Реле с памятью своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 05.10.2024
Пока ток через обмотку реле не идет, якорь под действием контактных пружин находится на некотором расстоянии от сердечника реле. Но как только в обмотке появляется ток, его магнитное поле намагничивает сердечник, который притягивает якорь. В этот момент противоположный конец якоря надавливает на контактные пластины, замыкая исполнительную цепь. Прекращается ток в обмотке — исчезает магнитное поле, размагничивается сердечник и контактные пластины, выпрямляясь и разрывая цепь исполнения, возвращают якорь реле в исходное положение,
В зависимости от конструктивных особенностей различают реле с замыкающими, размыкающими и переключающими контактными пластинами. У первых при отсутствии тока в обмотке контактные пластины разомкнуты, а при токе в обмотке они замыкаются (Б). Реле с размыкающими контактами работают наоборот: при отсутствии тока в обмотке контактные пластины замкнуты, а когда по обмотке протекает ток, они размыкаются (В).
Реле третьей группы имеют три контактные пластины (Г). Средняя, связанная с якорем и при отсутствии тока замкнутая с одной из крайних контактных пластин, при срабатывании реле перекидывается на другую крайнюю пластину и замыкается с нею.
Условное обозначение реле:
А — обмотка, Б — замыкающий, В — размыкающий, Г — переключающий контакты.
Большинство реле имеет несколько контактных групп, позволяющих с помощью тока управлять на расстоянии несколькими цепями исполнения одновременно.
Электромагнитное реле — сложный и точный прибор. Его контактные пластины изготавливают из сплавов различных металлов (иногда даже с добавлением серебра и золота), возвратная пластина точно отрегулирована, якорь поворачивается в специальных подшипниках, изоляция обмоток испытывается поД высоким напряжением.
Если у вас нет готовых реле, сделайте их сами. В простых конструкциях самодельные электромагнитные приборы с успехом заменят заводские. Реле, о которых мы рассказываем, предложили ребята из радиотехнического кружка Дома пионеров города Жданова.
На основании из изоляционного материала установлены электромагнит и две контактные стойки, между которыми движется пластина-якорь. Когда по обмотке протекает ток, она притягивается к сердечнику. При этом якорь перебрасывается от одной стойки к другой: происходит переключение контактов.
Схема звонка:
А — принципиальная; Б — монтажная.
А — принципиальная, Б — монтажная.
А теперь приступайте к изготовлению реле. Из фанеры толщиной 4—6 мм вырежьте основание, обработайте наждачной бумагой и просверлите в нем 10 отверстий под монтажные скобки (их делают из медного провода Ø 1,5—2 мм).
Отрежьте пять стерженьков длиной 32 мм и с помощью плоскогубцев и молотка согните их в виде буквы П. Затем вставьте монтажные скобки в отверстия в подставке и слегка расклепайте перемычки молотком. При разной высоте стоек подровняйте их бокорезами.
Следующая деталь — сердечник. Для его изготовления понадобится пруток мягкой стали Ø 5 мм. Отрежьте две заготовки по 35 мм. На токарном станке (он есть в школе) проточите на каждом стержне выемку Ø 3 мм или сделайте ее с помощью напильника. Конец стержня с выемкой вставьте в отверстие в уголке и расклепайте. Стержни можно закрепить и на резьбе, главное, чтобы они были параллельны взаимно и основанию реле.
Из плотной бумаги или прессшпана сделайте каркас (см. рис.) для намотки катушки. Гильзу склейте из тонкой бумаги на оправке — стержне Ø 5 мм. Причем первый виток оставьте сухим: тогда готовую гильзу легко будет снять с оправки.
Склеенную гильзу обмотайте нитками и оставьте сохнуть. А пока займитесь изготовлением щечек. Вырезав по контуру круглые заготовки, сделайте в центре острым ножом радиальные прорези, а затем отогните образовавшиеся лепестки. Теперь приклейте щечки к гильзе.
При намотке провод давит на щечки каркаса, и они могут прогнуться. Поэтому клей должен хорошо высохнуть, тогда каркас будет прочным. Не забудьте сделать сбоку два отверстия для выводов обмотки.
На каркас намотайте 2 тыс. витков провода в эмалевой изоляции (ПЭ, ПЭВ, ПЭЛ) Ø 0,23—0,27 мм, воспользовавшись ручной дрелью. Провод старайтесь укладывать виток к витку с постоянным натяжением. Если намотка получается неровной, между слоями проложите полоску тонкой бумаги. На выводы обмотки наденьте изоляционные трубочки и закрепите их нитками. Готовую катушку оберните лакотканью или плотной бумагой, а сверху приклейте табличку с указанием количества витков и марки провода.
