Lukitusreleen piirikaavio: toimintaperiaate, kytkentäopas ja valintavinkit

Lukitusreleen piirikaavion suunnittelu on yksi niistä tehtävistä, joka näyttää monimutkaiselta, kunnes ymmärrät ydinidean: rele muistaa viimeisen tilansa kuluttamatta jatkuvaa kelavirtaa. Käytännön johtopäätös on yksinkertainen: kun päätät yksikäämin ja kaksikelaisen laitteen välillä, johdotuskuviosta tulee ennustettava kahden painikkeen malli, jota voit käyttää uudelleen älymittareissa, valaistuksen ohjauksessa ja latauspaalussa. Tässä oppaassa erittelemme toimintaperiaatteen, näytämme kaavioesimerkkejä, vertaamme lukitusreleitä vakioreleisiin ja käymme läpi tuotannon kannalta tärkeät valintakriteerit.

Mikä on lukitusrele?

Lukitusrele on sähkömekaaninen rele, joka pitää koskettimia joko avoimessa tai suljetussa asennossa magneettisen salparakenteen kautta ilman jatkuvaa virtaa kelan läpi. Normaalissa ei-salpautuvassa releessä kelan on pysyttävä jännitteisenä, jotta koskettimet pysyvät kytkettyinä. Lukitusrele sitä vastoin tarvitsee vain lyhyen pulssin vaihtaakseen tilaa, ja sitten kestomagneetti tai jäännösmagneettinen voima ylläpitää tätä tilaa.

Suunnittelijan näkökulmasta tämä ratkaisee kolme ongelmaa kerralla: energiankulutus, lämmöntuotanto ja patterin loppuunpalamisriski. Harkitse älymittaria, joka toimii ympäri vuorokauden. Ei-salpaava relekela, joka vetää 150 mW jatkuvasti, kuluttaa noin 1,3 kWh vuodessa, kun taas lukitusrele ei vedä juuri mitään kytkentätapahtumien välillä. Kymmenen vuoden käyttöiän aikana ero kasvaa.

Jos tarvitset päivitystä välityskontaktien ja luokkien toiminnasta, voit tutustua artikkeliimme aiheesta miten rele toimii ja sen kosketintyypit .

Kuinka lukitusrele toimii?

Kaksi vakaata tilaa

Lukitusreleellä on kaksi mekaanisesti vakaata asentoa. Kun asetettu kela vastaanottaa pulssin, ankkuri siirtyy kiinni-asentoon ja magneettisalpa pitää sen siellä. Kun nollauskela vastaanottaa pulssin, ankkuri liikkuu taaksepäin ja salpa pitää sen auki. Koskettimet eivät vaihda tilaa, kun virta katkeaa, koska magneettisalpa ei riipu kelan virrasta.

Yksikelaiset versus kaksikelaiset mallit

Pääpäätös lukitusreleen piirikaaviota tutkittaessa on kelatyyppi. Yksikelainen lukitusrele käyttää napaisuuden vaihtoa: yksi johto on positiivinen asetukseen, negatiivinen nollaukseen tai päinvastoin. Kaksikelainen lukitusrele käyttää kahta itsenäistä kelaa: yksi asetukseen ja toinen nollaukseen. Tämä yksinkertaistaa johdotusta, kun tarvitset vain yksinkertaisen push-pull-ohjaimen tai kun ajurin IC:ssä on vain yksi lähtö per suunta.

Malleissa, joissa kumpi tahansa vaihtoehto on hyväksyttävä, FH31L sähköinen lukitusrele, jossa yksikelainen ja kaksikelainen vaihtoehto tarjoaa molemmat versiot yhteensopivalla jalanjäljellä, mikä antaa sinulle joustavuutta ilman levyn uudelleensuunnittelua.

FH31L 80A lukitusrele, jossa yksi- ja kaksikelavaihtoehto Tämä 80 A:n lukitusrele tarjoaa sekä yhden että kahden käämin versiot yhteensopivalla jalanjäljellä, mikä yksinkertaistaa kortin suunnittelua. Se täyttää IEC62052-31:2005 UC2- ja RoHS-standardit, joten se sopii älykkäisiin mittaussovelluksiin. Näytä tuote →

Lukitusreleen piirikaavioesimerkkejä

Kaksikelainen asetus/nollausjohdotus

Kaksikelaisessa konfiguraatiossa asetuskela ja palautuskäämi on kytketty erillisinä haaroina positiivisesta kiskosta maahan. Asetuspainikkeen hetkellinen painaminen aktivoi asetuskelan ja lukitsee releen. Nollauspainikkeen painaminen aktivoi nollauskelan ja vapauttaa salvan.

Yhden käämin napaisuuden vaihtojohdotus

Yhden kelan mallissa sekä asetus että nollaus käyttävät samaa kelaa. Tilaa vaihdetaan kääntämällä käämiin syötetyn jännitteen napaisuus. Tyypillinen lähestymistapa käyttää H-siltaa tai kahta transistoria, jotka on järjestetty push-pull-konfiguraatioon. Yksi pulssi positiivisella polariteetilla asettaa releen, kun taas pulssi, jolla on käänteinen napaisuus, nollaa sen. Koska käämi on sama molemmissa toiminnoissa, PCB-jalanjälki on pienempi, mutta ohjainpiiri on hieman monimutkaisempi.

MCU-ohjattu lukitusrele

Kun mikro-ohjain käyttää lukitusrelettä, voit käyttää kahta GPIO-nastaa transistoreilla kaksikelaisessa laitteessa tai H-siltaohjainta yksikelaisessa laitteessa. Koska rele ottaa virtaa vain kytkentäpulssin aikana, ohjain voidaan luokitella lyhyeksi pulssiksi jatkuvan kuormituksen sijaan. Tämä tekee MCU-ohjatuista piireistä erityisen houkuttelevia akkukäyttöisissä laitteissa ja älykkäissä mittausjärjestelmissä, joissa jokainen milliwatti on tärkeä.

Lukitusrele vs. ei-salpaava rele

Valinta riippuu siitä, tarvitseeko sovelluksesi muistitoimintoa vai vikasietotilaa. Jos tehohäviön on johdettava pois päältä, ei-salpaava rele on turvallisempi. Jos laitteen on säilytettävä tilansa ja palautettava oikea asento sähkökatkon jälkeen, lukitusrele sopii paremmin.

Kuinka valita oikea lukitusrele

Kelan jännite

Sovita kelan jännite syöttökiskoon. Yleisiä arvoja ovat 5V, 12V ja 24V. 12 V:n käämi, joka toimii 5 V:lla, ei lukitu luotettavasti, ja ylijännite voi vahingoittaa eristystä. Jos piirisi käyttää napaisuuden vaihtoa, varmista, että ohjain pystyy antamaan sekä positiiviset että negatiiviset pulssit puhtaasti.

Kelan tyyppi

Valinta yhden käämin ja kaksikäämin välillä riippuu ohjainpiiristäsi. Kaksoiskela tarjoaa yksinkertaisemman ohjauslogiikan, koska asetus ja nollaus ovat riippumattomia. Yksikela käyttää vähemmän liittimiä, mutta vaatii napaisuuden vaihtamisen, mikä lisää ohjainkomponenttien määrää. Suunnittelussa, jossa on rajoitettu piirilevytila, kaksikelainen laite, jossa on pieni liitin, on usein helpompi reitittää.

Yhteystiedot

Valitse yhteydenottolomake kuormituksen perusteella. SPST on yksinkertaisin, mutta SPDT ja kaksoiskontaktirakenteet mahdollistavat kahden piirin ohjaamisen samanaikaisesti. Kaksihaaraiset koskettimet parantavat luotettavuutta pienvirran signaalin kytkennässä ja ovat hyödyllisiä, kun haluat kytkeä sekä teho- että apusignaalit yhdestä releestä.

Kuormaluokitus

Kytkentävirralla, jännitteellä ja käynnistysvirralla on merkitystä. Resistiivisiä kuormia on helpompi käsitellä kuin induktiivisia tai kapasitiivisia kuormia, jotka synnyttävät transientteja, jotka voivat hitsata koskettimia. UL- ja CQC-hyväksyntävaatimukset täyttävälle sovellukselle 16A–20A FH42L lukitusrele UL- ja CQC-yhteensopivuudella on käytännöllinen vaihtoehto, koska se on testattu maailmanlaajuisilla markkinoilla ja käyttää standardia PCB-liitinasettelu.

