از چه رله ای برای کلید صفر سیم خانه هوشمند استفاده می شود؟ راهنمای تخصصی

سوئیچ های هوشمند مدرن مانند جادو عمل می کنند. شما یک سوئیچ مکانیکی اولیه را در یک خانه قدیمی که فقط دو سیم در جعبه دیوار دارد تعویض می کنید. ناگهان کنترل صوتی، برنامه ریزی و دسترسی از راه دور دارید. بدون نیاز به سیم کشی جدید بدون نیاز به سیم خنثی با این حال سوئیچ همچنان Wi- و پردازنده خود را تغذیه می کند.

این یک پازل مهندسی مهم ایجاد می کند. چگونه کار می کند؟ چه نوع مولفه ای این امکان را فراهم می کند؟

پاسخ یک رله گیر مغناطیسی است. این نوع رله خاص جزء کلیدی است که اکثر کلیدهای هوشمند بدون سیم را ممکن می کند. این سوئیچ‌های هوشمند بدون{3}}خنثی نیز نامیده می‌شوند.

کار می کند زیرا برخلاف رله های معمولی برای روشن یا خاموش ماندن نیازی به برق مداوم ندارد. این یکی از ویژگی ها مشکل اصلی برق رسانی یک سوئیچ هوشمند بدون سیم خنثی اختصاصی را حل می کند.

این راهنمای کامل تمام جنبه های این فناوری را پوشش می دهد. یاد خواهید گرفت:

رله ضامن مغناطیسی چیست و چرا طرح‌های کلید {0}سیم صفر به آن نیاز دارند.

مقایسه دقیق بین رله خانگی، رله خودرو و رله تجهیزات صنعتی.

چگونه مشخصات رله را مانند یک حرفه ای بخوانید تا بتوانید برای هر پروژه ای مناسب را انتخاب کنید.

چرا رله های لچینگ ضروری هستند

برای درک اینکه سوئیچ‌های هوشمند بدون{0}خنثی چقدر درخشان هستند، باید مؤلفه اصلی آنها را درک کنیم. انتخاب یک رله چفت کننده نسبت به یک رله غیر{2}}در اولویت نیست. این یک نیاز اساسی بر اساس قوانین الکتریکی است.

رله لچینگ چیست؟

رله گیر مغناطیسی یک کلید الکترومکانیکی با حافظه است. از یک انفجار کوتاه الکتریسیته برای تغییر از باز به بسته یا برعکس استفاده می کند.

هنگامی که حالت تغییر می کند، آهنرباهای دائمی داخلی آن را در جای خود نگه می دارند. برای ماندن در آن موقعیت به صفر نیروی اضافی نیاز دارد. به یک خودکار جمع شونده فکر کنید. شما یک بار کلیک می کنید تا نوک (روشن) گسترش یابد، و باز می ماند. دوباره کلیک کنید تا آن را پس بگیرید (خاموش)، و جمع شده باقی می ماند.

این به طور کامل با یک رله استاندارد غیر{0}}چفت کننده متفاوت است. رله‌های غیر چفت‌شونده برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی به جریان الکتریکی پیوسته از طریق سیم‌پیچ داخلی خود نیاز دارند. این فیلد مخاطبین سوئیچ را بسته نگه می دارد. برق را از سیم پیچ جدا کنید و یک فنر کنتاکت ها را باز می کند.

مشکل "بدون-خنثی".

چالش اصلی برای سوئیچ‌های هوشمند بدون سیم، تامین برق وسایل الکترونیکی خودشان است. راه‌اندازی‌های استاندارد دارای یک سیم برقی در داخل و یک سیم برقی سوئیچ شده به نور هستند. یک سیم خنثی مسیر برگشت برق را فراهم می کند. این اجازه می دهد تا الکترونیک داخلی سوئیچ (مانند یک تراشه Wi{4}}فای) یک مدار کامل تشکیل دهد و برق را جذب کند.

بدون سیم خنثی، کلید فقط یک مسیر برق دارد. از طریق سیم برق، از طریق لوازم الکترونیکی سوئیچ، سپس به چراغ برق بروید. لامپ به بخشی از مدار برق سوئیچ تبدیل می شود.

این به این معنی است که سوئیچ باید "نشت" کند یا مقدار کمی جریان را به طور مداوم از طریق لامپ عبور دهد تا مغز خود را زنده نگه دارد. این جریان باید به قدری کم باشد که باعث نشود لامپ روشن شود یا حتی ضعیف بدرخشد.

راه حل رله گیر

در اینجا دلیلی است که رله‌های غیرقابل اتصال برای این کار کاملاً اشتباه هستند. برای روشن نگه داشتن لامپ، یک رله غیر چفت‌شونده نیاز به برق پیوسته به سیم پیچ خود دارد. این جریان سیم پیچ، به علاوه جریان برای تراشه Wi{4}}وای فای، اغلب باعث می شود لامپ های LED یا CFL حساس در زمانی که باید خاموش باشند، سوسو می زنند، زمزمه می کنند یا می درخشند.

رله گیر مغناطیسی این مشکل را به زیبایی حل می کند. برای روشن کردن چراغ، مدار سوئیچ یک پالس کوتاه- انرژی به سیم پیچ "تنظیم" رله می فرستد. کنتاکت های رله به دلیل وجود آهنربای دائمی بسته می شوند و در آنجا می مانند. نبض تمام می شود. رله اکنون از توان صفر استفاده می کند.

با روشن بودن رله، لوازم الکترونیکی سوئیچ می‌توانند مقدار کمی از انرژی مورد نیاز خود را از طریق لامپ-حالاً روشن کنند. از آنجایی که رله برق نمی گیرد، جریان نشتی کل به اندازه کافی پایین می ماند تا از مشکلات جلوگیری شود. وقتی می خواهید چراغ را خاموش کنید، مدار یک پالس دیگر را به سیم پیچ "تنظیم مجدد" می فرستد و کنتاکت ها باز می شوند.

خودرو در مقابل رله های صنعتی

سوئیچ‌های هوشمند از رله‌های-چفت‌کننده بسیار خاص و کم مصرف استفاده می‌کنند. اما دنیای رله گسترده تر بسیار بزرگ است. درک تفاوت‌های بین رله‌های خودرو و رله‌های کف کارخانه، زمینه‌های بسیار مهمی را در تجارت مهندسی- فراهم می‌کند. این نشان می دهد که چگونه محیط برنامه هر جنبه ای از طراحی رله را شکل می دهد.

ما آنها را در پنج حوزه کلیدی مقایسه خواهیم کرد: استانداردهای طراحی، ظرفیت بار، مقاومت محیطی، طول عمر و استفاده های معمولی. مقایسه رله خودرو و رله صنعتی نشان می‌دهد که تفاوت کاربرد رله چگونه بر انتخاب‌های طراحی تأثیر می‌گذارد.

تجزیه و تحلیل عمیق تر تفاوت ها

بیایید هر یک از این تمایزات انتقادی را گسترش دهیم.

استانداردهای طراحی

رله های خودرو در محیط های سخت زندگی می کنند. آنها باید از استانداردهای تعیین شده توسط انجمن مهندسین خودرو (SAE) مانند سری SAE J- پیروی کنند. این استانداردها نیاز به آزمایش سخت برای مقاومت در برابر لرزش ثابت، شوک مکانیکی ناشی از چاله ها و نوسانات شدید دما از شروع زمستان سرد تا محفظه موتورهای گرم تابستان دارند. بقای مکانیکی نگرانی اصلی است.

رله های صنعتی از قوانین مختلفی پیروی می کنند. نهادهایی مانند لابراتوارهای بیمه (UL)، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) و انجمن ملی تولیدکنندگان برق (NEMA) آنها را اداره می کنند. UL 508 برای تجهیزات کنترل صنعتی یک استاندارد کلیدی است. در اینجا، تمرکز بر ایمنی الکتریکی،-قابلیت اطمینان طولانی مدت در میلیون‌ها چرخه، و عملکرد قابل پیش‌بینی در محیط‌های کنترل‌شده (اما دارای نویز الکتریکی) مانند پانل‌های کنترل کارخانه است.