Якорь вырежьте из жести. Один конец его согните, а на другой наденьте скобочку из луженой медной проволоки Ø 0,5—1 мм. Обожмите ее плоскогубцами и аккуратно припаяйте, чтобы не было наплывов припоя. Эта скобочка будет создавать электрический контакт якоря с контактными стойками. Для них заготовьте две пластины из жести размером 10X10 мм и две стойки из медной проволоки Ø 1,5—2 мм. В центре пластин нужно сделать отверстия Ø 1,5—2 мм, а провод согнуть под прямым углом.
Самодельное электромагнитное реле:
1 — уголок (сталь 3), 2 — катушка электромагнита, 3 — основание (фанера S 4— 6 мм), 4 — основание контактной стойки (жесть S 0,5 мм), 5 — контактная стойка (провод медный Ø 1,8 мм), 6 — скобка монтажная (провод медный Ø 1,7—1,8 мм), 7 — якорь (жесть S 0,5 мм), 8 — стержни сердечника (сталь 3).
Электрическая схема реле.
Каркас для намотки катушки.
Сначала установите уголок с сердечником, сдвинув его к периметру основания. Затем наденьте на сердечник катушку так, чтобы выводы находились ближе к уголку. Там, где находится лыска на втором стержне, припаяйте якорь. С обеих сторон подвижного конца якоря прибейте две контактные стойки так, чтобы между ним и сердечником был зазор 2—2,5 мм и одновременно надежный контакт между одной из неподвижных стоек. Расстояние между ними должно составлять 2,5—3 мм.
Наконец остается смонтировать электрическую часть реле: припаять выводы катушки и контактные пластины соответственно к своей монтажной стойке. Причем порядок соединения должен быть одинаковым у всех реле.
Сборка реле завершена. Подключите к катушке батарею 3666Л. Якорь притянется — реле сработало. Отключите питание — якорь должен вернуться в исходное состояние.
Проверьте теперь, надежно ли замыкаются контакты. Подключите лампу с батарейкой к замыкающему контакту, и всякий раз как реле сработает, лампа будет загораться. Точно так же проверяют и размыкающий контакт.
Если контактная система работает нечетко, подогните неподвижные стойки или слегка их сдвиньте. Якорь при регулировке реле подгибать не следует.
Схема пульс-пары:
А — принципиальная, Б — монтажная.
Чтобы собрать пульс-пару, вам понадобится дополнительное реле. Когда нажимают на кнопку S1, срабатывает реле К1 и своим контактом К1.1 включает реле К2. Оно размыкает цепь питания первого реле, которое, в свою очередь, отключает второе реле. Схема возвращается в исходное состояние, и процесс повторяется снова, сопровождаемый характерным звучанием.
В последнее время в продаже появились так называемые импульсные реле, но многие из начинающих электриков и радиотехников даже не знают, что это за прибор и чем может быть полезен. Сегодня мы постараемся устранить этот пробел.
Что такое импульсное реле
Импульсное реле – это коммутационный прибор, который управляется импульсами, а не подачей постоянного напряжения на управляющие выводы, как скажем электромагнитное реле или пускатель. А бистабильным его называют потому, что после снятия импульса реле остается в одном из устойчивых положений – включено или выключено.
Как работает импульсное бистабильное реле
Импульсное реле BIS-402 (кликните для увеличения)
Более сложные реле имеют более широкий функционал и нередко работают по достаточно сложному алгоритму. К примеру, модель BIS-414 позволяет управлять двумя независимыми нагрузками все той же одной кнопкой.
Импульсное бистабильное реле BIS-414 (кликните для увеличения)
Нажал раз – включилась нагрузка 1, два – включилась вторая, первая отключилась, три – включены обе, четыре – обе отключились. Не совсем удобно и не всегда приемлемо, поскольку для того, чтобы, к примеру, включить вторую нагрузку, нужно предварительно включить и отключить первую.
Импульсное бистабильное реле BIS-404 (кликните для увеличения)
Как видно из схемы, нанесенной на корпус, оно тоже управляет двумя нагрузками, но по достаточно сложному алгоритму, благодаря которому можно в любой момент включить или отключить именно то, что нужно. Короткое нажатие – включается первая нагрузка, два коротких – вторая, три коротких – обе. Если какая-то или обе нагрузки включены, то короткое нажатие все отключает.
Приведенные устройства и алгоритмы их работы, конечно, не являются единственными а приведены лишь для понимания принципа работы импульсных реле. На самом деле моделей таких устройств много и у всех разные алгоритмы, токи коммутации, количества нагрузок. Есть реле с настраиваемым таймером, автоматически отключающим нагрузку через заданный промежуток времени. Есть реле с памятью, запоминающие свое состояние после снятия питания. Есть низковольтные, есть трехфазные.
