releu de blocare?

Două stări stabile

Un releu de blocare are două poziții stabile mecanic. Când bobina setată primește un impuls, armătura se deplasează în poziția închisă, iar zăvorul magnetic o ține acolo. Când bobina de resetare primește un impuls, armătura se deplasează înapoi, iar zăvorul o menține în poziția deschisă. Contactele nu își schimbă starea atunci când alimentarea este întreruptă deoarece zăvorul magnetic nu depinde de curentul bobinei.

Modele cu bobină simplă față de design cu bobină dublă

Principala decizie atunci când se studiază o diagramă de circuit a releului de blocare este tipul bobinei. Un releu de blocare cu o singură bobină utilizează inversarea polarității: un fir este pozitiv pentru setat, negativ pentru resetare sau invers. Un releu de blocare cu două bobine folosește două bobine independente: una pentru setare și una pentru resetare. Acest lucru simplifică cablarea atunci când aveți nevoie doar de un simplu control push-pull sau când circuitul integrat al driverului are o singură ieșire pe direcție.

Pentru modelele în care oricare dintre opțiuni este acceptabilă, Releu electric de blocare FH31L cu opțiuni cu bobină simplă și bobină dublă oferă ambele versiuni într-o amprentă compatibilă, oferindu-vă flexibilitate fără o reproiectare a plăcii.

Releu de blocare FH31L 80A cu opțiuni de bobină simplă și dublă Acest releu de blocare de 80A oferă atât versiuni cu bobină simplă, cât și cu două bobine într-o amprentă compatibilă, simplificând designul plăcii. Îndeplinește standardele IEC62052-31:2005 UC2 și RoHS, ceea ce îl face potrivit pentru aplicațiile de contor inteligent. Vizualizare produs →

Exemple de diagrame de circuit al releului de blocare

Cablaj de setare/resetare dublă bobină

Într-o configurație cu dublă bobină, bobina setată și bobina de resetare sunt conectate ca ramuri separate de la șina pozitivă la masă. Apăsarea butonului de setare activează momentan bobina setată și blochează releul. Apăsarea butonului de resetare activează bobina de resetare și eliberează zăvorul.

Cablaj de inversare a polarității cu o singură bobină

Într-un design cu o singură bobină, atât setarea, cât și resetarea folosesc aceeași bobină. Pentru a comuta starea, inversați polaritatea tensiunii aplicate bobinei. O abordare tipică utilizează o punte H sau două tranzistoare aranjate într-o configurație push-pull. Un impuls cu polaritate pozitivă setează releul, în timp ce un impuls cu polaritate inversă îl resetează. Deoarece bobina este aceeași pentru ambele operațiuni, amprenta PCB este mai mică, dar circuitul driverului este puțin mai complex.

Releu de blocare acţionat de MCU

Când un microcontroler comandă un releu de blocare, puteți utiliza doi pini GPIO cu tranzistori pentru un dispozitiv cu dublă bobină sau un driver H-bridge pentru un dispozitiv cu o singură bobină. Deoarece releul consumă curent doar în timpul impulsului de comutare, driverul poate fi evaluat pentru un impuls scurt, mai degrabă decât pentru o sarcină continuă. Acest lucru face ca circuitele conduse de MCU să fie deosebit de atractive în dispozitivele alimentate cu baterii și sistemele de contorizare inteligente, unde fiecare miliwatt contează.

Releu cu blocare versus releu fără blocare

Alegerea depinde dacă aplicația dumneavoastră are nevoie de o funcție de memorie sau de o stare de siguranță. Dacă o pierdere de putere trebuie să conducă la o stare oprită, un releu fără blocare este mai sigur. Dacă dispozitivul trebuie să-și păstreze starea și să-și recupereze poziția corectă după o întrerupere a alimentării, un releu de blocare este cel mai potrivit.

Cum să alegeți releul de blocare potrivit

Tensiunea bobinei

Potriviți tensiunea bobinei cu șina de alimentare. Valorile comune includ 5V, 12V și 24V. O bobină nominală pentru 12 V care funcționează la 5 V nu se va bloca în mod fiabil, iar supratensiunea poate deteriora izolația. Dacă circuitul dvs. folosește inversarea polarității, asigurați-vă că driverul poate furniza atât impulsuri pozitive, cât și negative.

Tip bobină

Alegerea între bobină simplă și bobină dublă depinde de circuitul de driver. Dual-coil oferă o logică de control mai simplă, deoarece setarea și resetarea sunt independente. Bobina simplă utilizează mai puține terminale, dar necesită inversarea polarității, ceea ce crește numărul de componente ale driverului. Pentru un design cu spațiu limitat pentru PCB, un dispozitiv cu bobină dublă cu un pinout compact este adesea mai ușor de direcționat.

Configurare contact

Selectați formularul de contact în funcție de încărcarea dvs. SPST este cel mai simplu, dar SPDT și structurile cu dublu contact vă permit să controlați două circuite în același timp. Contactele bifurcate îmbunătățesc fiabilitatea în comutarea semnalelor de curent scăzut și sunt utile atunci când trebuie să comutați atât semnalele de putere, cât și semnalele auxiliare de la un singur releu.

Evaluări de încărcare

Curentul de comutare, tensiunea și curentul de pornire contează. Sarcinile rezistive sunt mai ușor de manevrat decât sarcinile inductive sau capacitive, care generează tranzitorii care pot suda contactele. Pentru o aplicație de la 16A la 20A cu cerințe de aprobare UL și CQC, Releu de blocare FH42L cu conformitate UL și CQC este o opțiune practică deoarece este testată pentru piețele globale și folosește un aspect standard al terminalelor PCB.

Releu de blocare FH42L 16A/20A cu aprobare UL și CQC Certificat UL și CQC, acest releu de blocare 16A/20A oferă comutare fiabilă pentru piețele globale. Tensiunea sa de avarie de 5KV și puterea bobinei de 250mW se potrivesc caselor inteligente și plăcilor de control ale contorului. Vizualizare produs →

Depanarea problemelor obișnuite ale releului de blocare

• Releul nu își schimbă starea: Verificați tensiunea bobinei și driverul. Asigurați-vă că durata impulsului este de cel puțin 20 ms până la 50 ms, astfel încât armătura să se deplaseze complet.
• Releul nu va menține starea: Inspectați zăvorul magnetic. Un impuls prea scurt poate lăsa armătura într-o poziție intermediară, astfel încât zăvorul nu se cuplează complet.
• Contacte lipite sau sudate: Reduceți curentul de pornire sau utilizați un material de contact potrivit pentru sarcină, cum ar fi AgSnO2, care rezistă la eroziunea arcului mai bine decât contactele numai cu argint.
• Zgomot sau comutare falsă: Adăugați diode flyback peste bobină, în special în circuitele cu bobină dublă, și filtrați liniile de alimentare zgomotoase cu un mic condensator lângă releu.

Aplicații în care releele de blocare strălucesc

Releele de blocare sunt obișnuite în contoarele inteligente de electricitate, deoarece releul trebuie să rămână într-o stare dată pentru perioade lungi de timp, fără a goli contorul. De asemenea, sunt utilizate pe scară largă în controlul iluminării inteligente a casei, pile de încărcare, automatizări industriale și sisteme energetice noi. În aceste medii, capacitatea de a menține o stare fără putere continuă a bobinei reduce autoîncălzirea și prelungește durata de viață a ansamblului PCB.

Pentru contoare inteligente și aplicații de control al luminii, Releu de blocare W30L conceput pentru contor inteligent și controlul luminii oferă o amprentă compactă și un mecanism de prindere comutabil, făcându-l o potrivire directă pentru plăcile de control al contorului și al iluminatului. De asemenea, puteți explora cum Fanhar acceptă aplicațiile de contoare inteligente de energie electrică pentru a vedea cum se integrează aceste componente în implementările de producție.

Releu de blocare W30L 40A/50A pentru contor inteligent și controlul luminii Acest releu de blocare gestionează până la 50 A cu o amprentă compactă și comutator de control manual. Este compatibil UL, TUV și CQC, ceea ce îl face o potrivire directă pentru aplicațiile de control al contorului și al luminii. Vizualizare produs →

Întrebări frecvente

Î1: Releele de blocare au nevoie de putere constantă?

Nu. Un releu cu blocare are nevoie doar de un impuls pentru a comuta stările. După comutare, zăvorul magnetic menține contactele pe loc fără curent continuu al bobinei, astfel încât bobina nu consumă energie în timp ce releul este inactiv.

Î2: Care este mai bine: bobină simplă sau bobină dublă?

Depinde de șofer. Dual-coil este mai ușor de controlat cu GPIO-uri simple, deoarece setarea și resetarea sunt independente. Bobina simplă salvează terminalele, dar necesită circuite de inversare a polarității, cum ar fi o punte H. Dacă optimizați pentru spațiul PCB, bobina duală cu un aspect compact al terminalului este de obicei convenabilă.

Î3: Se poate defecta un releu de blocare deschis sau închis?

Da. Uzura mecanică, contactele sudate sau un zăvor magnetic defect pot provoca ambele moduri de defecțiune. Selectarea corectă a sarcinii, antrenarea adecvată a bobinei și un releu cu o structură de contact robustă ajută la prevenirea acestor defecțiuni.

Î4: Cât de lung ar trebui să fie pulsul de control?

De obicei, 20 ms până la 50 ms sunt suficiente pentru un releu de blocare de 12 V sau 24 V. Impulsurile mai lungi nu deteriorează releul, ci risipesc energie, în timp ce impulsurile extrem de scurte pot să nu miște complet armătura și pot duce la comutare nesigură.

Concluzie

O diagramă a circuitului releului de blocare este ușor de citit odată ce știți dacă dispozitivul folosește o bobină sau două. Odată ce tipul bobinei este clar, cablarea urmează un model previzibil, iar lucrările principale de proiectare se schimbă la selectarea corectă a tensiunii bobinei, a gradului de contact și a componentelor de protecție. Pentru contoarele inteligente, controlul luminii și echipamentele energetice noi, economiile de energie și fiabilitatea pe termen lung a unui releu cu blocare sunt dificil de egalat cu o alternativă fără blocare.