Что такое импульсное реле

Что такое импульсное реле

Реле импульсное также называемое бистабильным, необходимо для осуществления контроля электроцепей, например освещения или других потребителей электроэнергии. Импульсные реле, способны организовать управление источниками света, физически находясь в другом месте. В этом аспекте они аналогичны работе проходных выключателей. Однако такой типы реле имеет более широкий набор функций. Они нашли свое применения при построении систем осуществляющие автоматическое управление чем-либо, например в умном доме.

В статье изложены все технические особенности этого вида реле, сфера их применения. Рассмотрены методы подключения и другие вопросы, касающиеся работы и функций устройства. В заключении читатель найдет дополнительные материалы для ознакомления и видеоролик по интересующей теме.

Принцип действия

Современные модели данной конструкции имеют целый ряд достоинств, нежели недостатков по сравнению с обычным реле. Они не нуждаются в постоянном питании или бесперебойной работы электрической сети.

Внутри устройства содержится сенсорный электронный блок и металлическая катушка. Механизм питается от постоянного и электрического тока. Если уровень электрической мощности превышает допустимое значение, катушка срабатывает таким образом, что открытые каналы закрываются, а закрытые наоборот начинают активизироваться. В этом случае начинает образовываться электромагнитное поле, которая оказывает действие на переключатель.

В этом случае магнитная сила выступает в роли передающей силы, которая поступает от одного контакта к другому. На двух схемах импульсного реле представлен подробный процесс преобразования электромагнитного поля.

Первая показывает систему управления, а вторая обозначает цепь нагрузки. В процессе образования электромагнитного не издается каких-либо шумов и посторонних звуков. Вторая схема отвечает за состояние памяти устройства. В ней сохраняются все последние манипуляции: включение и выключение механизма, состояние электрической сети, а также его работа.

Многие из нас наверняка задавались вопросом:«Для чего необходимо импульсное реле?». Регулировать процесс освещения можно же при помощи обычного проходного переключателя.

На самом деле, назначение импульсного реле заключается в строении простого механизма, который позволяет выполнять широкий спектр манипуляций. Благодаря ему можно регулировать освещение пяти точек одновременно, не прилагая при этом никаких усилий.

Установка и схема подключения импульсного реле

По размеру корпуса реле действительно можно ставить в установочную коробку под выключатель. Для этого в коробку надо дополнительно провести ещё нулевой провод. Всего получится 4 провода: входящая фаза L, нейтраль для питания электронной схемы реле N, вывод на кнопки (вход схемы) , и выход на питание лампочек.

Схема подключения реле BIS-403. Куда подключать кнопки управления?

Вообще я рекомендую всегда в установочную коробку вести кабель с одной “лишней” жилой. Как показывает практика, она часто бывает нужной “опосля”.

На этой схеме не совсем понятно, поэтому привожу электрическую принципиальную схему подключения импульсного реле ниже. Тут сразу видно, что кнопки вторым выводом должны подключаться к фазе.

Схема включения освещения на импульсном реле

На схеме включения показаны две кнопки, но реально их может быть любое количество – от 1 до 10. Но, переусердствовать с длиной проводов и количеством мест управления не стоит, ибо будут возможны ложные срабатывания. В таком случае провода управления надо располагать подальше от силовых, параллельно кнопке поставить конденсатор 0,01…0,1 мкФ, а может даже придется использовать экранированный кабель.

Вместо кнопок, которые могут не быть в продаже, можно поставить обычный одноклавишный выключатель, хотя это может быть не совсем удобно.

Как обещает производитель, реле должно устанавливаться в установочную коробку совместно с выключателем. Но вот беда – импульсное реле в монтажную коробку под гипсокартон не помещается, поскольку она сужается. Мне пришлось ставить отдельную монтажную (распаячную) коробку, где и была собрана вся схема.

Управление освещением на программируемых реле

Автоматизация в доме, сегодня этим уже никого не удивить, часто встречаются фото шкафов домашней автоматики, по начинке, не уступающим шкафам промышленной автоматики.
Если в мире микроконтроллеров, первая программа начинается с «Hello World!», в домашней автоматизации, часто все начинается с управления освещением. Я не буду демонстрировать самодельные наборы на релейных блоках собранные на макетках, об этом и так достаточно информации. Я хочу рассказать как можно управлять освещением с помощью программируемых реле ОВЕН.

Предыстория

В последнее время часто встречаются запросы на подобные задачи, и как раз перед тем как я запланировал данную статью, меня попросили провести презентацию для ребят, которые занимаются монтажом инженерных систем. За основу, решили взять новинку ПР102, по этой модификации уже есть несколько обзоров в сети, а обсудив задачи, которые требуется реализовать, оказалось, что этот вариант подходит идеально. Алгоритмы для этих реле создаются в программе OwenLogic на языке функциональных блоков FBD, что облегчает порог вхождения для людей мало знакомых с программированием промышленных контроллеров.