Где их можно использовать?
Основное назначение таких устройств – управление нагрузкой из нескольких мест. Ведь кнопка может быть не одна. Ставим кнопки на каждом этаже в подъезде и включаем их параллельно. Зашел в подъезд – включил. Поднялся на свой этаж – выключил. И наоборот. Но, конечно, применить эти устройства можно и для других целей – все будет зависеть от конкретных задач и нашей фантазии.
В последнее время набрали популярность твёрдотельные реле. Для очень многих устройств силовой электроники твёрдотельные реле стали просто необходимы. Их преимущество в несоизмеримо большем количестве срабатываний, по сравнению с электромагнитными реле и большой скоростью переключений. С возможностью подключения нагрузки в момент перехода напряжения через ноль, тем самым избегая тяжёлых пусковых токов. В некоторых случаях их герметичность тоже играет свою положительную роль, но одновременно лишая владельца такого реле преимущества в возможности ремонта с заменой некоторых деталей. Твёрдотельное реле, в случае выхода из строя, не ремонтируется и подлежит замене целиком, это его отрицательное качество. Цены на такие реле несколько кусаются, и получается расточительно.
Попробуем вместе сделать твёрдотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.
Схема
Для управления от 5 Вольт, нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково.
Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения.
Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно – чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.
Детали и корпус
Изготовление твердотельного реле
Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.
Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.
Смотрите видео
Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.
Один из наиболее часто используемых компонентов электроники – таймер-генератор. Современный формат выпуска его конструкций организован в виде специализированных сборок, применяемых в миллионах различных устройств. Наиболее распространенный таймер такого типа, или, с другим названием, – реле времени, 555 серия микросхем, впервые выпущенная и разработанная компанией Signetic в 1971 году.
За неимением конкуренции на тот период, она получила очень высокое признание и распространение в схемах электрических приборов. Характеристики и выдаваемый сигнал серии таймеров NE555 (изначальное название) позволил применять их при разработке генераторов, модуляторов, систем задержки, различных фильтров, преобразователей напряжения. С развитием цифровой техники, микросхема не потеряла свою актуальность и применяется уже в качестве ее элемента.
Основная задача таймера 555 – создавать одиночные или множественные импульсы с точным разграничением временных интервалов между ними. Внешний вид микросхемы NE555
Особенности и характеристики
Простой генератор импульсов на основе 555
Наиболее известная особенность 555 серии микросхем, снижающей количество областей их применения – внутренний делитель напряжения. Он задает фиксированный уровень порога срабатывания обоих компараторов устройства, сменить который невозможно.
Питание таймера 555 серии осуществляется напряжением от 4,5 до 16 вольт. Ток потребления непосредственно зависит от этого параметра и составляет от 2 до 15 мА. Характеристики выходного сигнала отличаются у различных производителей. В основном, его ток не превышает 200 мА.
Температурные режимы также зависят от сборки. Обычные NE555 рассчитаны на эксплуатацию в промежутке от 0 до 70°С. Военные варианты таймера (исторически обозначенные серией SE) допускают более широкий диапазон – от -55 до 125°С.
В период активности таймера на выходе присутствует напряжение, оно равно приходящему на шине питания за вычетом 1,75В. В остальных случаях на этом контакте 0,25В, при общем напряжении +5В. Терминология описывает эти состояния, как высокий и низкий уровень сигнала.
Запуск таймера к генерации производится импульсным сигналом 1/3 вольт от питания устройства. Форма его любая – синусная или прямоугольная. Элементы схемы, определяющие временные параметры срабатывания
Время срабатывания изменения состояния устанавливается характеристиками внешнего конденсатора между контактом разряда и землей, а также сопротивлением двух резисторов. Первый расположен на шине питания и соединяет ее с входом останова работы микросхемы. Второй находится на линии между предыдущим и контактом разряда, но до описанной ранее емкости.
Достоинства и недостатки
Основное достоинство реле времени на 555 чипе –низкая цена и громадное количество разработанных и использующих его схем электрооборудования.
Существуют и недостатки, которые, впрочем, исправлены в выпусках микросхем с транзисторной базой на основе КМОП. При использовании биполярных, в момент изменения состояния генерирующего каскада в противоположный, на выводах могло возникнуть паразитное напряжение до 400 мА. Проблема решается установкой полярного конденсатора 0,1 мкФ, между управляющим контактом и общим проводом. Конденсатор, уменьшающий влияние помех на устройство
Можно повысить и помехоустойчивость микросхемы таймера. Для этого размещают неполярный конденсатор 1 мкФ на линию цепи питания.
Режимы работы устройства
Основные режимы использования микросхемы 555 серии – одновибратор, мультивибратор и триггер Шмитта.
Первый применяется для создания единовременного сигнала заданной длительности при подаче входного напряжения на стартовый контакт чипа.
Второй – для генерации множества автоколебательных импульсов прямоугольной формы.
Третий, благодаря эффекту памяти предыдущего сигнала и трех вариантов исходящих согласно внутренней логики, в системах задержки и цифровых устройствах.
Одновибратор
В этой схеме, при подаче сигнала любой формы на второй вход 555 серии, будет генерироваться импульс на третьем ее выходе. Его длительность зависит от характеристик сопротивления R и емкости C. Вычислить необходимое время действия исходящего сигнала можно по формуле t=1,1*C*R. Схема одновибратора
Мультивибратор
В отличие от предыдущей схемы, мультивибратору для начала постоянной генерации не нужна подача внешнего сигнала. Достаточно только произвести подключение питания. На выходе импульсы прямоугольной формы с изменением состояния в течение t2 и с периодом действия t1.
Их время рассчитываться от параметров R1 и R2 по формулам:
Период и частота:
Чтобы достичь времени импульса большего, чем время паузы, используют диод, соединяющий катодом 7 контакт микросхемы (разряд), с 6 (останов) через свой анод.
Мультивибратор
Прецизионный триггер Шмитта
Функциональность в рамках инвертирующего прецизионного переключателя в 555 серии обеспечивается наличием двух порогового компаратора и RS — триггера. Напряжение на входе разделяется на три части, при достижении пороговых значений которых и изменяется состояние выдачи сигнала устройством.
Разграничение делается по полярности, причем для переключения достаточно 1/3 общего вольтажа питания любого из полюсов. На выходе, при получении порогового сигнала на входе, возникает импульс, инвертированный полярно относительно изначального. Его уровень постоянен и длится он ровно то время, которое действует инициирующий импульс.
Проще говоря, триггер Шмитта — это инвертирующий одновибратор с памятью полярности предыдущего сигнала.
Используется подобная схема в системах, где требуется избавление от излишнего шума и приведение его последовательностей к необходимым пороговым значениям. Схема триггера Шмитта с графиком выравниваемых уровней сигнала
Область применения НЕ555
Возможности микросхемы дают широкий спектр техники, в которой она используется. Мультивибраторы на 555 серии встречаются практически во всех схемах генерации сигналов.
Примером служат различные звуковые и световые оповещающие устройства, детекторы металла, освещенности, влажности или касания. Таймер, заложенный в микросхему, позволяет создавать реле времени, для контроля работы различного оборудования по определенным человеком периодам.
Варианты исполнения в виде триггера Шмитта применяются как фильтрующие преобразователи зашумленных сигналов, для придания им правильной прямоугольной формы. Актуальность подобные схемы имеют и в цифровой технике, в которой используются только два вида импульсов – его наличие и отсутствие.
Отечественные и зарубежные производители
Микросхема-таймер 555 серии настолько популярна, что ее аналоги изготавливаются мощностями практически всех известных брендов микроэлектронной промышленности. Причем территориально расположенных не только в США, но и других странах мира. Среди них: Texas Instrument, Sanyo, RCA, Raytheon, NTE Silvania, National, Motorola, Maxim, Lithic Systems, Intersil, Harris, Fairchild, Exar ECG Phillips и множество других.
Зачастую номер серии от конкурентов содержит отсылку к оригинальной NE555. Встречается маркировки NE555N, НЕ555Р или им подобные. Российская КР1006ВИ1
Производится таймер и в России, с маркировкой микросхемы КР1006ВИ1 с биполярными транзисторами и КР1441ВИ1 по КМОП технологии. Национальный вариант немного отличается от классического 555 серии – в нем вход остановки обладает большим приоритетом, чем сигнал запуска.
Как сделать реле времени 555 своими руками
Одним из вариантов ознакомления с таймером 555 серии будет изготовление своими руками реле времени. Схема достаточно проста, считается классической и доступна к повторению специалистом любого уровня. Схема таймера отключения
Запуск производится нажатием тумблера SB1. Длительность подстраивается резистором R2. На представленной схеме среднее время работы находится в пределах 6 секунд. Для его увеличения, без изменения характеристик R2 повышают емкость C1.
Если требуется суточный цикл работы, то понадобится конденсатор на 1600 мкФ. Если устройство будет применяться в условиях, близких к реальности, – количество фарад меняют на более подходящее к нужному времени работы. Расчет производится согласно формуле: T=C1*R2, где C1 емкость соответствующего конденсатора на схеме, R2 среднее сопротивление мегаом подстроечного резистора.
Более точная калибровка времени действия будет устанавливаться в процессе использования переменным резистором R2.
Немного о нумерации используемых контактов микросхемы 555 серии, то есть ее распиновка:
Читайте также: