Реле имеет очень большую историю применения в радиоэлектронике. Несмотря на то, что сегодня «думать» поручают не реле, а суперсложным чипам, первые продолжают жить и занимают заметную нишу в схемотехнике. Предлагаю несколько простых и эффективных схем управления реле.
Универсальный релейный исполнительный модуль
Рассмотрим простой модуль, позволяющий, например, переключать напряжение электросети 220В посредством сигнала большинства электронных систем. Принципиальная схема модуля управления реле представлена на следующем рисунке.
Исполнительным элементом системы является реле, управляемое транзистором Т1. Светодиод LED1 информирует о том, что реле включено, при этом его включение определяется появлением положительного сигнала на входе S разъема CON1. Реле также может управляться непосредственно с разъема CON2.
В схеме управления реле, параллельно его обмотке, всегда включают диод (D1). Его функция состоит в том, чтобы гасить всплески ЭДС самоиндукции катушки, возникающие при переключениях. Тем самым управляющий транзистор защищается от пробоя высоким напряжением.
Устройство собрано на печатной плате размерами 60х98 мм. В опытном образце используется реле с катушкой постоянного тока 12 В, с допустимым током нагрузки контактов 16 А при напряжении переменного тока 220 В.
Перечень элементов:
- R1- 4,7 кОм;
- R2- 10 кОм;
- R3- 1 кОм;
- LED1 — светодиод;
- D1 — 1N4148;
- Т1 — BC547;
- PК1 — RM83P12(5), RM96P12(5) или аналогичное;
- F1 — предохранитель.
Простая схема управления реле 12 В
Эта схема подключения реле, по сути, повторяет предыдущую. Она менее универсальна, зато умещается на плате меньших размеров и подключается через два разъема.
Параметры устройства:
- напряжение питания – 12 В;
- потребляемый ток 45 мА;
- коммутируемая нагрузка – 5 A при напряжении 220 В;
- сигнал управления – 2-15 В;
- светодиодная индикация состояния реле;
- размеры платы 27 x 70 мм.
Одноканальная схема подходит для реализации различных проектов. Устройство позволяет управлять мощной нагрузкой, питающейся относительно высоким напряжением, с помощью слабого низковольтного сигнала постоянного тока. Размещение элементов на плате управления представлено на картинке.
Топология печатной платы на 1 канал представлена на рисунке ниже.
Драйвер управления двумя реле
Простой исполнительный модуль, позволяющий переключать, например, напряжение электросети 220 В с помощью сигнала с платы микроконтроллера или таймера. Принципиальная схема модуля на 2 реле представлена на рисунке ниже.
Исполнительными элементами системы являются реле, управляемые транзисторами Т1 и Т2. Светодиоды LED1 и LED2 сигнализируют о подаче питания на катушку реле, а ее срабатывание определяется появлением отрицательных сигналов на входах IN1…IN2 разъемов Х1 и Х2.
Модуль на 2 канала собран на печатной плате размерами 60х86 мм. В опытном образце использованы реле на 5 Вольт с допустимым током нагрузки 10 А при напряжении 230 В переменного тока.
Перечень элементов:
- R1…R4 — 1 кОм;
- D1, D2 — 1N4148;
- Т1, Т2 — BC557;
- LED1, LED2 — светодиоды;
- РК1, РК2 — JQC3FF/5-1ZS или аналогичные;
- OUT1, OUT2 — разъем ARK3/5 мм;
- CON1, CON2 — разъем ARK2/3,5 мм.
Схема включения и выключения реле кнопкой без фиксации
Многие электронные устройства удобно включать и выключать одной кнопкой, причем, без фиксации. Простая схема, представленная ниже, работает от кнопки с одной группой контактов. Алгоритм работы схемы следующий.
В исходном состоянии при наличии питающего напряжения емкость С1 заряжается через цепь R1, К1.1. Если нажать кнопку S1, то через ее контакты и резистор R1 напряжение поступит на обмотку реле. Оно включится и встанет на самоблокировку через контакты К1.1 и R1. Во время переключения контактов реле его питание обеспечивается разрядом конденсатора С1 через замкнутые контакты кнопки S1.
Далее происходит разряд С1 через сопротивление резистора R2. Нажатие кнопки S1в этой ситуации приводит к шунтированию обмотки реле резистором R2 и разряженным конденсатором С1. Ток, протекающий через параллельно включенные элементы К1, С1, R2 вызывает значительное падение напряжения на резисторе R1. Напряжение на катушке реле падает, и оно отключается. Схема вернулась в начальное положение.
В рассматриваемом примере напряжение питания составляет 12 В. При изменении напряжения питания и, в зависимости от тока, потребляемого реле, сопротивление резистора R1 может быть другим. Его нетрудно подобрать в результате практической проверки работы устройства, добиваясь устойчивого включения и выключения реле. Номиналы элементов R1 и C1 обеспечивают задержку порядка 150 мс, что обеспечивает надежную работу широкого спектра реле.
В практическом применении следует учесть некоторые особенности схемы:
- необходимо реле с минимум двумя группами контактов;
- в исходном состоянии устройство потребляет ток 30 мА при напряжении питания 12 В;
- при включенном реле потребление определяется номинальным рабочим током его катушки.
Управление одной кнопкой и транзистором
Следующая схема также работает от кнопки с одной группой контактов, без фиксации. Применение транзистора несколько улучшило параметры устройства, и в исходном состоянии оно потребляет заметно меньший ток. При этом остается необходимость использования реле не менее, чем с двумя группами контактов. Алгоритм работы схемы следующий.
В исходном состоянии, при наличии напряжения питания, нажатие кнопки SB1 приводит к отпиранию транзистора VT1 током разряда емкости С1. (Разумеется, конденсатор уже успел зарядиться при подаче питания на устройство.) В результате включается реле К1 и обеспечивает самоблокировку, подавая контактами К1.1 отпирающее напряжение на базу транзистора.
После размыкания контактов кнопки SB1 конденсатор не получает питание и быстро разряжается через элементы VD1, R1. Теперь, при нажатии SB1, напряжение на базе VT1 упадет в результате заряда С1 через R4. Транзистор закроется, реле отключится, и схема вернется в исходное состояние.
Выбор и замена комплектующих
Практически все схемы управления реле достаточно просты, однако в каждом конкретном случае выбирается то или иное электромагнитное реле, и здесь не все однозначно. Важно, чтобы пара реле и управляющий транзистор правильно сочетались. При этом следует учитывать как напряжение питания схемы управления, так и коммутируемую нагрузку.
Начнем с последнего. Необходимо выбирать электромагнитное реле, исполнительные контакты которого имеют максимальный ток нагрузки, превышающий минимум в два раза ток, потребляемый управляемым прибором. При этом номинальное напряжение питания катушки реле должно соответствовать напряжению питания схемы управления, например, 5, 12, 24 В и т. д.
После выбора реле по вышеуказанным параметрам следует выяснить номинальный ток питания его катушки. Исходя из этого значения, можно подобрать транзистор, максимальный ток коллектора которого минимум в два раза превышает ток питания реле. Обычно это низкочастотные биполярные транзисторы средней мощности из серии КТ502, КТ503, КТ814, КТ815, КТ817 и пр. При этом максимальное рабочее напряжение транзистора должно быть минимум в два раза выше напряжения питания схемы управления реле.
Параметры всех радиоэлементов широко представлены в сети и выясняются быстро и просто. Остается пожелать удачи!
Loading...
