کاربرد و عملکرد رله چیست :
رله مانند،کلید وظیفه قطع و وصل کردن را دارد با این تفاوت که به جای فرمان مکانیکی ، به وسیله یک پالس الکتریکی این عمل انجام می شود
عمل قطع و وصل کردن یک کلید از طریق ولتاژ، یکی از پایه ای ترین فرمان های کنترلی است که به وسیله رله صورت می گیرد .با وجود اساس کار مشابه، رله ها براساس شکل، اندازه و توان عبوری در دسته بندی های مختلفی قرار می گیرند.
تاریخچه رله های الکترومکانیکی:
در سال 1809 ساموئل توماس فون سومرینگ یک رله الکترومکانیکی را به عنوان بخشی از تلگراف الکتروشیمیایی خود طراحی کرد .قبل تر رله‌های الکتریکی به عنوان یک پیشرفت در تلگراف به وجود آمدند. دانشمند آمریکایی جوزف هنری که اغلب ذکر می‌شود که رله‌ای را در سال 1835 برای بهبود نسخه خود از تلگراف الکتریکی، که در اوایل سال 1831 ساخته شده بود، اختراع کرد. با این حال، تا سال 1840 یک حق اختراع رسمی برای تلگراف ساموئل مورس صادر نشد، که اکنون رله نامیده می شود. مکانیسم توصیف شده به عنوان یک تقویت کننده دیجیتال عمل می کند، سیگنال تلگراف را تکرار می کند، و بنابراین اجازه می دهد تا سیگنال ها تا آنجا که می خواهید منتشر شوند. کلمه رله در زمینه عملیات الکترومغناطیسی از سال 1860 به بعد ظاهر شد.
کاربرد رله چیست؟
کنترل مصرف کننده های ولتاژ و جریان بالا با استفاده از خروجی های ولتاژ پایین بردهای الکترونیکی
ایزوله شدن مدار فرمان از مدار فرمان پذیر
قیمت پایین نسبت به عملکرد محافظتی آن و ارزش بالای کالا
رله ها در انواع مختلف دسته بندی می شوند که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:
رله الکترومغناطیس (Electromagnetic Relay)
رله الکترومغناطیس از یک قسمت متحرک فیزیکی (کنتاکت) برای برقراری ارتباط بین ورودی و خروجی کلید استفاده می کند.
رله نگهدارنده ( Latch Relay و Non-latch Relay)
هسته رله لچ فقط موقع روشن شدن رله، جریان مصرف می کند و بعد از تغییر وضعیت، کنتاکت ها در حالت خود باقی می مانند. ولی در رله Non-latch ، وضعیت کنتاکت ها پس از قطع به حالت نرمالی که برایشان تعریف شده است باز می گردند، به عنوان مثال اگر رله نرمالی کلوز باشد(NC) با اتصال جریان، رله اتصال باز شده و با قطع جریان رله بسته می شود.
Non-Latch Relay
Latch relay
[elementor-template id="18899"]
رله حالت جامد
در رله حالت جامد، به جای استفاده از قطعه حرکتی، سیم پیچ و هسته مفناطیسی برای قطع و وصل کردن، المان های نیمه هادی و نوری برای کلید زنی جایگزین شده اند.
مدار داخلی رله حالت جامد
با توجه به ساختار المان های داخلی، مدار حفاظتی درداخل این نوع از رله ها تعبیه شده است.
مزیت های رله حالت جامد
– طول عمر بیشتر این نوع از رله ها به خاطر فقدان قطعه حرکتی
– افزایش سرعت فرکانس کلیدزنی
– انرژی مصرفی کمتر
– توانایی قطع و وصل رله بارهای متناوب ACدر نقطعه زمانی دقیق (به عنوان مثال برای نداشتن نویز، قوس الکتریکی و بارالقایی در نقطه صفر جریان ac کلیدزنی انحام شود)
– مصرف انرژی پایین تر
– عملکرد بی صدا
– مقاومت بالا در مقابل ضربه و لرزش و کاهش احتمال اتصال تصادفی
رله سیگنال کوچک (small signal)
رله های سیگنال عمدتا برای سوییچینگ بارهای کمتر از 2 آمپر استفاده می شود و در دستگاه های مخابراتی و شبکه ، تجهیزات تست و اندازه گیری کاربرد دارد.
رله حرارتی
رله های حرارتی وسایل محافظ الکتریکی هستند که برای اضافه بارموتورها یا سایر تجهیرات الکتریکی و مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند. به عنوان مثال هنگامی که موتور الکتریکی به طور عادی کار می کند، عنصر حرارتی رله ، گرمایی تولید نمی کند و اتصال رله که به طور نرمال بسته بوده (NC)، بسته باقی می ماند. زمانی که به موتور بار اضافی اعمال شود، عنصر حرارتی رله گرمای کافی تولید می کند و عملکرد حفاظتی فعال می شود تا رله اتصال باز شده و از خرابی جلوگیری کند.
بعد از قطع اتصال، رله مجدد باید ریست شود که به دو صورت دستی و اتومات این اتفاق می افتد.
[elementor-template id="18898"]
مدارهای حفاظتی رله :
ولتاژ برگشتی از سیم پیچ رله
هنگامی که منبع تغذیه به رله وصل می شود، ولتاژ سیم پیچ القایی مطابق با ولتاژ منبع تغذیه افزایش می یابد. سرعتی که جریان می تواند در یک سلف تغییر کند با ثابت زمانی آن محدود می شود. در این حالت، مدت زمانی که طول می کشد تا جریان جاری از طریق سیم پیچ به حداقل برسد، بیشتر از زمانی است که طول می کشد تا منبع تغذیه حذف شود. پس از قطع، بار القایی در سیم پیچ قطبیت خود را معکوس می کند تا جریان را مطابق منحنی اتلاف خود حفظ کند (یعنی درصد حداکثر جریان جاری نسبت به زمان). این باعث می شود پتانسیل ولتاژ عظیمی در اتصالات باز قطعه ای که رله را کنترل می کند ایجاد شود. این ولتاژ ایجاد شده را ولتاژ برگشتی می نامند. می تواند منجر به قوس الکتریکی شود و به اجزای کنترل کننده رله آسیب برساند. همچنین می تواند نویز الکتریکی ایجاد کند که می تواند به سیگنال های مجاور یا اتصالات برق متصل شود و باعث خرابی یا تنظیم مجدد میکروکنترلرها شود. اگر یک کنترل پنل الکترونیکی دارید که هر بار که یک رله قطع می شود، ریست می شود، این احتمال وجود دارد که با ولتاژ برگشتی مشکل داشته باشید.
برای برطرف کردن این مشکل در دوسر ورودی ولتاژ تحریک رله یک دیود هرزگرد(Flywheel diode) برعکس جهت جربان ورودی قرار می دهیم تا بار اضافی در حالت خاموش در خود سیم پیچ تلف شود.
آرک سر کنتاکت رله
هنگامی که یک سوئیچ یا یک رله باز می شود، یک قوس الکتریکی در سراسر کنتاکت ها ایجاد می شود. با گذشت زمان، این وضعیت می تواند اتصالات را از بین ببرد. برای غلبه بر این مشکل، یک مقاومت/خازن یا مدار RC در سراسر کنتاکت ها مستقر شده و از آنها محافظت می کند. هنگامی که کنتاکت ها باز می شوند، ولتاژ اعمال شده از طریق خازن عبور می کند و نه از کنتاکت ها. در طول این فرآیند، خازن سریعتر از زمان باز شدن کنتاکت ها شارژ می شود که در نهایت از تشکیل قوس در سراسر کنتاکت ها جلوگیری می کند.
[elementor-template id="17857"]
مدار راه انداز :
در مدار بالا درایور رله با استفاده از ترانزیستور را مشاهده می کنید. سیم پیچ رله به جریانی در حدود 100 میلی آمپر نیاز دارد و جریان خروجی در مدارات دیجیتال تقریبا حدود 2 میلی آمپر است . برحسب این اعداد ترانزیستوری با بهره ای بیشتر از 50 لازم داریم که می توانیم از ترانزیستورهای 2N2222 و 2N3053 استفاده کنیم.
با درنظر گرفتن خروجی 5 ولت کنترلر، ولتاژ 0.7 بیس-امیتر و جربان 2میلی آمپر بیس ترانزیستور ، میتوان مقدار مقاومت برای جربان مورد نیاز را محاسبه کرد.
R=(5-0.7)/2m
R=2.1K~2.2k