Из особенностей можно выделить большое количество каналов ввода вывода, как дискретных так и аналоговых в разных режимах работы, автоматный корпус, до 2 интерфейсов связи RS-485 для связи с внешним миром, поддержка дополнительных модулей расширения.

Техническое задание

Чтобы демонстрация была приближена к реальным условиям, было составлено краткое техническое задание по наиболее часто встречающимся алгоритмам.

Эти алгоритмы не были уникальными, так как по большей части под эти задачи уже созданы готовые блоки «макросы», доступные в онлайн библиотеке, упрощающие решение подобных задач, для более сложных алгоритмов, потребовалась незначительная корректировка готовых блоков.

В техническом задании основные алгоритмы выделены разным цветом и собраны в отдельные группы, в дальнейшем это позволит модифицировать программу под конкретный объект и функционал, все что потребуется это размножить методом «CTRL-C/CTRL-V» нужные узлы и связать входы прибора с его выходами.

По алгоритмам можно выделить следующие задачи:

  • сценарии короткого и длинного нажатия;
  • управление освещением и вытяжкой;
  • общее выключение всех потребителей из одного места, с последующим возможным управлением потребителями по отдельности без дополнительных действий по снятию блокировки.

Реализация этих пунктов в программе OwenLogic:

Более подробные пояснения по реализации и особенностям каждого из алгоритмов, а так же проверка на реальном приборе, представлены в видео:


В описании к видео можно скачать примеры проектов в программе OwenLogic, и уже через 5 минут отработать их на своем компьютере в режиме симуляции, а также внести свои корректировки.

Данный пример демонстрирует, в основном, работу с дискретной логикой, для управления используются выключатели без фиксации «звонкового типа», я взял серию Asfora EPH1100121 от Schneider Electric:

несмотря на то, что используется дискретный сигнал, на одном входе можно реализовать до 4 сценариев, в том числе и аналоговое задание на управление нагревом или освещением через твердотельное реле. Использовать больше 2 режимов на одном входе, многим покажется не удобным, но это может помочь, когда свободные входы уже закончились, и дополнительный модуль ставить не хочется, а без этих двух режимов никак не обойтись.

Таким образом, небольшая коррекция одного блока позволила закрыть все пункты в задании.
Для дистанционного управления и контроля, в том числе и через мобильные приложения, систему можно расширить подключением к облачному сервису, или интегрировать в SCADA систему.

Читайте также  Как шпаклевать стены под обои

Шеф, все пропало

Еще один важный момент, на который хочу обратить внимание, это подбор реле по типу и мощности нагрузки. Как правило, большинство программируемых устройств с большим количеством выходов не содержат в себе мощных реле, обычно это компактные впаиваемые реле с максимальным током 5А. На первый взгляд, 5А это много и достаточно для большинства управляемых нагрузок, но очень часто после подключения светодиодных ламп или различных светодиодных лент через блоки питания мощностью 100-200 Ватт, через некоторое время обнаруживаем, что встроенные реле выходят из строя, «свариваются» контакты или просто выгорают. Тип нагрузки, именно на это нужно в первую очередь обращать внимание, в современном мире практически во всех лампах и блоках питания установлены импульсные источники питания, у которых на входе установлен конденсатор на сотни мкФ, второй вариант индуктивные нагрузки, коммутация такого рода нагрузки, быстро разрушают контакты реле, особенно если не используются защитные цепи. Обо всех этих моментах, а также как с этим бороться хорошо описано в книге «Мощные электромагнитные реле. Справочник инженера».
Для таких применений хорошей практикой является установка промежуточных реле на съемных колодках,

это, во-первых, позволяет быстро заменить вышедшие из строя реле, или перебросить провода на соседнюю группу, во-вторых, если есть ручной дублер, а он практически у всех реле есть, можно управлять в ручном режиме, хотя это и получается дороже, но позволяет оставить в работе остальные потребители и сократить время простоя при замене или перепрограммировании оборудования, так же наличие дополнительных групп контактов позволяет размножить управления на несколько групп потребителей, включить их параллельно или последовательно в зависимости от того с какие задачи нужно решить — снизить ток через контакты или уменьшить искрение на контактах.

Автоматизация не ограничивается освещением, сюда можно добавить защиту от затопления используя аналоговые каналы, контроль температуры, управление отоплением и вентиляцией. Наличие большого количества готовых блоков в программе OwenLogic позволяет быстро решать большинство задач по автоматизации.

Для задач, где не требуется большое количество каналов ввода/вывода можно использовать более простую модификацию программируемого реле ПР100, все алгоритмы будут так же функционировать, уменьшится только количество каналов.

Управление освещением, одноклавишный и двухклавишный выключатели

Кстати, в продаже имеются и трехклавишные и четырёхклавишные выключатели, но они многим пользователям не симпатичны, так как у них слишком узкие клавиши. Для частого использования это слишком не удобно.