FH42L 16A/20A lukitusrele UL- ja CQC-hyväksynnällä Tämä UL- ja CQC-sertifioitu 16A/20A lukitusrele tarjoaa luotettavan kytkennän maailmanlaajuisille markkinoille. Sen 5 KV:n läpilyöntijännite ja 250 mW kelateho sopivat älykodin ja mittarin ohjauskortille. Näytä tuote →

Yleisten lukitusreleongelmien vianmääritys

• Rele ei muuta tilaa: Tarkista kelan jännite ja ohjain. Varmista, että pulssin kesto on vähintään 20 ms - 50 ms, jotta ankkuri kulkee täysin.
• Rele ei pidä tilaa: Tarkista magneettinen salpa. Liian lyhyt pulssi voi jättää ankkurin väliasentoon, jolloin salpa ei lukitu kokonaan.
• Koskettimet kiinni tai hitsaa: Pienennä käynnistysvirtaa tai käytä kuormitukseen soveltuvaa kosketinmateriaalia, kuten AgSnO2:ta, joka kestää kaarieroosiota paremmin kuin pelkät hopeakoskettimet.
• Kohina tai väärä kytkentä: Lisää flyback-diodit kelan poikki, erityisesti kaksikelapiireissä, ja suodata meluisat syöttölinjat pienellä kondensaattorilla releen lähellä.

Sovellukset, joissa lukitusreleet loistavat

Lukitusreleet ovat yleisiä älykkäissä sähkömittareissa, koska releen on pysyttävä tietyssä tilassa pitkiä aikoja tyhjentämättä mittaria. Niitä käytetään myös laajasti älykodin valaistuksen ohjauksessa, latauspaaluissa, teollisuusautomaatiossa ja uusissa energiajärjestelmissä. Näissä ympäristöissä kyky ylläpitää tilaa ilman jatkuvaa kelatehoa vähentää itsekuumenemista ja pidentää piirilevykokoonpanon käyttöikää.

Älykkäisiin mittareihin ja valaistuksen ohjaussovelluksiin W30L lukitusrele älymittariin ja valaistuksen ohjaukseen tarjoaa kompaktin tilan ja kytkettävän kiinnitysmekanismin, joten se sopii suoraan mittarin ja valaistuksen ohjaustauluihin. Voit myös tutustua miten Fanhar tukee älykkäitä sähkömittarisovelluksia nähdäksesi, kuinka nämä komponentit integroituvat tuotantokäyttöön.

W30L 40A/50A lukitusrele älymittariin ja valaistuksen ohjaukseen Tämä lukitusrele käsittelee jopa 50 A:n jännitteen pienikokoisella ja manuaalisella ohjauskytkimellä. Se on UL-, TUV- ja CQC-yhteensopiva, joten se sopii suoraan mittarien ja valaistuksen ohjaussovelluksiin. Näytä tuote →

FAQ

Q1: Tarvitsevatko lukitusreleet jatkuvaa tehoa?

Ei. Lukitusrele tarvitsee vain pulssin tilojen vaihtamiseen. Kytkennän jälkeen magneettisalpa pitää koskettimet paikoillaan ilman jatkuvaa kelavirtaa, joten käämi ei kuluta tehoa releen ollessa tyhjäkäynnillä.

Q2: Kumpi on parempi: yksikelainen vai kaksikelainen?

Se riippuu kuljettajasta. Kaksikelaa on helpompi ohjata yksinkertaisilla GPIO:illa, koska asetus ja nollaus ovat riippumattomia. Yksikela säästää liittimiä, mutta vaatii napaisuuden vaihtopiirin, kuten H-sillan. Jos optimoit piirilevytilaa, kaksoiskela kompaktilla liitinasettelulla on yleensä kätevää.

Kysymys 3: Voiko lukitusrele avautua tai sulkea epäonnistumisen?

Kyllä. Mekaaninen kuluminen, hitsatut koskettimet tai viallinen magneettisalpa voivat aiheuttaa molemmat vikatilat. Oikea kuorman valinta, riittävä kelakäyttö ja rele, jossa on vankka kosketinrakenne, auttavat estämään näitä vikoja.

Q4: Kuinka pitkä ohjauspulssin tulisi olla?

Tyypillisesti 20 ms - 50 ms riittää 12 V:n tai 24 V:n lukitusreleelle. Pidemmät pulssit eivät vahingoita relettä, mutta hukkaa energiaa, kun taas erittäin lyhyet pulssit eivät välttämättä liiku täysin ankkuria ja voivat johtaa epäluotettavaan kytkentään.

Johtopäätös

Lukitusreleen piirikaavio on helppo lukea, kun tiedät, käyttääkö laite yhtä vai kahta käämiä. Kun kelatyyppi on selvä, johdotus noudattaa ennustettavaa kaavaa, ja pääasiallinen suunnittelutyö siirtyy oikean kelajännitteen, koskettimen nimellisarvon ja suojakomponenttien valitsemiseen. Älykkäissä mittareissa, valaistuksen ohjauksessa ja uusissa energialaitteissa lukitusreleen energiansäästöä ja pitkäaikaista luotettavuutta on vaikea sovittaa yhteen ei-salpautuvan vaihtoehdon kanssa.