ظرفیت بار

رله های خودرو در مدیریت برق DC عالی هستند. آنها جریان های هجومی زیاد موتورهای 12 ولت یا 24 ولت DC را تغییر می دهند، مانند شیشه های برقی یا فن های رادیاتور. رله ای که برای 30 آمپر DC درجه بندی شده است ممکن است پیک های 80 آمپر را برای کسری از ثانیه در هنگام راه اندازی موتور کنترل کند.

رله های صنعتی بسیار متنوع تر هستند. آنها محدوده ولتاژ گسترده ای را کنترل می کنند، معمولاً 24 ولت DC برای منطق کنترل اما همچنین 120 ولت، 240 ولت یا حتی 480 ولت AC برای کنترل موتورها، بخاری ها و ماشین آلات سنگین. آنها برای کار مداوم طراحی شده اند، به این معنی که می توانند پر انرژی بمانند و جریان نامی خود را 24/7 بدون گرم شدن بیش از حد حمل کنند.

مقاومت محیطی

این یک تفاوت تعیین کننده است. رله های خودرو اغلب با اپوکسی آب بندی می شوند یا در محفظه های ضد آب قرار می گیرند تا از اسپری آب، روغن، بخارات بنزین و نمک جاده محافظت کنند. عملکرد از -40 درجه تا بیش از 125 درجه استاندارد است.

اکثر رله های صنعتی در داخل کابینت های الکتریکی محافظت شده زندگی می کنند. نگرانی های اصلی زیست محیطی آنها گرد و غبار و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) از دستگاه های دیگر است. در حالی که قوی هستند، معمولاً نیازی به زنده ماندن در برابر غوطه ور شدن مستقیم آب یا محدوده دمای شدید محفظه های موتور ندارند، مگر اینکه به طور خاص برای چنین کاربردهای سخت- طراحی و رتبه بندی شده باشند.

طول عمر و چرخه ها

رله خودرو برای بوق خودرو ممکن است چند هزار بار در طول عمر خودرو استفاده شود. رله های چراغ جلو ممکن است ده هزار چرخه را ببینند. آنها برای قابلیت اطمینان بالا در تعداد چرخه های متوسط ​​طراحی شده اند که هزینه آن یک محدودیت طراحی قابل توجه است.

رله های صنعتی در خطوط بسته بندی خودکار ممکن است هر سه ثانیه یکبار کار کنند. این بیش از 10 میلیون سیکل در سال است. این رله ها برای طول عمر الکتریکی بسیار زیاد طراحی شده اند. مواد تماس، مکانیسم‌های داخلی و ساخت سیم‌پیچ آن‌ها بهینه شده‌اند تا در مقابل میلیون‌ها عملیات تحت بار الکتریکی کامل بدون شکست مقاومت کنند. به همین دلیل است که آنها اغلب بزرگتر و گرانتر از رله های خودرو با درجه بندی جریان مشابه هستند.

برنامه های کاربردی معمولی

کاربردها فلسفه طراحی را آشکار می کنند. در اتومبیل‌ها، رله‌هایی را می‌بینید که بارهای جریان مستقیم متناوب و زیاد را کنترل می‌کنند: شیر برقی موتور استارت (رله‌های جریان بسیار زیاد)، پمپ‌های سوخت، صندلی‌های برقی، و چراغ‌ها.

در صنعت، رله‌ها بین مغزهای ولتاژ پایین (PLC یا کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی) و-عضله کارخانه با ولتاژ پایین رابط دارند. آنها در مراکز کنترل موتور، سیستم‌های ایمنی برای برق‌زدایی{3}}تجهیزات در مواقع اضطراری، و پانل‌های کنترل روشنایی و تهویه مطبوع برای کل ساختمان‌ها استفاده می‌شوند.

نحوه انتخاب رله مناسب

تبدیل تئوری به عمل به معنای یادگیری خواندن دیتاشیت ها و انتخاب جزء مناسب برای پروژه است. انتخاب اشتباه رله می تواند در بهترین حالت منجر به شکست پروژه ها و در بدترین حالت خطر آتش سوزی شود. ما این را به مراحل واضح و گام به گام تقسیم می کنیم. درک رتبه بندی جریان ولتاژ رله برای عملکرد ایمن بسیار مهم است.

مرحله 1: ولتاژ سیم پیچ را مطابقت دهید

سیم پیچ رله ماشه است. این یک آهنربای الکتریکی است که هنگام روشن شدن سوئیچ را فعال می کند. مشخصات ولتاژ سیم پیچ باید با ولتاژ مدار کنترل شما مطابقت داشته باشد.

اگر یک رله را با آردوینو یا رزبری پای کنترل می کنید، به یک رله با سیم پیچ 5 ولت DC یا 3.3 ولت DC نیاز دارید. کار ماشین از سیم پیچ 12 ولت DC استفاده می کند. سیستم های صنعتی یا تهویه مطبوع معمولاً از سیم پیچ های 24 ولت AC یا 24 ولت DC استفاده می کنند. ولتاژ اشتباه یا نمی تواند رله را فعال کند یا اگر خیلی زیاد باشد، سیم پیچ را فورا می سوزاند.

مرحله 2: تأیید رتبه تماس

این مهمترین مشخصات ایمنی است. رتبه بندی تماس حداکثر باری را که سوئیچ داخلی رله می تواند با خیال راحت تحمل کند را مشخص می کند. همیشه به صورت جریان و ولتاژ برای AC یا DC بیان می شود.

می بینید که نوشته شده است: 10A @ 250V AC یا 30A @ 14V DC.

رله اول می تواند بارهای تا 10 آمپر را در ولتاژهای نه بیشتر از 250 ولت متناوب با خیال راحت تغییر دهد. دومی 30 آمپر تا 14 ولت DC را کنترل می کند. همیشه رله‌هایی را انتخاب کنید که رتبه‌بندی تماس‌ها به طور قابل‌توجهی بالاتر از بار مورد انتظار شما باشد. این حاشیه ایمنی بسیار مهم است.

مرحله 3: فرم تماس را درک کنید

فرم تماس، پیکربندی سوئیچ داخلی رله را توضیح می دهد. رایج ترین اشکال برای درک ساده هستند.

SPST (تک قطبی، تک پرتابی):این یک کلید روشن/خاموش اولیه است. دارای دو ترمینال برای بارگیری است. هنگامی که سیم پیچ برق می گیرد، سوئیچ بسته می شود و دو پایانه را به هم وصل می کند. مانند یک کلید چراغ استاندارد است. نسخه های SPST-NO (به طور معمول باز) و SPST{5}}NC (به طور معمول بسته) را خواهید یافت.

SPDT (تک قطبی، دو پرتاب):این یک سوئیچ تغییر است. دارای سه پایانه بار است: یکی مشترک (COM) و دو ترمینال دیگر (A و B). هنگامی که رله استراحت می کند، مشترک به یک ترمینال متصل می شود. هنگامی که سیم پیچ برق می گیرد، سوئیچ می چرخد ​​و مشترک به ترمینال دیگر متصل می شود. این برای هدایت جریان بین دو مسیر مختلف، مانند جابجایی بین گرمایش و سرمایش در ترموستات مفید است.

مشکلات رایج و نکات حرفه ای

چندین دهه تجربه طراحی الکترونیک اشتباهات رایج مبتدیان را آشکار می کند. اجتناب از این موارد باعث صرفه جویی در زمان، پول و ناامیدی می شود.

نادیده گرفتن جریان هجومی

بسیاری از بارها جریان ثابت نمی کشند. موتورها، منابع تغذیه یا آرایه‌های نور LED بزرگ می‌توانند در اولین روشن شدن، جریان هجومی عظیمی برای میلی‌ثانیه داشته باشند. این سنبله می تواند 5 تا 15 برابر جریان عملیاتی{4}}حالت ثابت باشد. یک دستگاه LED 100{12}} وات ممکن است کمتر از ۱ آمپر کار کند، اما هجوم آن می‌تواند ۱۰ آمپر باشد. این جریان هجومی مکرر با استفاده از رله ای که فقط 5 آمپر دارد، می تواند به طور فیزیکی کنتاکت های رله را به هم جوش دهد و باعث از کار افتادن آن در موقعیت "روشن" شود. همیشه برگه‌های داده را برای رتبه‌بندی‌های "Tungsten" یا "Inrush" یا رله‌های بیش از حد قابل توجهی برای موتور یا بارهای LED بزرگ بررسی کنید.

رتبه بندی گیج کننده AC و DC

این یک خطای ایمنی حیاتی است. رتبه تماس رله برای AC تقریباً همیشه بسیار بالاتر از رتبه DC آن در همان ولتاژ است. یک رله با ولتاژ 10A @ 250V AC ممکن است فقط برای 0.5A @ 125V DC رتبه بندی شود.

دلیلش فیزیک است. ولتاژ AC 120 بار در ثانیه (در سیستم های 60 هرتز) از صفر عبور می کند. این تلاقی صفر{4}}به خاموش کردن قوس های الکتریکی که هنگام باز شدن مخاطبین رله ایجاد می شوند، کمک می کند. ولتاژ DC ثابت است. هرگز به صفر نمی رسد این امر خاموش کردن قوس های DC را بسیار سخت تر می کند. قوس می تواند باقی بماند و گرمای بسیار زیادی ایجاد کند و تماس های رله را از بین ببرد. هرگز فرض نکنید که درجه بندی AC برای بارهای DC اعمال می شود.

انتخاب نوع اشتباه

در نهایت، همیشه به انتخاب اساسی بازگردید: قفل در مقابل غیر{1}}چفت کردن.

در مواقعی که نیاز به حفظ حالت هایی با مصرف برق صفر دارید، از رله های چفت کننده استفاده کنید. این برای دستگاه‌های باطری-، برنامه‌های صرفه‌جویی در انرژی{2}}و، همانطور که دیدیم، بدون-سوئیچ‌های هوشمند خنثی، عالی است.

زمانی که حالت‌ها به مدیریت فعال یا اقدامات لحظه‌ای نیاز دارند، از رله‌های غیرقابل {0} استفاده کنید. این انتخاب پیش‌فرض برای اکثر مدارهای کنترلی ساده است که در آن میکروکنترلرها یا سوئیچ‌ها توان پیوسته را برای نگه داشتن رله‌ها فراهم می‌کنند. همچنین ذاتاً در بسیاری از طرح‌ها «ایمن-ایمن» است، زیرا همیشه وقتی قدرت کنترل از بین می‌رود خاموش می‌شود.

نتیجه گیری: از کلید هوشمند تا برق صنعتی

ما با یک سوال ساده درباره فناوری در داخل سوئیچ‌های هوشمند بدون سیم شروع کردیم. پاسخ، یک رله گیر مغناطیسی، درک عمیق‌تری از چگونگی حل چالش‌های پیچیده الکتریکی توسط مهندسی هوشمندانه را باز می‌کند و مشکل بحرانی نشت نیرو را حل می‌کند که در غیر این صورت چنین دستگاه‌هایی را غیرممکن می‌کرد. این نشان می دهد که چه رله ای برای برنامه های سوئیچ سیم صفر خانه هوشمند استفاده می شود.

از آنجا، ما دیدگاه خود را گسترش دادیم و رله های تخصصی خانگی را با قطعات بسیار متفاوت خودرو و صنعتی مقایسه کردیم. نکته کلیدی این است که محیط برنامه طراحی را دیکته می کند، از مقاومت در برابر لرزش رله خودرو تا عمر چرخه رله صنعتی باورنکردنی.

مهمتر از همه، ما این دانش را به مهارت های عملی تبدیل کردیم. با درک نحوه خواندن و احترام به مشخصات-به خصوص مخاطب مهم رتبه‌بندی‌های ولتاژ و جریان{0}}می‌توانید از تئوری به برنامه ایمن و موفق بروید.

چه اکنون در حال عیب‌یابی دستگاه‌های خانه هوشمند، سیم‌کشی ماشین‌های پروژه‌ای هستید یا صرفاً در مورد اجزای نامرئی که دنیای مدرن ما را نیرو می‌دهند کنجکاو هستید، یک چارچوب محکم برای درک و انتخاب رله مناسب برای هر کاری دارید.

نقش رله ها در سیستم های روشنایی خودرو توضیح داده شد

روش سیم کشی رله میانی در راهنمای کنترل سوئیچ مجاورتی

نحوه تقسیم ورودی و خروجی نمودار سیم کشی رله حالت جامد-

چگونه حسگر دو سیم-را به رله میانی وصل کنیم؟ راهنما