Обращаем ваше внимание на то, что большинство выключателей рассчитаны на ток 10 А. Про это многие забывают, нагружая их излишней нагрузкой или еще хуже через них, на прямую, подключают мощное оборудование. Не делайте так. Если вы хотите использовать такие выключатели для подключения электрооборудования, используйте дополнительную автоматику, например силовое реле.

Подключение одноклавишного выключателя

Схема подключения одноклавишного выключателя довольна проста. Как видно из схемы, фазный провод (L) идет через контакт выключателя (это очень важно, фаза должна идти «в разрыв»), а нулевой (N) провод идет на прямую к источнику освещения (лампочки).

Практически во всех современных светильниках предусмотрено подключение заземляющего провода (PE), однако, будьте внимательны при его подключении и не перепутайте с другими проводами (нулем и фазой), а в случае отсутствии «земли» в электропроводке (касается старых зданий) ни в коем случае не используйте вместо нее нулевой провод.

Подключение двухклавишного выключателя

Схема подключения двухклавишного выключателя практически аналогична схеме одноклавишного. Позволяет управлять с одного места двумя группами освещения или группами ламп светильника (например люстры).

Разновидности ИР

Все реле управления освещением делят на две группы:

  • Электромеханические. За действие устройства отвечает механизм.
  • Электронные. Мозгом ИР является печатная плата, оснащенная микроконтроллером.

Все типы импульсных реле характеризуют по таким признакам:

  • Ток выхода – его максимальный показатель для зажимов катушки на момент выхода якоря.
  • Ток втягивания. Меньшее его значение при возвращении рабочего якоря в первичное положение.
  • Коэффициент возвратный. Соотношение токов выхода к току втягивания.
  • Величина срабатывания. Это оптимальное значение входящего сигнала, на который реагирует импульсный выключатель.
  • Уставка. Параметр срабатывания механизма в определенных пределах, заданных в реле.
  • Номинальные значения. Все показатели по току, напряжению, обеспечивающие работу устройства.
  • Время срабатывания. Продолжительность срабатывания на заданную команду. Может варьироваться от 0,0001 сек. до 1 мин.

Большей популярностью пользуются именно электромеханические устройства.

Принцип работы и внешний вид

В настоящее время существует два типа устройств:

  • электромеханические.
  • электронные.

Каждый тип имеет свои плюсы и минусы, также они выполняются в разных корпусах, и под DIN-рейку в частности. Объединяет их назначение, а вот принцип действия импульсных реле отличается, о чем мы сейчас и поговорим.

Электромеханическое реле — имеет катушку управления и механические контакты, которые работают по схожему принципу кнопки с фиксацией. Подали сигнал на катушку (нажали на кнопку) контакты замкнулись. Прекратили подачу напряжения на вводы (отпустили кнопку), а контакты остались в положении замкнуто. При повторной подаче импульса управления (нажали кнопку повторно), механизм размыкает контакты и остается в таком положении до следующего импульса.

Электронные реле бывают с релейным выходом или с полупроводниковым ключом. Данные устройства собраны на базе микроконтроллеров, которые и управляют коммутацией нагрузки и следят за сигнальным входом. Кроме того некоторые контроллеры совмещены с таймерами, что позволяет расширить сферу применения и собирать на базе одного аппарата специфические схемы.

С тем, как работают импульсные реле, мы разобрались. Теперь перейдем к более сложному вопросу — схеме подключения аппарата к сети.

Варианты применения импульсного реле

Импульсное реле необходимо для подачи, остановки тока в цепи, на определенном ее участке с возможностью управления подключением из различных мест.

  1. Управление освещением с помощью реле, вместо проходных выключателей. Реле является исполнительным механизмом, которым вы можете управлять с кнопки, выключателя.

Цепи управления (реле-кнопка) могут монтироваться тонким проводом, значительно экономя на затратах кабеля, что актуально для больших протяженных участков.

Интересное видео об управлении освещением в доме с помощью импульсного реле:
В целях защиты оператора мощного оборудования: для удаленного включения через кнопку можно подводить небольшой ток, который будет запускать реле в требуемое положение, а оно в свою очередь будет включать/выключать оборудование.

Данная мера минимизирует риск для оператора: не требуется участие электрика для подключения из распределительного щита.

Оператора можно поместить на безопасное расстояние, если оборудование работает с выбросами опасных газов, отходов, других поражающих факторов.

  • Ограничение потребления электроэнергии оборудованием с помощью импульсных реле с таймерами (освещение, отопление, нагрев воды, вентиляция).
  • Управление и работа устройства

    Этот выключатель обладает простотой в своем использовании. Также это устройство обладает рядом преимуществ, к которым относят возможность управления с различных точек дома. Импульсное реле на сегодняшний день является основным конкурентом проходных выключателей. Этот прибор обладает прекрасным таймером, который прекрасно работает. Для того чтобы включить это устройство в беспрерывный режим вам необходимо будет нажать и удерживать кнопку.

    Читайте также  Журнал входного контроля

    Вот временная схема, которая показывает работу импульсного реле. Как видите импульсное реле имеет простое управление.