Импульсное реле 12 Вольт: назначение, устройство, схема подключения, изготовление своими руками

Обновлено: 18.05.2024

В радиоэлектронике, различных бытовых электроприборах и системах управления освещением используется импульсное реле 12 Вольт, которое позволяет обеспечить стабильное электроснабжение, упрощая при этом работу техники. На сегодняшний день разработаны различные виды автоматики, которые отличаются простотой эксплуатацией и способны обеспечить беспроблемное функционирование бытовых приборов и разнообразных электроустройств.

Назначение переключателей

Электромеханическое реле предназначается для подключения нагрузки в цепь при подаче на контакты сигнала. Импульсным такой переключатель назван по причине его включения при направлении на управляющий вход соответствующего сигнала. Автоматика запоминает положение контактов даже при отключении от сети и затем при возобновлении питания устройство не изменяет своего состояния до получения новых управляющих сигналов.

Сегодня такие реле используются в электротехнике, приборах, отвечающих за управление освещением, в силовом оборудовании и мощных блоках питания. Переключатель может различаться своей мощностью, конструкцией и предназначением. Правильно подобрав и грамотно спланировав схему с импульсными реле, можно будет обеспечить работу приборов в полностью автоматическом режиме, существенно упрощая их функционирование.

Типы устройств, принцип их работы

Технические характеристики автоматики, ее принцип работы и предназначение будут напрямую зависеть от типа таких устройств. Принято различать две разновидности переключателей:

Каждый из этих типов реле имеет свои преимущества и недостатки. Они могут выполняться в различных корпусах, отличаются своим принципом действия и назначением. Необходимо правильно подбирать каждый тип переключателей, который должен полностью соответствовать выполняемой работе и используемой электротехнике.

Электромеханические реле выполнены с катушкой управления и специальными механическими контактами, работающими по принципу кнопки с фиксацией. После подачи сигнала на катушку контакты замыкаются и остаются в таком положении до поступления следующего управляющего сигнала. Как только на реле приходит новый импульс, механика размыкает контакты, обеспечивая правильную работу устройства.

Электронные переключатели выпускаются с полупроводниковым ключом или релейным выходом. Такие устройства выполняются с микроконтроллерами, управляющими сигнальным выходом, и коммутацией нагрузки. Отдельные модификации переключателей оснащены таймерами, что позволяет собирать на их базе специфические схемы, расширяя сферу использования устройств.

Характеристики реле и их преимущества

В каждом конкретном случае технические характеристики таких устройств будут различаться, в зависимости от их типа и назначения. К основным параметрам относят следующее:

Количество поддерживаемых выключателей.
Длительность импульса управления.
Номинальный ток в силовой цепи.
Ток срабатывания катушки.
Номинальное управляющее напряжение.
Количество и состояние контактов.

Выбор переключателей выполняют исходя из их характеристик, а также общей схемы исполнения устройства и прибора. Можно подобрать как простейшие модели, рассчитанные на управляющий ток в 12 Вольт, так и мощные установки, которые работают с высоким напряжением, оснащенные микроконтроллерами и обеспечивающими максимальную точность работы.

К преимуществам реле относят:

Простота конструкции.
Универсальность использования.
Доступная стоимость.
Надежность.
Легкость подключения.

К недостаткам можно отнести разве что их подверженность наводке от силовых цепей и радиоволн. Поэтому такие переключатели следует использовать в приборах и цепях, которые защищены от внешнего воздействия. Если же требуется применять реле в условиях радиоволн и постоянных наводок, то рекомендуется применять механический тип устройства, который отличается повышенной устойчивостью и стабильностью работы.

Всё, что останется сделать, это лишь правильно подобрать модель переключателей, которая будет полностью соответствовать схеме прибора. Только в этом случае можно гарантировать беспроблемность эксплуатации оборудования и систем управления, а техника будет функционировать правильно, без перегрузки и коротких замыканий.

Схема подключения

Схема подключения импульсного реле отличается в зависимости от вида оборудования и мощности самого переключателя. Чаще всего устройство на 12 Вольт используется при организации схемы управления освещения. Нужно только лишь подвести двухжильный тонкий провод к выключателям, а силовой кабель подключить к контактам импульсного бистабильного реле.

