Apa yang dimaksudkan dengan voltan dan melepaskan voltan relay?

Selamat datang ke Panduan Lengkap kami mengenai Parameter Elektrik Relay Utama. Kami akan merangkumi konsep teras operasi relay yang penting untuk reka bentuk sistem yang boleh dipercayai.

Tarik - dalam voltan juga dipanggil 'mesti beroperasi' voltan. Ia adalah voltan gegelung minimum yang diperlukan untuk memberi tenaga kepada relay. Ini menggerakkan kenalannya dari kedudukan normal mereka ke kedudukan yang digerakkan.

Voltan pelepasan adalah voltan 'mesti melepaskan'. Ia adalah voltan maksimum di mana relay bertenaga pasti akan - bertenaga. Ini membolehkan kenalannya kembali ke negeri yang normal dan berehat.

Anda mesti memahami kedua -dua parameter ini untuk mereka bentuk litar elektronik yang boleh diramal, teguh, dan kegagalan -. Panduan ini melampaui definisi mudah. Kami akan meneroka implikasi praktikal, faktor persekitaran yang mempengaruhi nilai -nilai ini, dan bagaimana membacanya dengan betul dari lembaran data.

Dalam panduan ini, kita akan meliputi:

Definisi asas dan fizik di belakang tarik - dalam dan melepaskan voltan.

Konsep kritikal histeresis dan mengapa ia memastikan penukaran yang stabil.

Real - Faktor dunia seperti suhu dan variasi bekalan kuasa yang mengubah prestasi relay.

Bagaimana untuk membaca dan mentafsirkan spesifikasi data lembaran untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

Peraturan reka bentuk yang boleh diambil tindakan dan kajian kes praktikal.

Asas

Apa itu tarik - dalam voltan?

Tarik - dalam voltan mencetuskan tindakan mekanikal relay. Apabila voltan digunakan di seluruh gegelung relay, aliran semasa dan mewujudkan medan elektromagnet.

Tarik - dalam voltan adalah titik khusus di mana daya magnet menjadi cukup kuat. Ia mesti mengatasi pasukan lawan gabungan. Ini termasuk ketegangan musim bunga kembali dan tekanan statik kenalan yang biasanya ditutup.

Pada voltan ini, angker ditarik ke arah teras gegelung. Ini menyebabkan kenalan bergerak untuk menukar keadaan mereka. Biasanya kenalan terbuka akan ditutup, dan biasanya kenalan tertutup akan dibuka.

Nilai pada lembaran data adalah maksimum yang dijamin. Tarik sebenar - dalam voltan mana -mana unit relay individu mungkin lebih rendah. Lembaran data menjamin bahawa relay akan beroperasi pada atau di bawah voltan yang ditentukan ini. Sebagai contoh, "mesti mengendalikan voltan kurang daripada atau sama dengan 9.6V".

Untuk kebanyakan geganti DC standard, tarik - dalam voltan ditentukan sebagai peratusan voltan gegelung nominal. Ini biasanya 70% atau 80%. Untuk relay 12VDC biasa, pull yang dijamin - dalam voltan akan ditentukan sebagai kurang daripada atau sama dengan 9.6VDC (80% daripada 12V).

Apakah voltan pelepasan?

Voltan pelepasan mewakili ambang untuk de - actuation. Apabila voltan merentasi gegelung bertenaga dikurangkan, aliran semasa berkurangan. Medan magnet melemahkan.

Voltan pelepasan adalah titik di mana daya magnet menjadi terlalu lemah. Ia tidak lagi boleh memegang angker terhadap kekuatan mekanikal musim bunga kembali.

Pada voltan ini, daya pemulihan musim bunga mengatasi tarikan magnet sisa. Ini menarik lengan dari teras. Tindakan ini mengembalikan kenalan ke keadaan normal, de - mereka.

Seperti tarik - Dalam voltan, voltan pelepasan pada lembaran data adalah minimum yang dijamin. Relay dijamin telah dikeluarkan sebaik sahaja voltan gegelung jatuh ke tahap ini atau di bawah. Spesifikasi tipikal mungkin membaca "mesti melepaskan voltan lebih besar daripada atau sama dengan 1.2V".

Nilai ini juga sering dinyatakan sebagai peratusan voltan nominal. Untuk geganti DC, voltan pelepasan biasanya ditentukan sebagai 10% atau lebih penarafan nominal. Untuk relay 12VDC, voltan pelepasan yang dijamin akan lebih besar daripada atau sama dengan 1.2VDC.

Konsep histeresis

Apa yang ditarik dalam voltan dan melepaskan voltan relay untuk operasi yang stabil? Tarik - dalam voltan relay sentiasa jauh lebih tinggi daripada voltan pelepasannya. Perbezaan antara kedua -dua ambang ini dikenali sebagai histeresis.

Ciri ini bukan kecacatan. Ia adalah ciri asas dan perlu untuk operasi relay yang stabil. Hysteresis menghalang geganti dari "perbualan" - dengan cepat berayun dan mematikan - apabila voltan kawalan melayang berhampiran titik penukaran tunggal.

Bayangkan jika tarik - dalam dan voltan pelepasan adalah sama. Mana -mana bunyi kecil atau turun naik dalam isyarat kawalan di sekeliling ambang tunggal akan menyebabkan relay dengan cepat menghidupkan dan mematikan. Ini membawa kepada pembangkang hubungan, haus pramatang, dan tingkah laku sistem yang tidak dapat diramalkan.

Gelung histeresis menyediakan deadband. Sebaik sahaja relay telah ditarik, voltan mesti jatuh dengan ketara sebelum ia dibebaskan. Ini memastikan tindakan penukaran yang bersih dan tegas.

Kita boleh memvisualisasikannya dengan graf mudah yang merancang keadaan relay terhadap voltan gegelung.

Grafik ini jelas menunjukkan dua laluan berasingan untuk menghidupkan dan mematikan. Mereka membentuk gelung yang mewakili histeresis relay.

Real - World mempengaruhi faktor

Peranan suhu gegelung

Faktor yang paling berpengaruh yang mempengaruhi tarik relay - dalam dan melepaskan voltan dalam litar dunia - sebenar adalah suhu gegelungnya.

Fizik adalah mudah. Gegelung relay luka dengan dawai tembaga, yang mempunyai pekali suhu positif rintangan. Untuk tembaga, nilai ini adalah kira -kira +0.4% per darjah Celsius.

Apabila suhu gegelung meningkat, rintangan DC meningkat. Ini berlaku sama ada dari persekitaran ambien yang tinggi atau dari pemanasan diri - kerana operasi berterusan. Menurut undang -undang Ohm (v=ir), jika rintangan (r) meningkat, voltan yang lebih tinggi (v) diperlukan untuk menghasilkan tahap arus yang sama (i) yang diperlukan untuk menghasilkan medan magnet yang bertindak.

Apabila gegelung menjadi lebih panas, tarik efektif - dalam peningkatan voltan. Relay yang boleh ditarik masuk pada 9V dalam makmal 25 darjah mungkin memerlukan 11V atau lebih untuk menarik ketika beroperasi di dalam kandang panas pada 80 darjah.

Kesan pada voltan pelepasan adalah serupa. Gegelung yang lebih panas dengan rintangan yang lebih tinggi bermakna voltan mesti jatuh ke tahap yang lebih rendah untuk mengurangkan medan magnet dengan cukup untuk dikeluarkan. Oleh itu, voltan pelepasan yang berkesan juga meningkat dengan suhu.

Kami pernah menyiasat kegagalan lapangan di mana unit kawalan bekerja dengan sempurna di makmal (25 darjah) tetapi gagal melancarkan relay keselamatan kritikal di kandang luar di bawah matahari musim panas (70 darjah). Reka bentuk membekalkan voltan tepat di atas tarik sejuk - dalam spesifikasi. Ia gagal menyumbang peningkatan ketara dalam pull - dalam voltan pada suhu tinggi. Penyelesaian ini diperlukan mendesain semula litar pemandu untuk menyediakan voltan output terjamin yang lebih tinggi di bawah semua keadaan terma.

Variasi bekalan kuasa

Bekalan kuasa litar tidak pernah sempurna. Variasinya secara langsung memberi kesan kepada operasi relay. Pereka mesti mengambil kira realiti ini.

Pertama ialah toleransi bekalan itu sendiri. Bekalan kuasa yang dinilai untuk "12V" sering 12V ± 5% atau bahkan ± 10%. Seorang pereka mesti bekerja dengan senario kes - terburuk. Sekiranya bekalan boleh meleleh hingga 11.4V (- 5%), voltan minimum ini mesti selesa di atas voltan pull-in yang mungkin relay, memandangkan kesan suhu penuh.

Kedua ialah penurunan voltan, atau penurunan saya. Kabel dan jejak PCB yang menghubungkan sumber kuasa ke gegelung relay mempunyai rintangan. Malah rintangan kecil di atas larian wayar panjang boleh menyebabkan penurunan voltan yang signifikan apabila gegelung menarik arus. Voltan pada gegelung relay akan lebih rendah daripada voltan pada terminal bekalan kuasa. Faktor ini mesti dikira dan dikompensasi dalam reka bentuk.

Akhirnya, Voltan Ripple adalah kebimbangan, terutamanya dalam bekalan kuasa DC yang lebih mudah -. Sekiranya riak pada voltan DC cukup besar, palung voltan boleh mencelup di bawah voltan pegangan atau pelepasan relay. Ini menyebabkan relay untuk berbual atau melepaskan tanpa disangka -sangka. Ini amat bermasalah untuk litar yang beroperasi dekat dengan ambang voltan pelepasan.

Kesan penindasan gegelung

Apabila transistor mematikan arus ke beban induktif seperti gegelung geganti, medan magnet yang runtuh menginduksi spike voltan besar (V=- l * di/dt). Spike ini dengan mudah boleh memusnahkan transistor memandu jika tidak ditindas.

Kaedah penindasan yang paling biasa adalah diod flyback mudah yang diletakkan selari dengan gegelung. Apabila transistor dimatikan, diod menyediakan jalan yang selamat untuk arus yang disebabkan untuk beredar dan hilang. Ini melindungi pemandu.

Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai perdagangan yang signifikan - off. Arus yang beredar memanjangkan kewujudan medan magnet. Ini memegang angker relay dalam keadaan bertenaga lebih lama. Ini secara dramatik meningkatkan masa pelepasan relay.

Kelewatan ini tidak boleh diterima dalam aplikasi yang memerlukan pertukaran cepat. Selain itu, kerosakan perlahan medan magnet juga dapat meningkatkan voltan di mana relay akhirnya dibebaskan.

Untuk aplikasi di mana masa pelepasan adalah kritikal, kaedah penindasan yang lebih baik diperlukan. Diod zener dalam siri dengan diod standard, atau perintang - kapasitor (RC) rangkaian snubber, boleh memberikan laluan pereputan yang lebih cepat untuk arus gegelung.

Berikut adalah perbandingan teknik penindasan biasa:

Memilih kaedah penindasan yang betul adalah keseimbangan antara melindungi komponen pemandu dan mencapai prestasi pelepasan relay yang diperlukan.

Aplikasi dan reka bentuk praktikal

Membaca lembaran data

Menterjemahkan teori ke dalam amalan bermula dengan betul menafsirkan lembaran data relay. Bahagian data gegelung mengandungi spesifikasi voltan kritikal yang mengawal reka bentuk litar pemandu anda.

Mari merosakkan parameter utama yang akan anda dapati.

Voltan gegelung nominal:Ini adalah standard, voltan operasi yang dimaksudkan untuk kegunaan berterusan. Relay ini direka untuk prestasi optimum dan jangka hayat pada voltan ini.

Mesti beroperasi (tarik - dalam) voltan:Ini ditentukan sebagai nilai maksimum (contohnya, kurang daripada atau sama dengan 9.6V). Litar anda mesti membekalkan sekurang -kurangnya voltan ini di bawah semua syarat (terburuk - bekalan rendah, suhu maksimum) untuk menjamin penggerak.

Mesti melepaskan voltan:Ini ditentukan sebagai nilai minimum (contohnya, lebih besar daripada atau sama dengan 1.2V). Untuk menjamin relay de - bertenaga, voltan negeri "off" litar anda mestilah di bawah tahap ini.

Voltan berterusan maksimum:Ini adalah voltan tertinggi gegelung boleh menahan tanpa henti tanpa terlalu panas atau mengalami kerosakan. Melebihi ini secara drastik dapat memendekkan kehidupan relay.

Berikut adalah contoh jadual data gegelung biasa untuk relay 12VDC "Gula".

Bacaan yang berhati -hati adalah penting. Perhatikan bahawa spesifikasi teras ini sering diberikan pada suhu rujukan, biasanya 25 darjah. Seperti yang telah dibincangkan, nilai -nilai ini akan berubah pada suhu operasi yang berbeza.

Kajian Kes Reka Bentuk: UVLO

Mari kita gunakan konsep -konsep ini untuk masalah reka bentuk praktikal: Membuat litar lockout undervoltage bateri (UVLO).

Matlamatnya adalah untuk melindungi bateri asid 12V - dari pelepasan dalam. Litar mesti secara automatik melepaskan beban apabila voltan bateri jatuh ke tahap kritikal, misalnya, 11.5V. Ia hanya perlu menyambung semula beban selepas bateri telah dicas semula ke voltan yang lebih sihat, seperti 12.5V.

Cabarannya adalah untuk memilih relay yang sesuai dan merancang logik kawalan. Histeresis semulajadi relay nampaknya sesuai untuk tugas ini.

Analisis kami memerlukan relay untuk melakukan dua tindakan berdasarkan ambang voltan:

Relay mestipembebasan(Putuskan sambungan beban) Apabila voltan sistem jatuh ke 11.5V.

Relay mestitarik - dalam(Sambung semula beban) Apabila voltan sistem meningkat kepada 12.5V.

Dalam proses pemilihan, kita akan bermula dengan mencari relay nominal 12VDC standard. Spesifikasi lembaran data adalah panduan utama kami. Voltan yang mesti dilepaskan mesti berada di bawah ambang putus 11.5V kami. Voltan mesti beroperasi mestilah di bawah ambang menyambung semula 12.5V kami.

Walau bagaimanapun, seorang jurutera profesional tidak tahu untuk merekabentuk secara langsung kepada spesifikasi toleransi - luas ini. Dalam praktiknya, kami tidak akan bergantung pada tarik geganti sendiri yang tidak tepat - dalam dan melepaskan voltan untuk menetapkan ambang UVLO kritikal kami. Tarik voltan dan voltan pelepasan relay mempunyai histeresis yang melekat yang terlalu berubah -ubah dan sangat bergantung pada suhu.

Sebaliknya, kami menggunakan spesifikasi relay untuk membuat tetingkap operasi yang selamat untuk litar pencetus luaran yang lebih tepat. Kami akan merancang litar komparator (menggunakan amp - OP atau penyelia khusus IC) dengan pembahagi rintangan yang tepat untuk menetapkan ambang 11.5V dan 12.5V. Pembanding ini kemudian memacu transistor, yang seterusnya memacu gegelung relay.

Untuk reka bentuk ini, pilihan relay kami dipandu dengan memastikan ia tidak mengganggu litar ketepatan kami. Kami akan memilih relay dengan A mesti melepaskan voltan, sebagai contoh, lebih besar daripada atau sama dengan 1.2V dan A mesti mengendalikan voltan kurang daripada atau sama dengan 9.6V. Tingkap yang luas dan terjamin ini (dari 1.2V hingga 9.6V) memberi kami bilik yang cukup. Litar ketepatan kami kemudiannya boleh beroperasi dengan pasti pada 11.5V dan 12.5V, sepenuhnya kebal terhadap toleransi luas relay dan hanyutan haba.

Kajian kes ini menunjukkan bagaimana sifat relay adalah bahagian penting dalam reka bentuk sistem. Tetapi mereka diuruskan dan dikawal oleh kecerdasan luaran dan bukannya dipercayai untuk ketepatan diri mereka sendiri.

Peraturan Reka Bentuk ibu jari

Untuk pemanduan relay yang mantap, kami mengikuti satu set prinsip teras yang diringkaskan dalam senarai semak ini.

Peraturan 1: Fikiran jurang.Sentiasa pastikan voltan output minimum yang dijamin litar pemandu anda lebih besar daripada tarik maksimum maksimum relay yang ditentukan - dalam voltan. Menyumbang suhu operasi tertinggi.

Kaedah 2: Perkara akhir yang rendah.Pastikan voltan kebocoran "off -- anda, digabungkan dengan bunyi sistem, sentiasa kurang daripada voltan pelepasan minimum yang ditentukan oleh relay. Ini menghalang relay daripada gagal - bertenaga.

Peraturan 3: Suhu bukan rakan anda.Sentiasa derate pengiraan voltan anda untuk persekitaran terma kes terburuk -. Amalan yang baik adalah untuk bajet sekurang-kurangnya 20 - 25% peningkatan voltan pull-in apabila bergerak dari persekitaran makmal 25 darjah ke aplikasi perindustrian 85 darjah panas.

Kaedah 4: Memandu dengan kuasa.Jangan sekali -kali memandu gegelung relay secara langsung dari pin mikrokontroler I/O standard. Pin ini mempunyai keupayaan sumber semasa yang terhad dan impedans output yang tinggi. Gunakan pemandu yang berdedikasi, seperti BJT atau MOSFET, yang boleh memberikan kuasa impedans yang bersih, rendah - kepada gegelung.

Kaedah 5: Menindas dengan bijak.Diod flyback merentasi gegelung adalah keperluan minimum untuk melindungi pemandu. Jika permohonan anda sensitif untuk melepaskan masa, melabur komponen tambahan untuk zener - diode atau penyelesaian snubber RC.

Pertimbangan lanjutan

Relay Latching

Adalah penting untuk membezakan standard non - relay kait dari relay kait, yang beroperasi pada paradigma yang berbeza.

Tidak seperti relay pengunci bukan - yang memerlukan kuasa gegelung berterusan untuk memegang keadaannya, relay penyebaran adalah bistible. Ia menukar keadaan dengan nadi voltan ringkas dan kemudian kekal dalam keadaan baru dengan penggunaan kuasa sifar.

Relay ini tidak mempunyai tarikan tradisional - dalam atau melepaskan voltan. Sebaliknya, lembaran data mereka menentukan nadi voltan set untuk memindahkan kenalan ke kedudukan bertenaga dan nadi voltan semula (sering pada gegelung berasingan) untuk mengembalikannya ke kedudukan normal.

Manfaat utama adalah penjimatan kuasa yang besar. Ini menjadikan relay pelindung ideal untuk bateri - berkuasa atau tenaga - aplikasi sensitif di mana keadaan mesti dikekalkan untuk jangka masa yang panjang.

AC vs gegelung DC

Prinsip -prinsip yang dibincangkan sepanjang panduan ini terpakai terutamanya kepada gegelung gegelung DC -. AC - gegelung gegelung direka dengan cara yang berbeza.

Operasi gegelung DC ditadbir oleh rintangan DC dan arus yang dihasilkan. Operasi gegelung AC, bagaimanapun, adalah berdasarkan impedansnya pada kekerapan baris yang ditentukan (misalnya, 50Hz atau 60Hz).

Gegelung AC sering menggabungkan cincin teduhan atau gegelung teduhan. Ini adalah giliran tembaga tunggal yang tertanam di muka teras. Ia mewujudkan fluks magnet yang tertunda yang mengekalkan angker yang duduk semasa lintasan sifar - gelombang sinus AC. Ini menghalang buzz yang boleh didengar dan perbualan kenalan.

Tarik mereka - dalam dan melepaskan spesifikasi voltan akibatnya diberikan dalam Volts AC (VAC) dan mesti dinilai dalam konteks kestabilan sumber kuasa AC.

Kesimpulan: asas kawalan yang boleh dipercayai

Tarik - dalam dan melepaskan voltan adalah lebih daripada sekadar nombor pada lembaran data. Mereka menentukan tetingkap operasi asas relay elektromekanik. Hysteresis yang dicipta oleh jurang antara kedua -dua ambang ini adalah kunci untuk memastikan penukaran percuma, stabil, dan stabil -.

Reka bentuk yang berjaya, bagaimanapun, mesti melihat di luar nilai suhu statik, bilik - ini. Mesej pusat panduan ini adalah bahawa litar yang mantap mesti menyumbang kepada faktor -faktor dunia yang dinamik, nyata - yang secara langsung memberi kesan kepada prestasi relay. Ini terutamanya termasuk kesan ketara suhu gegelung dan variasi bekalan kuasa.

Dengan bergerak melampaui lembaran data komponen dan mempertimbangkan keseluruhan sistem - dari sumber kuasa dan litar pemandu ke persekitaran haba ambien - jurutera boleh menguruskan parameter kritikal dengan betul. Pendekatan ini membolehkan kita memanfaatkan ciri -ciri asas relay untuk membina litar kawalan yang tidak hanya berfungsi di bangku makmal, tetapi benar -benar boleh dipercayai di lapangan.

Lihat juga

Proses pengeluaran relay dan aliran ujian

Aplikasi relay dalam sistem penjanaan tenaga solar

Cara membezakan antara kenalan terbuka dan biasanya ditutup dari relay

Cara Memilih Relay Automotif dan Kotak Fius