Также существуют схемы подключения реле с использованием катушки на 8, 24 и 220 Вольт. При использовании мощных переключателей требуется отдельный источник питания, что несколько усложняет выполнение управляющих устройств. При повышенной мощности рекомендуется использовать электромеханические реле с микропроцессором, который будет контролировать показатель напряжения, обеспечивая максимально возможную точность работы техники.

Сфера применения

Импульсное реле на 12 Вольт мощности чаще всего используется в схемах управления умного дома. Такие переключатели функциональны, могут работать сразу с несколькими устройствами, существенно упрощая автоматизацию управления освещением и всем электроснабжением в строении.

Устройства с таймерами используются в тех случаях, когда требуется обеспечить кратковременную подачу напряжения. Например, для освещения гаража, подвала, сарая или подъезда. Такой аппарат может дополнительно оснащаться внешними датчиками, что расширяет сферу использования импульсного реле.

Мощные переключатели используются в инверторных блоках питания, различном силовом оборудовании и технике с повышенным потреблением электричества. За счет максимально возможной точности работы таких устройств обеспечивается стабильное функционирование аппаратуры, при этом схема выполнения оборудования и мощных блоков питания существенно упрощается, что достигается в том числе за счёт применения импульсных механических и электромеханических реле.

Самостоятельное изготовление прибора

Простота конструкции механических реле позволяет изготавливать их самостоятельно, что сокращает расходы на приобретение уже готовой автоматики. За основу при самостоятельном выполнении реле можно взять поляризованный твердотельный переключатель с таймером. Мощность этого устройства должна составлять 12 Вольт. Благодаря использованию программируемого переключателя, существенно расширяются возможности его использования. В зависимости от потребностей автомата, он может быть включён в схему Schneider или Legrand.

Фиксирующее двухполюсное импульсное реле для управления освещением потребует использования сразу двух переключателей. При выполнении однополюсного автомата ему для работы необходима будет смена полярности. Поэтому в зависимости от сферы использования автоматики потребуется приобрести 2 или 4 переключателя.

У изготовленного самостоятельно прибора будут следующие характеристики:

Два или четыре переключателя.
Ток на выходе — 7 Ампер.
Мощность — 12 Вольт и 0,03 микроампер.

Используемый таймер позволяет осуществлять настройку в двух диапазонах: от 0 до 1 секунды, а также от 1 до 100 секунд. Пользователь получает возможность выбора любого режима включения. При изготовлении реле, которые используются в схемах освещения промышленных зданий, устанавливают максимально возможный промежуток времени. Для бытового использования следует применять таймеры с минимальными значениями работы устройства.

В схеме с самодельным реле будет использоваться кабель с трехконтактным разъёмом:

Чёрный 12 В провод для заземления.
Красный на 12 В для подачи напряжения на исполнительные устройства.
Зеленый провод отвечает за входной импульс триггера и управляет фиксацией сигнала.

Зеленый провод подключают к самодельному реле со стороны кнопочного переключателя. С другой стороны на плюс или минус припаивают провод от источника питания.

Также дополнительно может использоваться двухконтактный разъем с желтым и коричневым проводом. Первый необходим для контроля мощности нагрузки, его соединяют с заземлением и подключенным питанием. Коричневый провод потребуется для дублирования питания, поэтому в зависимости от полярности его подключают к плюсу или минусу 12 Вольт.

Это стандартная схема самодельного импульсного реле, которое может использоваться в блоках управления освещением и электроснабжением. Основная сложность выполнения такого самодельного переключателя — выбор фиксирующей и счетно-проводной автоматики, параметры которой должны соответствовать используемому контакту.

Срабатывание происходит при первичном нажатии на механизм переключения. Передние контакты включаются при замыкании задних контактов, на которые подается напряжение. В каждом конкретном случае схема работы самодельного реле будет различаться, в зависимости от выбранной основы и назначения таких переключателей.

Импульсное реле — это простейший самодельный переключатель, который позволяет точно управлять работой различных устройств, применяется в блоках питания и системах управления освещением. Автоматика может отличаться своими показателями мощности, принципом работы и различными характеристиками. Благодаря простой конструкции таких устройств, их можно изготовить самостоятельно, сэкономив на приобретении функциональных схем автоматизации электроснабжения.

Бистабильное реле - это устройство, которое предназначено для управления контактами. Отличие от обычной проводной модели заключается в том, что модификация подходит для параллельных кнопочных выключателей. Управлять устройством можно с разных точек.

Стандартное реле включает в себя блок контактов, модулятор и набор транзисторов. Конденсаторы в реле применяются отрицательной направленности, и они отличаются по емкости. При необходимости можно самостоятельно собрать реле для простого выключателя.

Устройство с катушкой

Сделать бистабильное реле своими руками пользователь способен на базе проводного резистора. При этом модулятор подбирается чаще всего на три конденсатора, а расширитель используется с низкой проводимостью. Управление бистабильным реле с катушкой происходит за счет контроллера.

Также стоит отметить, что сборку стоит начинать с заготовки тиристора. Катушка подбирается на 24 В. Для преодоления импульсных помех в цепи применяются только переменные преобразователи. Отрицательное сопротивление у реле обязано составлять не менее 30 Ом.

Делаем импульсную модификацию

Импульсное бистабильное реле можно собрать на простом проводном резисторе. Модулятор потребуется расширительного типа, и сопротивление у него должно составлять не менее 40 Ом. Специалисты говорят о том, что конденсаторы припаивать следует в последовательном порядке. Особое внимание при сборке реле надо уделить контактам на замыкающей пластине. Довольно часто модулятор подбирается с обкладкой. В таком случае проводимость резистора не должна опускаться ниже 4 мк. Таким образом, номинальное напряжение в устройстве будет поддерживаться на уровне 50 В.

Модель с микроконтроллером

Устройства с микроконтроллерами являются очень распространенными. Они подходят для кнопочных выключателей. Также устройства активно применяются в коммутаторах. Специалисты рекомендуют для сборки использовать только емкостные резисторы. Всего для реле потребуется три конденсатора. Номинальное напряжение составляет в среднем 24 В. При проводимости 2 мк резистор должен выдавать перегрузку 10 А.

Модулятор для реле разрешается использовать строчного типа. Как правило, выпускаются модификации на три выхода. Управление бистабильным реле (микроконтроллером) происходит благодаря переключателю. Также стоит отметить, что существуют устройства с проводными стабилизаторами. Показатель сопротивления у элементов не должен превышать 45 Ом.

Реле на 5 В

Реле на 5 В собирается с открытым модулятором. Стабилизатора для модификации потребуется проводного типа, а перегрузка у него обязана составлять около 4 А. В среднем сопротивление у реле данного типа не превышает 50 Ом. Довольно часто устанавливаются именно контакторные расширители. Для генерации сигналов хорошо подходят дипольные конденсаторы. При сборке важно заготовить четыре фильтра. Катушка применяются низкой проводимости. Специалисты говорят о том, что обкладка должна находиться в начале цепи. Номинальное напряжение у реле должно составлять около 30 В.

Устройства на 10 В

Реле на 10 В производятся для контакторов замыкающего типа. Резисторы для устройств подходят регулируемого типа с перегрузкой от 2 А. Если говорить про простые модификации, то катушку можно смело использовать с подкладкой. Также надо отметить, что для сборки реле потребуется только два конденсатора.

Проводимость у элементов должна составлять не ниже 5 мк. Если номинальное напряжение сильно возрастает, рекомендуется проверить сопротивление. Расширители у модификаций используются волнового типа. Отрицательное сопротивление элементов максимум доходит до 55 Ом. В некоторых случаях используются именно фазовые резисторы. У них низкий параметр перегрузки, однако они хорошо справляются с импульсными помехами.

Модификации на 12 В

Бистабильное реле (12 вольт, автомобильное) подходит для контакторов проводного типа. Часто оно используются в системах управления светом. Катушки для модификаций подходят разной частотности и диаметра. Если доверять специалистам, то резисторы разрешается подбирать операционного типа с открытой обкладкой. При этом модуляторы применяются только на тиристоре, а проводимость у элемента будет составлять около 3 мк.

Трансиверы под реле подбираются отрицательной направленности. Номинальное напряжение в устройствах может сильно понижаться. Происходит это вследствие возрастания нагрузки на конденсаторах. Для повышения параметра напряжения используются тетроды, которые работают от преобразователей. Фильтры под них устанавливаются с проводимость от 10 мк.

Устройства для детекторов

На рынке часто встречается предназначенное для детекторов бистабильное реле. Управление устройствам происходит за счет контроллера. Модели для детекторов можно сделать самостоятельно. С этой целью заготавливается только один резистор. Проводимость элемента обязана составлять не менее 12 мк при перегрузке 2 А. Рабочая частота реле данного типа равняется примерно 20 Гц. Если рассматривать простую модификацию, то расширитель устанавливается на 13 В. Контакторы припаиваются за резистором. Также надо отметить, что потребуется цепь трансивера с проводимостью около 5 мк.

Если использовать элементы высокой чувствительности, то есть риск повышения напряжения. В данном случае целесообразнее устанавливать коммутируемые тиристоры. Они продаются с изоляторами и без них. Чаще всего допустимый уровень перегрузки у элементов равняется 4 А. Работают они от преобразователей дипольного типа. Контакты размашется устанавливать только перед модулятором.

Модель для датчика движения

Устройства для датчиков движения делаются очень просто. Модули в данном случае разрешается использовать волнового типа с проводимостью от 4 мк. При этом номинальное напряжение должно составлять около 30 В. Трансиверы для устройств подбираются на проводных резисторах. Если рассматривать схему с дипольными проводниками, то понадобится расширитель. Также надо отметить, что специалисты советуют не использовать проводниковые резисторы с низкой чувствительностью. У них малый порог проводимости, они быстро перегреваются. Конденсаторы для реле подбираются на 4 пФ. Данной емкости достаточно для быстрой генерации импульсов.

Устройства для датчиков освещения

Бистабильное реле для датчиков разрешается делать на базе двух модулей высокой проводимости. В первую очередь при сборке заготавливается резистор. Номинальное напряжение у него должно составлять 15 В. Также стоит позаботиться о цепи конденсаторов с высокой емкостью. Тиристор понадобится только один. Специалисты говорят о том, что улучшить стабильность работы элемента можно благодаря использованию переменных блокираторов.

Указанные устройства продаются с обкладками и без них. Рабочая частота у них колеблется в районе 40 Гц. При этом сопротивление в цепи не опускается ниже 55 Ом. Расширители устанавливаются в начале цепи и должны находиться перед контактами. Для проверки проводимости можно использовать тестер.

Модификации с переменным модулятором

Бистабильное реле с переменным модулятором хорошо подходит для детекторов разной направленности. Большинство модификаций выпускается с открытыми резисторами. Чтобы самостоятельно собрать реле, целесообразнее использовать фазовый расширитель. Модулятор в устройстве устанавливается сразу за контактами. Также надо отметить, что существуют модификации на проводных расширителях. У них малый порог проводимости. Однако они могут работать в цепи переменного тока. Стабилизатор для реле можно подбирать на проводниковой основе. Номинальное напряжение у элемента должно составлять не менее 24 В.

Применение контактных модуляторов

Бистабильное реле с контактными модуляторами используются в цепях постоянного и переменного тока. Многие модификации выпускаются с резисторами открытого типа и проводимостью на отметке 5 мк. При этом номинальное напряжение у них составляет только 14 В. Модулятор в устройство устанавливается за резистором. Также надо отметить, что для сборки потребуется только один конденсатор.

Если рассматривать простое реле, то элемент целесообразнее применять емкостного типа на 3 пФ. Проводимость у него не должна составлять 15 мк. Стабилизаторы в устройствах данного типа устанавливаются с фазовым переключателем. При номинальном напряжении 10 В модель в среднем выдает 30 Гц.

Расширители используются разной частотности. Специалисты говорят о том, что можно брать только открытые фильтры с проводимостью 5 мк. Однако надо учитывать тот факт, что у них высокие тепловые потери. На конденсаторы с данными фильтрами будет оказываться большая нагрузка.

Большинство современных приборов призвано упростить жизнь, поэтому многие из них так широко применяются человеком. Среди таких устройств часто встречается импульсное реле, которое позволяет автоматизировать многие процессы. Как оно устроено и чем примечательно мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

На рынке существует большое разнообразие импульсных реле, за счет технических и конструктивных отличий вы можете встретить и разные устройства. Но в качестве примера мы рассмотрим наиболее простое и практичное для понимания принципа действия (см. рисунок 1).

Рис. 1. Пример устройства импульсного реле

Простейший пример импульсного реле состоит из таких элементов:

Катушка - изготавливается из медного проводника, намотанного на немагнитное основание, к примеру, каркас из текстолита, электрокартона и т.д. Предназначена для создания электромагнитного поля, воздействующего на магнитные элементы.
Сердечник - выполняется из ферромагнитных материалов, вступающих во взаимодействие с магнитным полем катушки. Предназначен для перемещения и совершения магнитного воздействия.
Контактная система реле - состоит из подвижных и неподвижных контактов, предназначенных для передачи сигнала.
Резистивные, емкостные и сигнальные элементы - применяются для задания логики работы устройства и обозначения состояния.
Таймер - задает временной интервал выдержки реле, но присутствует не во всех моделях, помогает существенно расширить функционал оборудования.

Принцип работы

Принцип действия импульсного реле заключается в перемещении контактной группы под воздействием электромагнитного поля катушки, втягивающей сердечник. При этом управление устройством осуществляется через кнопочные каналы. Одно нажатие кнопки подает кратковременный импульс на управляющий вывод, и контакты переходят в устойчивое состояние - подача или отключение напряжения, поэтому его еще называют бистабильным (два устойчивых состояния). В отличии от того же контактора, такое реле управляется одним импульсом, подаваемым за счет кнопки или выключателя с самовозвратом в исходное состояние, отсюда и происходит название импульсное реле.

Для примера рассмотрим работу конкретной модели устройства - РИО-1 (см. рисунок 2):

Рис. 2. Принцип работы реле РИО-1

В данном устройстве присутствуют две группы контактов - силовые и управленческие. Силовые контакты представлены клеммами 11, 14 и N, управленческие зажимами Y, Y1, Y2, следует отметить, что в других модификациях импульсных реле маркировка и число контактов будут отличаться. Рассмотрим назначение каждого из вводов по порядку:

11 - предназначен для подачи на него питания от электрической сети;
14 - используется для выдачи фазы с импульсного реле на подключаемую нагрузку;
N - клемма подключения нулевого провода от общей шины;
Y - универсальный вход, при подаче управляющего импульса на который, реле переходит в противоположное состояние - из включенного в выключенное и обратно;
Y1 - предназначен исключительно для перевода импульсного устройства во включенное состояние, то есть, если контакты уже замкнуты, реле останется в таком же положении, обладает приоритетом перед вводом Y;
Y2 - переводит импульсный прибор в отключенное состояние, имеет приоритет перед двумя другими выводами.

Отличительной особенностью РИО-1 является разрыв силовой цепи только при переходе синусоиды переменного напряжения через ноль, что существенно повышает срок службы контактной группы. Но при этом время срабатывания отличается на 0,3 с, что необходимо учитывать для проектирования точных электронных схем. Функционирование импульсного реле через подачу сигналов на каждый ввод хорошо отображается на временной диаграмме устройства (смотрите рисунок 3):

Рис. 3. Временная диаграмма РИО-1

Как видите на рисунке выше, способы включение и отключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:

При нажатии кнопки и подаче импульсного сигнала на вход Y с силового выхода будет сниматься рабочее напряжение вплоть до момента подачи второго сигнала на ввод Y. Это простейший вариант управления, к примеру, системой освещения.
В отключенном состоянии на ввод Y1 подается импульсное управление, в результате чего на выходе 14 возникает рабочий номинал 220В. При необходимости отключения того же освещения на месте достаточно подать сигнал на Y и питание прекратится.
Подачей импульсного сигнала на ввод Y1 происходит замыкание силовой цепи - с выхода 14 снимается потенциал. При подачи потенциала Y2 бистабильное реле отключится и силовая цепь разомкнется.
На этом периоде включение производится за счет подачи сигнала на ввод Y. А подачей импульсного сигнала на Y2 контакты коммутатора размыкаются.

Такая логика работы позволяет реализовывать ряд интересных решений, как в бытовых, так и производственных процессах. Что обеспечит приоритетность коммутации определенных объектов и электрооборудования, расположенного в них.

Разновидности

Широкий выбор импульсных реле обеспечивает достаточно большой ассортимент, отличающийся как ценовой политикой, так и предоставляемым функционалом. По принципу действия все модели можно разделить на электромеханические и электронные (рисунок 4).

Рисунок 4. Электронное и электромеханическое реле

Первый вариант предусматривает механическое перемещение элементов импульсного устройства за счет электромагнитного взаимодействия между катушкой и сердечником. Вторая разновидность управляется за счет полупроводниковых элементов и ключей без механически размыкаемых контактов и подвижных частей.

Помимо этого импульсные реле могут отличаться по:

Номинальной нагрузке - указывает допустимый ампераж, который можно подключать к силовым контактам;
Количеству полюсов - может иметь различное число входов и выходов для реализации определенных задач;
Способу установки - могут монтироваться на DIN рейку в соответствии с р.1 ГОСТ Р МЭК 60715-2003, кронштейн или другой вариант размещения;
Назначению - наиболее популярны импульсные реле для контроля освещения, цепей защиты и сигнализации.

Также бистабильные устройства отличаются габаритными размерами, материалами корпуса, наличием или отсутствием сигнальных ламп.

Схемы подключения

На практике импульсные реле нашли довольно широкий спектр применении, но в быту их чаще всего используют для включения светильников из разных точек комнаты. Поэтому в качестве примеров мы рассмотрим возможность подключения импульсных устройств для передачи питания лампочкам через выключатель.

Наиболее простым вариантом является ситуация, когда в комнате вы запитываете только одну люстру или группу софитов, которые должны включаться и выключаться из нескольких точек комнаты.

Рис. 5. Простейшая схема подключения ИР

Как видите на рисунке 5, питание напрямую от автомата или распределительной коробки подается на ввод 11 РИО-1, вторая линия подключается к выключателям шлейфом, а общая точка выводится на ввод Y. С выхода 14 фаза подается на лампы освещения, а нулевой проводник с общей колодки разводится отдельной линией на лампы и соответствующий вывод импульсного реле. При такой схеме каждый из выключателей равноправно посылает сигнал, как на включение, так и на отключение осветительного оборудования. Помимо этого можно реализовать и более сложные схемы подключения с выставлением приоритета.

Рис. 6. Схема подключения на две группы потребителей

Как показано на схеме 6, здесь присутствует две группы осветительных приборов, можно взять аналогию с двумя комнатами, для каждой из которых установлено свое РИО-1. Подключение трех коммутаторов для каждой группы освещения осуществляется аналогичным образом, но к обеим группам добавлена функция глобального включения и отключения.

Здесь кнопочный выключатель, предназначенный для подачи питания на все приборы освещения, соединяется с выводом Y1 и первого, и второго импульсного реле. Поэтому при коммутации “Вкл”, несмотря на состояние коммутаторов и подачи сигнала на Y свет включится в обеих комнатах. Выключатель обесточивания подключен к выводам Y2 обоих импульсных реле, который обладает преимуществом перед Y1. Поэтому при нажатии клавиши “Откл” произойдет выключение всего осветительного оборудования.

Технические характеристики

В соответствии с п.2.1. ГОСТ 16121-86 параметры импульсных реле должны соответствовать техническим условиями и стандартам, на основании которых они изготавливаются. Наиболее актуальными для работы бистабильных коммутаторов являются:

количество кнопочных коммутаторов, которые можно подключить совместно с определенным типом ламп;
пределы допустимого для коммутации напряжения;
максимальная токовая нагрузка, допустимая для коммутации;
допустимое число или мощность лампочек определенного типа;
габаритные размеры должны соответствовать паспортным данным в соответствии с п.2.2.1 ГОСТ 16121-86

время подачи сигнала и задержка срабатывания;
механическая и электрическая прочность элементов конструкции;
износоустойчивость по количеству циклов;
климатическое исполнение.

Некоторые из этих данных вы можете найти на корпусе импульсного реле (см. пример на рисунке 8), другие только в паспорте устройства.

Рис. 8. Характеристики реле

Применение

Сфера применения охватывает все направления, где автоматизация требует удаленного контроля за одним объектом из нескольких точек. В быту и некоторых отраслях промышленности это освещение помещений, которое можно контролировать из нескольких точек. Особенно этот вопрос актуален для организации электроснабжения “умного дома“.

В системах автоматизации и централизации на сети железных дорог обеспечивает процессы телеуправления и диспетчерской сигнализации. Применяется для работы сигнализации и передачи рабочих сигналов.

Читайте также: