Диод параллельно катушке реле для чего
Перейти к содержимому

Диод параллельно катушке реле для чего

  • автор:

Для чего ставят диод параллельно катушке, обмотке реле в цепи постоянного тока, в чем смысл.

Для чего ставится диод параллельно катушке, обмотке реле в цепи постоянного тока

На электронных схемах, где стоит электромагнитное реле, можно заметить, что параллельно его катушке припаян диод. Этот диод подсоединяется к обмотке обратным подключением. То есть, плюс диода (он же анод) будет лежать на минусе источника питания схемы, а минус диода (он же катод), будет находится на плюсе питания. Как известно, при таком способе подключения диода к питанию полупроводник находится в закрытом состоянии, он через себя не проводит электрический ток. Тогда возникает вопрос, а зачем он тогда нужен, если он работает как обычный диэлектрик?

образование ЭДС индукции на катушке после ее отлючения от питания

А дело всё в том, что любая катушка, намотанная обычный образом (провод мотается в одном направлении) имеет помимо электрического сопротивления и индуктивность. Вокруг катушки при прохождении постоянного тока образуется электромагнитное поле. А в момент снятия напряжения с катушки, та энергия, которая была аккумулирована в этом электромагнитном поле резко преобразуется опять в электрическую. При этом на концах катушки появляется высоких разностный потенциал. То есть, проще говоря, в момент отключения от катушки питания на ней образуется кратковременный электрический всплески напряжения. Причем, этот всплеск ЭДС (электродвижущей силы) может в несколько раз превышать напряжение питания, которое ранее было подано на обмотку.

Такие скачки увеличенного напряжения, которые образуются на различных катушках, в том числе и на обмотке реле, способны негативно влиять на чувствительные элементы электронной схемы. Например, этот скачок легко может создать электрический пробой различных маломощных транзисторов, микросхем и т.д. Либо же это кратковременное увеличение напряжения может в момент процессов переключения реле вводить в электронную схему различные искажения, погрешности, плохо влиять на измерительные узлы и т.д. Одним словом явление возникновения подобных импульсов увеличенного напряжения – это плохо для любой электронной схемы.

А как же обычный диод может защитить от таких вот ЭДС скачков? Дело в том, что генерация ЭДС индукции имеет противоположную полярность, относительно подаваемого напряжения питания на катушку. Вначале мы на один конец катушки реле подавали плюс, а на второй – минус. При снятии напряжения питания с катушки полюса изменятся. Где был плюс, появится минус, а где был минус, появится плюс. Если наш защитный диод при одной полярности, когда идет питание катушки, находится в закрытом состоянии, работая как диэлектрик, то при другой полярности он уже будет переходить в открытое состояние. Другими словами говоря, при нормальной работе реле диод не будет себя проявлять как функциональный элемент, а при возникновении ЭДС индукции на катушки реле он сразу же станет проводником и замкнет этот импульс увеличенного напряжения на себе.

диод для защиты схемы от ЭДС индукции катушки реле

Может возникнуть вопрос. Если диод берет (замыкает) всю энергию ЭДС индукции катушки реле на себя, то не выйдет ли он от этого из строя (не сгорит ли)? Дело в том что у обычных катушек реле не столь большая энергия, что аккумулируется на ней в виде электромагнитного поля. Эта энергия имеет импульсный, одноразовый характер. Причем, при ЭДС индукции опасно именно увеличенное напряжение (относительно напряжения питания), токи же в этом импульсе достаточно малы. Задача диода нейтрализовать именно импульс увеличенного напряжения. Да и самый обычный, распространенный диод, такой как 1N4007 способен выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера (ток импульса намного меньше).

А какие диоды нужно ставить параллельно катушке реле, чтобы защитить электронную схему от подобный скачков напряжения ЭДС индукции? Как я только что уже сказал, энергия обычного маломощного реле (да и средней мощности) не такая уж и большая. Опасен именно сам увеличенный по напряжению импульс. Если питание катушки было, например, 12 вольт постоянного тока, то этот импульс может быть в несколько раз больше (ну пусть до 150 вольт, не больше). Токи, которые могут быть при этом импульсе могут иметь величину единицы и десятки миллиампер. На ток влияет диаметр провода, и его длина в катушке. Чем тоньше диаметр, и чем больше намотка, тем меньше ток. С напряжением наоборот. Чем больше витков в катушке, тем выше напряжение будет при ЭДС индукции.

Если не вдаваться в расчеты, то поставив на катушку обычного маломощного реле кремниевые диоды типа 1N4007 вы не ошибетесь. Их вполне хватит, чтобы надежно защитить электронную схему от подобный ЭДС импульсов, возникающих из-за переключающихся процессов.

P.S. Порой встречаются схемы (например электронная нагрузка), где в цепи мощных транзисторов стоят низкоомные резисторы. Эти резисторы на малое сопротивление иногда наматываются своими руками. Так вот если их мотать обычным образом (витки всего провода имеют одно направление) то это самодельное сопротивление будет обладать и активным сопротивлением и индуктивностью, которая также будет создавать эти ЭДС импульсы увеличенного напряжения. Но такие самодельные резисторы можно мотать и другим образом. Обмоточный провод складываем вдвое, его концы припаиваем на корпус обычного резистора, а сам сдвоенный провод одновременно наматываем на каркас резистора. В этом случае этот резистор будет иметь только активное сопротивление, индукция у него будет нулевая, что исключить возникновения ЭДС импульса. Дело в том, что электромагнитное поле провода одного направления будет компенсироваться полем другого провода, имеющего обратное направление.

Диод параллельно катушке реле для чего

Для чего ставят диод параллельно катушке, обмотке реле в цепи постоянного тока, в чем смысл.

Для чего ставится диод параллельно катушке, обмотке реле в цепи постоянного тока

На электронных схемах, где стоит электромагнитное реле, можно заметить, что параллельно его катушке припаян диод. Этот диод подсоединяется к обмотке обратным подключением. То есть, плюс диода (он же анод) будет лежать на минусе источника питания схемы, а минус диода (он же катод), будет находится на плюсе питания. Как известно, при таком способе подключения диода к питанию полупроводник находится в закрытом состоянии, он через себя не проводит электрический ток. Тогда возникает вопрос, а зачем он тогда нужен, если он работает как обычный диэлектрик?

образование ЭДС индукции на катушке после ее отлючения от питания

А дело всё в том, что любая катушка, намотанная обычный образом (провод мотается в одном направлении) имеет помимо электрического сопротивления и индуктивность. Вокруг катушки при прохождении постоянного тока образуется электромагнитное поле. А в момент снятия напряжения с катушки, та энергия, которая была аккумулирована в этом электромагнитном поле резко преобразуется опять в электрическую. При этом на концах катушки появляется высоких разностный потенциал. То есть, проще говоря, в момент отключения от катушки питания на ней образуется кратковременный электрический всплески напряжения. Причем, этот всплеск ЭДС (электродвижущей силы) может в несколько раз превышать напряжение питания, которое ранее было подано на обмотку.

Такие скачки увеличенного напряжения, которые образуются на различных катушках, в том числе и на обмотке реле, способны негативно влиять на чувствительные элементы электронной схемы. Например, этот скачок легко может создать электрический пробой различных маломощных транзисторов, микросхем и т.д. Либо же это кратковременное увеличение напряжения может в момент процессов переключения реле вводить в электронную схему различные искажения, погрешности, плохо влиять на измерительные узлы и т.д. Одним словом явление возникновения подобных импульсов увеличенного напряжения – это плохо для любой электронной схемы.

А как же обычный диод может защитить от таких вот ЭДС скачков? Дело в том, что генерация ЭДС индукции имеет противоположную полярность, относительно подаваемого напряжения питания на катушку. Вначале мы на один конец катушки реле подавали плюс, а на второй – минус. При снятии напряжения питания с катушки полюса изменятся. Где был плюс, появится минус, а где был минус, появится плюс. Если наш защитный диод при одной полярности, когда идет питание катушки, находится в закрытом состоянии, работая как диэлектрик, то при другой полярности он уже будет переходить в открытое состояние. Другими словами говоря, при нормальной работе реле диод не будет себя проявлять как функциональный элемент, а при возникновении ЭДС индукции на катушки реле он сразу же станет проводником и замкнет этот импульс увеличенного напряжения на себе.

диод для защиты схемы от ЭДС индукции катушки реле

Может возникнуть вопрос. Если диод берет (замыкает) всю энергию ЭДС индукции катушки реле на себя, то не выйдет ли он от этого из строя (не сгорит ли)? Дело в том что у обычных катушек реле не столь большая энергия, что аккумулируется на ней в виде электромагнитного поля. Эта энергия имеет импульсный, одноразовый характер. Причем, при ЭДС индукции опасно именно увеличенное напряжение (относительно напряжения питания), токи же в этом импульсе достаточно малы. Задача диода нейтрализовать именно импульс увеличенного напряжения. Да и самый обычный, распространенный диод, такой как 1N4007 способен выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера (ток импульса намного меньше).

А какие диоды нужно ставить параллельно катушке реле, чтобы защитить электронную схему от подобный скачков напряжения ЭДС индукции? Как я только что уже сказал, энергия обычного маломощного реле (да и средней мощности) не такая уж и большая. Опасен именно сам увеличенный по напряжению импульс. Если питание катушки было, например, 12 вольт постоянного тока, то этот импульс может быть в несколько раз больше (ну пусть до 150 вольт, не больше). Токи, которые могут быть при этом импульсе могут иметь величину единицы и десятки миллиампер. На ток влияет диаметр провода, и его длина в катушке. Чем тоньше диаметр, и чем больше намотка, тем меньше ток. С напряжением наоборот. Чем больше витков в катушке, тем выше напряжение будет при ЭДС индукции.

Если не вдаваться в расчеты, то поставив на катушку обычного маломощного реле кремниевые диоды типа 1N4007 вы не ошибетесь. Их вполне хватит, чтобы надежно защитить электронную схему от подобный ЭДС импульсов, возникающих из-за переключающихся процессов.

Диод параллельно катушке реле для чего

Текущее время: Чт авг 10, 2023 06:45:27

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Вопрос про защитный диод катушки реле

Страница 1 из 1 [ Сообщений: 10 ]

Всем доброго времени суток!
Наслышан про защиту транзисторов в схемах управления реле от ЭДС самоиндукции. Ставят диод параллельно катушке реле, для защиты транзистора, который и управляет этим самым реле. А у меня немного иная ситуация.
Реле работает следующим образом: один конец катушки постоянно подключен к минусу, а на второй подаётся высокий сигнал (5вольт) от цифрового выхода Ардуино. Вот в чем вопрос. Нужен ли в моем случае этот защитный диод, и в каком направлении его подключить? Для наглядности прилагаю схему. Заранее спасибо за ответы.

Изображение

Последний раз редактировалось Nikita.Dorovskikh Ср фев 14, 2018 15:10:40, всего редактировалось 4 раз(а).

_________________
ВНИМАНИЕ! Я часто редактирую свои сообщения, поэтому перед ответом мне советую обновить страницу.
За перенос модераторами в МЯВУ тем с моими сообщениями я ответственности не несу.
«Йухан, Тор! Вы — на бой!» (Reverse)

_________________
Z Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет.и МЧС опаздает

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Импульсные источники питания LM450/600-20Bxx производства компании MORNSUN представляют собой надежные ИП, подходящие для применения в суровых условиях эксплуатации. Особенностью источников питания этой серии является мощность, увеличенная до 450/600 Вт, что существенно расширяет спектр возможных применений. В ИП реализованы необходимые защитные функции, такие как защита от короткого замыкания выхода, перегрузки и превышения выходного напряжения. Изоляция «вход-выход» выдерживает напряжение до 4000 В и резкие перепады температур.

Обзор представленных в Компэл новых серий семейств DDRH и RSDH на DIN-рейку и на шасси для высоковольтных сетей постоянного тока с диапазоном входных напряжений от 150 до 1500 В. Могут применяться для станций зарядки электромобилей и электробусов, ж/д транспорта, систем хранения энергии, альтернативной энергетики, телекоммуникационных центров и центров обработки данных.

_________________
Z Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет.и МЧС опаздает

Цифровой выход ардуины, рассчитан на 40 ма максимум.

+ подключать без резюка, это гарантируемый «пипец выходу» при случайном коротком замыкании.

_________________
Семь бед, один Reset.

Только Serious Sam. только хардкор => https://yadi.sk/d/ZYXXvgybnGeKy (Классика, TFE)

Для своего проекта я использую сигнальное реле на 5v: https://www.chipdip.ru/product0/8178376 . st_product
Написано в даташите что оно очень чувствительное. Видимо поэтому сил Ардуинки хватает. Так что, все-таки ещё нужен резистор или нет?

Изображение

Добавлено after 14 minutes 20 seconds:
Вот спецификация этого реле. Написано, что низкое напряжение катушки и возможность коммутировать низкоуровневые сигналы.

_________________
Z Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет.и МЧС опаздает

_________________
ВНИМАНИЕ! Я часто редактирую свои сообщения, поэтому перед ответом мне советую обновить страницу.
За перенос модераторами в МЯВУ тем с моими сообщениями я ответственности не несу.
«Йухан, Тор! Вы — на бой!» (Reverse)

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 13

Для чего паралельно реле подключают обратный диод?

Познавательное

Наверняка вы замечали, что в схемах, где установлено реле, паралельно катушке также установлен диод? Чаще всего, обратный диод ставят именно в тех схемах, в которых реле управляет транзистор. Я решил разобраться, зачем там нужен диод и что будет, если его убрать.

На фото ниже вы как раз можете наблюдать пример такой схемы, где диоды установлены паралельно реле.

Для чего паралельно реле подключают обратный диод?

Источник: Собственное фото

Как работает обратный диод, установленный паралельно реле?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберемся, из чего состоит реле и как оно работает? Я взял реле в прозрачном корпусе, чтобы можно было наглядно увидеть содержимое. Поверьте, остальные реле имеют похожую конструкцию.

Для чего паралельно реле подключают обратный диод?

Источник: Собственное фото

В правой части реле (на фото) мы можем наблюдать катушку, а в левой три контакта, один из которых явно подвижный. При подаче тока на катушку, в ней возникает магнитное поле, которое перемещает подвижный контакт в противоположном от положения покоя направлении.

Для чего паралельно реле подключают обратный диод?

Источник: Создано самостоятельно в sPlan и Gimp

Таким образом, при подаче тока на катушку, ток протекает именно через неё, создавая ЭДС индукции, а через диод, установленный паралельно, ток не течет, так как диод подключен в обратном направлении. Вспомним, что данная схема чаще всего используется там, где реле управляет транзистор. Что произойдет когда транзистор закроется? Ток будет рассеиваться через диод, а подвижный контакт внутри реле перейдет в положение покоя.

Что произойдет, если исключить из схемы диод и оставить только реле и транзистор?

В реле, в момент закрытия транзистора возникают кратковременные импульсы, напряжением в несколько сотен вольт. Диод прекрасно справлялся с ними, но если его убрать, то такие импульсы неизбежно пройдут через управляющий реле транзистор. Да, конечно, транзистор зачастую выбирают с большим запасом по напряжению, но рано или поздно импульсы, возникающие в реле, сожгут его.

Есть чем дополнить? Пишите в комментарии, с удовольствием почитаю ваше мнение.

Электромагнитное реле. Что мы знаем о нём, кроме того, что слово произошло от французского «relais»?

image

Once upon a time… (где то около года несколько лет назад я кратко поспорил на Хабре:
olartamonov
Диод, накоротко шунтирующий обмотку реле, сильно увеличивает время его размыкания — и, соответственно, искрение на контактах.
VT100
… Это может показаться контринтуитивным, но увеличивает он не столько время размыкания, сколько время от снятия сигнала управления до начала размыкания. Это следует из энергии запасённой в обмотке реле и квадрата отношения напряжений питания и отпускания реле (при типичных напряжениях — не менее 90% энергии будет рассеяно на диоде). А собственно время размыкания — определяется, в основном, только механикой реле (усилие пружин и инерция подвижных частей).

Да, там есть ещё некоторый всплеск тока катушки, обусловленный изменением индуктивности при размыкании магнитопровода. Но начальный момент его размыкания — это ещё не момент начала размыкания контактов, КМК. …
olartamonov
Нет, это не так.

Конструкция типичного реле

Как многие помнят, типичное реле состоит из электромагнита (катушки с сердечником из магнито-мягкого материала), подвижной системы (якорь, притягиваемый электромагнитом, его возвратная пружина и пружины контактов) и контактов, замыкаемых и размыкаемых при перемещении якоря.

Из неотмеченных в этом ролике и, возможно, недостаточно очевидных особенностей реле — обратите внимание на тот факт, что замыкание нормально открытых контактов (т.е. разомкнутых при отсутствии тока в катушке) происходит ещё до момента замыкания якоря и сердечника реле. Это создаёт необходимое усилие смыкания контактов и обеспечивает их очистку за счёт сдвига друг относительно друга ([1], стр. 18, 23, 24). То же происходит и при их размыкании: сначала начинает двигаться якорь, потом — размыкаются контакты.

Но зачем вообще нужен диод (демпфер) параллельно катушке реле?

Электромагнит имеет некоторую индуктивность. При быстром прерывании тока через индуктивность на её зажимах генерируется значительная ЭДС, пытающаяся поддержать ток на прежнем уровне. Так, при прерывании тока транзисторным ключом, напряжение на его коллекторе может превысить 1000 В (по абсолютной величине) и вызвать пробой коллекторного перехода транзистора. В лучшем случае — обратимый, в худшем — с выходом транзистора из строя. Вот, что показывает SPICE симуляция в TINA-TI.

Напряжение на коллекторе ключевого транзистора и ток катушки реле при отсутствии демпфирования.

То же, напряжение на коллекторе в меньшем масштабе. Обратите внимание на прямое смещение коллекторного перехода. Мгновенное напряжение на коллекторе в выбранной точке достигает достигает 40 вольт.

Демпфирование диодом — ничего неожиданного. Ток спадает экспоненциально за счёт сопротивления катушки (>> сопротивления открытого диода).

И резистором — более быстрый экспоненциальный спад.

Демпфирование стабилитроном — быстрый спад, близкий к линейному (напряжение стабилизации делёное на сопротивление катушки). Но тут — снова происходит резкое прерывание ненулевого тока (при ЭДС самоиндукции меньше напряжения стабилизации) и мы видим затухающие колебания, сходные с колебаниями в обратноходовом (Flyback) источнике питания с RCD демпфером. Это — возможный источник помех в соседних цепях.

Вот эти колебания в меньшем масштабе. Опять появляется прямое смещение коллекторного перехода ключа, хотя — уже не такое жестокое. Но однократная помеха — проникает в цепь управления ключом.

Теоретическое опровержение предрассудка

Моя идея — базируется на известном соотношении между током катушки индуктивности (электромагнита) и энергией, запасённой в её магнитном поле: E = LI 2 /2 (L — индуктивность катушки, I — ток через неё). Заменяя ток на напряжение по известному сопротивлению катушки, из справочных данных на минимальное напряжение удержания, — получаем озвученные мною 90%. Тут я упустил из внимания, что напряжение удержания указывается минимальным и на практике — оно обычно несколько больше указанного в документации. Но «квадрат» («хорошо, что пополам») — работает в пользу моей гипотезы. Для рассеяния 90% энергии необходимо фактическое напряжение отпускания чуть меньше, чем треть от номинального. А это укладывается в datasheet большинства реле.

При выключении реле, до тех пор, пока ток через катушку реле не упадёт достаточно для отпускания якоря, — нормально открытые контакты всё еще остаются замкнутыми, их движения нет, поэтому — нет ни дуги, ни какого-либо их износа. См. [1], стр. 48 и 53, рис. 25 и 28, описание «электрической задержки» в работе реле, обусловленной индуктивностью и активным сопротивлением катушки.

Эксперименты

Пользуясь недавним избытком свободного времени (весенние «каникулы» 2020 года), я решил закрыть «технический долг» перед самим собой и исследовать, как и на сколько влияет тип применённого демпфера катушки реле на механическое движение его контактов в части времени перехода подвижного контакта между неподвижными (другими словами — скорости достижения зазора, достаточного для гашения дугового разряда) и числа импульсов дребезга (числа возможных дуговых разрядов при каждом переключении). А также — как меняется индуктивность катушки в зависимости от тока и положения якоря. Для опытов были привлечены силовые реле с номинальным напряжением катушки 24 В (промавтоматика ):

    производства Omron, реле с одним переключающим контактом для монтажа на печатную плату; производства Relpol и HJQ-22F-4Z производства Tianbo, реле с четырьмя переключающими контактами для монтажа в колодку; производства Elesta, безопасное реле с четырьмя изолированными механически связанными контактами, 2 нормально закрытых (замкнутых, далее по тексту — НЗ, включая аналогичный контакт реле с переключающими контактами) и 2 нормально открытых (разомкнутых, далее — НО).
  • TVS диод 1.5KE150A с напряжением ограничения 150 В ном. (итого — перенапряжение на ключевом транзисторе VT2 достигает 174 В ). Это я считаю как «практически полное отсутствие демпфирования» и использую полученные значения как базовые;
  • noname стабилитрон на 24 В в корпусе DO-35 (BZX55C24? Итого — перенапряжение около 48 В);
  • резистор, обеспечивающий перенапряжение примерно вдвое больше рабочего напряжения катушки (исходя из условия неразрывности тока катушки в момент запирания управляющего транзистора — сопротивление резистора получается в полтора-два раза больше её сопротивления, итого — перенапряжение около 70-80 В);
  • диод 1N4148 в корпусе DO-35 (перенапряжение практически отсутствует).

Источник питания реле — на базе импульсного преобразователя 33063 (34063). На входе напряжение 12 В от ПК, на выходе — около 24 В (номинальное напряжение питания реле, падением 0.2-0.4 В на ключе управления и токоизмерительном резисторе — пренебрегаем). Питание управляющего микроконтроллера — от 3-х выводного линейного стабилизатора типа LM2931 на напряжение 5.0 В. Собственно измеритель — на микроконтроллере ATmega88A (что нашлось в запасах) с тактовой частотой 11.052 МГц.

Ток катушки реле измеряется по падению напряжения на R12, незначительно фильтруется C11 и R11, усиливается DA3 и подаётся на вход ADC5. Используется внутренний источник опорного напряжения (1.1 В ном.) зашунтированный внешним конденсатором (0,1 мкФ, на схеме не показан).

Синхронное управление катушкой реле (0.5 Гц) и запуском АЦП (10800 Гц) обеспечивает 16-и битный таймер № 1. Драйвер катушки в пояснениях не нуждается? Диод VD2 используется при испытаниях демпфирования TVS и стабилитроном, для исключения замыкания выхода ключа через демпфер.

Состояние контактов реле считывается по входам внешних прерываний PCINT21 и PCINT22. Учитываются изменения не короче 3.3 мкс (C6*R3), т.е. примерно на порядок меньше ожидаемого времени дребезга. В прерывании «pin change interrupt 2» ведётся накопительный счётчик дребезга контактов. В прерывании сравнения таймера 1 — считывается состояние контактов (замкнут/разомкнут) за прошедший период синхронно с запуском (выборкой значения тока) АЦП.

В прерывании по готовности данных АЦП инициируется передача данных на ПК (через USART на скорости 460800 Бод, по прерываниям, через FT232):

  • 2 байта данных тока катушки с замешанными в старшие разряды (15 и 14) битами состояния контактов реле;
  • 1 байт счётчика импульсов дребезга с его обнулением.

23,7 мс). Для набора статистики производится некоторое количество (в приложенных файлах — по 127 циклов) включений/выключений реле.
ПО [7] написано в WinAVR 2010. Теоретически, оно без изменений скомпилируется и для Arduino Nano на ATmega328.

Обработка полученных данных проводится в excel (давно ничего не программировал на ПК, так — проще), файл parse_long [7]. Оригиналы принятых данных (8-битные значения по 3 в строке — число импульсов дребезга, MSB тока катушки и состояние контактов, LSB тока катушки) сохраняются на листе «Исходные данные». Потом, по одному набору, они копируются в столбцы A:C листа «Расчёт». На листах «Ток (замык.)», «Ток (разм.)», «Изменения (замык.)», «Изменения (разм.)» и «Контакты (разм.)» они разбираются в 127 групп по 256 последовательных во времени значений и вычисляются средние значения (для тока на листах «Ток . ») или суммы (для числа импульсов дребезга на листах «Изменения . ») для каждых 127 значений, полученных в одно и то же время. Вычисленные значения возвращаются на лист «Расчёт» (в столбцы «Ток замыкания», «Число переключений при замыкании», «Ток размыкания» и «Число переключений при размыкании»). В столбцах O:S задаются начальные строки «окон» для определения матожидания и дисперсии времени замыкания и размыкания контактов. При подаче питания на катушку, «Т. 1 на замыкании» это момент размыкания НЗ контакта, а «Т. 2 на замыкании» это момент первого замыкания НО контакта. При снятии питания с катушки — наоборот, «Т. 1 на размыкании» это момент размыкания НО контакта, а «Т. 2 на размыкании» это момент первого замыкания НЗ контакта. Также — данные с листа «Расчёт» выводятся в графики тока катушки и импульсов на контактах на листе «График».

Поскольку интересуют только относительные данные во временной области — АЦП не калибруется и ток не переводится в реальные миллиамперы, а показывается в целочисленных данных с АЦП.

Данные о состоянии контактов с листа «Контакты» (1 — замкнут НО контакт, 2 — замкнут НЗ, 3 — разомкнуты оба) используются для справки.

Вот пример графиков включения и выключения реле R4 с демпфером 1N4148 (наиболее удобный для подписей, т.к. графики включения и выключения не накладываются друг на друга). Как видно, подписи к осциллограммам тока катушки в «3C9132. Proper Coil Drive is Critical to Good Relay and Contactor Performance» [6] — недостаточно верно описывают поведение подвижной системы ввиду отсутствия информации о состоянии контактов и вообще не рассматривают выключение реле. В «13C3264. Coil Suppression Can Reduce Relay Life» [6] — рассмотрено именно выключение, но также не рассматривается состояние контактов — только ток катушки. В отличие от 3C9132 — включение НО контакта происходит ещё до локального минимума тока в середине графика (завершение движения якоря), что достаточно очевидно ввиду того, что необходимо создать «натяг» в соединении НО и подвижного контактов, а это как раз и требует их замыкания ещё до завершения движения якоря. В отличие от 13C3264 — во всех случаях применения диодного демпфирования процесс переключения реле уже завершается (замыканием НЗ контакта) во время локального максимума тока катушки.

Таблица 1 [7]. Времена от изменения сигнала управления ключом до первого изменения состояния контактов (размыкания НЗ контакта при подаче тока в катушку или размыкания НО контакта при отключении подачи тока), числа импульсов дребезга при изменении состояния контактов и времена движения контактов между первым и вторым изменением состояния (перехода подвижного контакта от НЗ к НО и обратно).

При обмере SIM222 погиб на боевом посту единственный наличный MPSA92. Из приемлемых замен нашёлся только КТ814В, поэтому измерения с TVS 1.5KE150A в роли «почти отсутствующего» демпфера не проводились.

1 — смотрите далее по тексту об особенностях механики этого реле.
2 — дребезг продолжается, как минимум, до истечения времени захвата данных.

Выводы
  • Что действительно сильно затягивается, так это время от снятия напряжения с катушки реле до размыкания НО контакта (именно это, не несущее информации о влиянии на ресурс, время drop-out time — мы видим в документе «13C3311. The application of relay coil suppression with DC relays» [6]). И любая схема демпфирования, в том числе и со стабилитроном, — увеличивает его. Для демпфера на 24 В стабилитроне увеличение относительно «почти отсутствующего» демпфера на 150 В TVS составляет около 80 %. Для простого диодного демпфера — ещё больше, 200-300 %. Но, ещё раз , — это время не влияет на ресурс контактов, т.к. они всё ещё остаются замкнутыми.
  • Схемы демпфирования с полным поглощением энергии катушки (резистором или диодом) — имеют свои преимущества. Например, они снижают скорость удара подвижного контакта о НЗ и тем самым существенно снижают время его дребезга — от 14 до 30 % для диодного демпфера. У некоторых реле (R4) — снижается и длительность дребезга при размыкании НО контакта [5]. Облегчается режим работы ключевого транзистора и улучшается помеховая обстановка.
  • При наиболее агрессивной схеме демпфирования (диодом) время перехода подвижного контакта от НО к НЗ контакту при снятии напряжения с катушки реле действительно увеличивается. По сравнению с демпфированием стабилитроном увеличение составило от 23 до 46 % (в зависимости от типа реле). Так что заявления о затягивании времени выключения реле в разы [интернет, 3, 6] — являются ложными.
  • Механике реле R4 (может быть — многих реле данного габарита и конструкции?)— свойственен некий «прогрев», выражающийся в уменьшении времени срабатывания в течении первого десятка быстрых срабатываний после длительного простоя.
  • Особняком выступило реле G2R с большим люфтом в подвижной системе. При подаче напряжения на катушку — якорь успевает набрать довольно большую скорость до тех пор, пока не наткнётся на подвижный контакт. Ударившись о подвижный контакт и отскакивая, якорь вызывает этим около десятка импульсов дребезга НЗ контакта, колебания всей подвижной системы (видны как колебания тока катушки, см. изображения ниже) и даже — новое замыкание НЗ контакта. Вот тут — во всей красе себя проявляет диодный демпфер, который единственный и полностью подавляет эту неприятность! Я, правда, так и не придумал объяснения этому факту, т.к. напряжение на катушке реле вряд ли меняет свой знак при этих колебаниях (будучи подключенным через низкое сопротивление насыщенного транзистора к низкому сопротивлению источника напряжения), а ёмкость обратно смещённого диода — мизерна по сравнению с собственной ёмкостью катушки… Возможно — надо рассмотреть катушку этого реле как элемент с распределёнными, а не сосредоточенными параметрами (индуктивность, сопротивление). А индуктивность — как переменную, модулируемую массой якоря и упругостью его пружины.

(TL;DR) 2

Также — я постарался измерить изменение индуктивности катушки при перемещении якоря, чтобы как-то подвязать и его в формулу энергии. Но изменения — достаточно малы (1,5-2 раза), чтобы не брать их в рассмотрение, ввиду малости по сравнению с квадратом изменения тока. Кроме того — в энергетических расчётах надо бы учесть и энергию возвратных пружин. «13C3344. Determining Relay Coil Inductance» [6] — предлагает измерить индуктивность в одном положении якоря (включенном вручную уже при нулевом напряжении). Я решил собрать немного больше данных и с минимальным вмешательством в работу реле. Источник питания — тот же, с несколько большим выходным напряжением (около 30 В при R2 = 13 кОм, R1 = 560 Ом). Для измерения индуктивности использован типичный 3-точечный генератор с ёмкостной обратной связью (правая часть схемы). Ток коллектора (устанавливается R8) выбран минимально достаточным для возбуждения (с амплитудой не более 2 В на катушке) при подаче на катушку реле номинального постоянного напряжения. Для снижения уровня высших гармоник связь контура с генератором выбрана небольшой (отношение ёмкости C2 к ёмкости последовательных C3 и C4) и используется последовательный резистор R7. Частота установлена небольшой, что-бы уменьшить влияние потерь в сердечнике. Сигнал с базы генератора через буферный ОУ и развязку по постоянному току (C5, R10) подаётся на звуковую карту ПК. Чтобы не закорачивать контур по переменному напряжению, постоянное напряжение на катушку реле подаётся с помощью генератора тока (с относительно высоким выходным сопротивлением). Сопротивление R4 в эмиттерной цепи регулирующего транзистора задаёт нужный максимальный уровень тока и, через сопротивление катушки реле (640 Ом ном. для реле типа R4), максимальное напряжение на ней (2.5 В * 640 Ом / 68 Ом = 23.5 В=). Уменьшая (относительно положительного полюса источника питания) напряжение на неинвертируюшем входе ОУ можно задать произвольное напряжение на катушке реле. А подав сигнал через RC-цепочку — записать коротенький трек в стиле техно-индастриал [7]. Оказалось, что индуктивность относительно мало меняется в моменты замыкания и размыкания подвижной системы (всё равно остаются зазоры в шарнире якоря и неплотность прилегания якоря к сердечнику) и, при достижении током номинального значения, падает из-за насыщения якоря и сердечника. Индуктивности катушки (Гн) в зависимости от напряжения на катушке (В) и состояния подвижной системы реле (замкнуты или разомкнуты контакты и есть ли немагнитный зазор между якорем и сердечником) приведены в следующей таблице. В конструктивно схожих реле R4 и HJQ-22F — у первого, визуально, якорь плотнее прилегает к сердечнику. У реле G2R и HJQ-22F — напротив, на якоре есть пуклёвка, обеспечивающая явную неплотность посадки якоря на сердечник. Вероятно, это и обусловило относительно меньшее изменение индуктивности у HJQ-22F. Таблица 2 [7]. Индуктивности катушек реле и приложенное к ним напряжение в зависимости от состояния подвижной системы.

Похожие публикации:

  1. Сколько миллибар в 1 мпа
  2. S2wr2 на шине что означает
  3. Ваз 2109 карбюратор какой распылитель лучше
  4. Гонка на велосипедах как называется игра

Для чего нужен диод в реле

No Image

На электронных схемах, где стоит электромагнитное реле, можно заметить, что параллельно его катушке припаян диод. Этот диод подсоединяется к обмотке обратным подключением. То есть, плюс диода (он же анод) будет лежать на минусе источника питания схемы, а минус диода (он же катод), будет находится на плюсе питания. Как известно, при таком способе подключения диода к питанию полупроводник находится в закрытом состоянии, он через себя не проводит электрический ток. Тогда возникает вопрос, а зачем он тогда нужен, если он работает как обычный диэлектрик?

А дело всё в том, что любая катушка, намотанная обычный образом (провод мотается в одном направлении) имеет помимо электрического сопротивления и индуктивность. Вокруг катушки при прохождении постоянного тока образуется электромагнитное поле. А в момент снятия напряжения с катушки, та энергия, которая была аккумулирована в этом электромагнитном поле резко преобразуется опять в электрическую. При этом на концах катушки появляется высоких разностный потенциал. То есть, проще говоря, в момент отключения от катушки питания на ней образуется кратковременный электрический всплески напряжения. Причем, этот всплеск ЭДС (электродвижущей силы) может в несколько раз превышать напряжение питания, которое ранее было подано на обмотку.

Такие скачки увеличенного напряжения, которые образуются на различных катушках, в том числе и на обмотке реле, способны негативно влиять на чувствительные элементы электронной схемы. Например, этот скачок легко может создать электрический пробой различных маломощных транзисторов, микросхем и т.д. Либо же это кратковременное увеличение напряжения может в момент процессов переключения реле вводить в электронную схему различные искажения, погрешности, плохо влиять на измерительные узлы и т.д. Одним словом явление возникновения подобных импульсов увеличенного напряжения – это плохо для любой электронной схемы.

А как же обычный диод может защитить от таких вот ЭДС скачков? Дело в том, что генерация ЭДС индукции имеет противоположную полярность, относительно подаваемого напряжения питания на катушку. Вначале мы на один конец катушки реле подавали плюс, а на второй – минус. При снятии напряжения питания с катушки полюса изменятся. Где был плюс, появится минус, а где был минус, появится плюс. Если наш защитный диод при одной полярности, когда идет питание катушки, находится в закрытом состоянии, работая как диэлектрик, то при другой полярности он уже будет переходить в открытое состояние. Другими словами говоря, при нормальной работе реле диод не будет себя проявлять как функциональный элемент, а при возникновении ЭДС индукции на катушки реле он сразу же станет проводником и замкнет этот импульс увеличенного напряжения на себе.

Может возникнуть вопрос. Если диод берет (замыкает) всю энергию ЭДС индукции катушки реле на себя, то не выйдет ли он от этого из строя (не сгорит ли)? Дело в том что у обычных катушек реле не столь большая энергия, что аккумулируется на ней в виде электромагнитного поля. Эта энергия имеет импульсный, одноразовый характер. Причем, при ЭДС индукции опасно именно увеличенное напряжение (относительно напряжения питания), токи же в этом импульсе достаточно малы. Задача диода нейтрализовать именно импульс увеличенного напряжения. Да и самый обычный, распространенный диод, такой как 1N4007 способне выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера (ток импульса намного меньше).

А какие диоды нужно ставить параллельно катушке реле, чтобы защитить электронную схему от подобный скачков напряжения ЭДС индукции? Как я только что уже сказал, энергия обычного маломощного реле (да и средней мощности) не такая уж и большая. Опасен именно сам увеличенный по напряжению импульс. Если питание катушки было, например, 12 вольт постоянного тока, то этот импульс может быть в несколько раз больше (ну пусть до 150 вольт, не больше). Токи, которые могут быть при этом импульсе могут иметь величину единицы и десятки миллиампер. На ток влияет диаметр провода, и его длина в катушке. Чем тоньше диаметр, и чем больше намотка, тем меньше ток. С напряжением наоборот. Чем больше витков в катушке, тем выше напряжение будет при ЭДС индукции.

Если не вдаваться в расчеты, то поставив на катушку обычного маломощного реле кремниевые диоды типа 1N4007 вы не ошибетесь. Их вполне хватит, чтобы надежно защитить электронную схему от подобный ЭДС импульсов, возникающих из-за переключающихся процессов.

Видео по этой теме:

Зная, как работает реле, Вы сможете осуществить различные схемы подключения к электропроводке автомобиля.

Что такое реле, и как оно работает? 5-тиконтактное реле
Обычно реле имеет 5 контактов (бывают и 4-хконтактные и 7-ми и т.д.). Если Вы посмотрите на реле внимательно, то увидите, что все контакты подписаны. Каждый контакт имеет своё обозначение. 30, 85, 86, 87 и 87А. На рисунке видно где, какой контакт.
Контакты 85 и 86 — это катушка. Контакт 30 — общий контакт, контакт 87А — нормально-замкнутый контакт, контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.

Читайте также: Аппарат для электрофореза своими руками

Что такое реле, и как оно работает? 5-тиконтактное реле
В состоянии покоя, т.е., когда на катушке нет питания, контакт 30 замкнут с контактом 87А. При одновременной подаче питания на контакты 85 и 86 (на один контакт «плюс» на другой — «минус», без разницы куда что) катушка «возбуждается», то есть срабатывает. Тогда контакт 30 отмыкается от контакта 87А и соединяется с контактом 87. Вот и весь принцип действия. Вроде бы ничего сложного.
Реле часто приходит на выручку во время установки дополнительного оборудования. Давайте рассмотрим простейшие примеры применения реле.

Блокировка двигателя.
Что такое реле, и как оно работает? Реле блокировки двигателяВ качестве блокируемой цепи может быть что угодно, лишь бы машина не заводилась при разорванной цепи (стартер, зажигание, бензонасос, питание форсунок и т.д.). Один контакт питания катушки (пусть 85) соединяем с проводом сигнализации, на котором появляется «минус» при постановке в охрану. На другой контакт катушки (пусть 86) подаём +12 Вольт при включении зажигания. Контакты 30 и 87А подцепляем в разрыв блокируемой цепи. Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель.

Эта схема используется, если у вас «минус» с сигнализации на блокировку выходит при постановке в охрану. Если у вас «минус» с сигнализации на блокировку выходит при снятии с охраны, тогда вместо контакта 87А используем контакт 87, т.е. разрыв цепи теперь будет на контактах 87 и 30. При таком подключении реле будет всегда в рабочем состоянии (разомкнутом) при работающем двигателе.

Инвертируем полярность сигнала (с «минуса» делаем «плюс» и наоборот). Подключаемся к слаботочным транзисторным выходам сигнализации.
Что такое реле, и как оно работает? Инвертируем сигнал с помощью реле Допустим, нам надо получить «минус», но у нас есть только «плюсовой» сигнал (например, у автомобиля положительные концевики, а у сигнализации нет входа положительных концевиков, а есть только вход отрицательных). На помощь опять приходит реле.

Подаём на один из контактов катушки (86) наш «плюс» (с концевиков автомобиля). На другой контакт катушки (85) и на контакт 87 подаём «минус». В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «минус».
Если нам надо, наоборот, из «минуса» получить «плюс», то маленько меняем подключение. На контакт 86 подаём исходный «минус», а на контакты 85 и 87 подаём «плюс». В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «плюс».
Если нам надо из слаботочного отрицательного выхода сигнализации (в сигнализации такие выходы могут называться по-разному и их назначение тоже различное: выход на 3-е зажигание, выход на открытие багажника, выход на закрытие стёкол и т.д.) сделать хороший мощный «минус» или «плюс», то тоже используем эту схему.
На контакт 85 подаём выход с сигнализации. На контакт 86 подаём «плюс». На контакт 87 подаём сигнал той полярности, который нам надо получить на выходе. В итоге на контакте 30 мы имеем ту полярность, которая на контакте 87.

Открытие багажника с брелока сигнализации.
Что такое реле, и как оно работает? Открытие багажника с брелока сигнализации Если в автомобиле стоит электрический привод багажника, то можно подключиться к нему автосигнализацией для открытия его с брелока сигнализации.
Если с сигнализации выходит слаботочный сигнал на открытие багажника (а чаще всего так и есть), то используем эту схему.
Прежде всего, находим провод на привод багажник, где появляется +12 Вольт при открытии багажника. Разрезаем этот провод. Тот конец разрезанного провода, который идёт к приводу, подцепляем к контакту 30. Другой конец провода подцепляем к контакту 87А. Выход с сигнализации подцепляем к контакту 86. Контакты 87 и 85 подцепляем на +12 Вольт.

Теперь, при подаче сигнала с сигнализации на открытие багажника, реле сработает и на провод электропривода багажника пойдёт «плюс». Привод сработает, и багажник откроется.
Это лишь немногие схемы подключения с использованием реле.

Ещё один элемент, который так же, как и реле, часто используется в установке автосигнализаций — диод.

Диод (от ди- и -од из слова электрод) — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть, имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.
У нас при установке автосигнализаций тоже применяются полупроводниковые диоды.

Читайте также: Вакуумация кондиционера своими руками

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

Полупроводниковый диод. Катод и анод диода. Полупроводниковый диод. Течение тока в диоде.

Полупроводниковые диоды — очень простые устройства. Кроме оценки силы тока диода, есть три основных вещи, которые вы должны держать в уме:
1. Катод (сторона с полосой)
2. Анод (сторона без полосы)
3. Диод пропускает «-» от катода к аноду (не пропускает «+») и «+» от анода к катоду (не пропускает «-»).

Подключение концевиков дверей с помощью диодов.
Немного про использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля написано в статье Поиск концевиков.
Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д.
При подключении автосигнализации в таких автомобилях можно подцепиться к плафону в салоне и запрограммировать функцию вежливой подсветки, можно тупо все провода концевиков связать вместе.
Первый способ не всегда может пройти. Почему, написано в статье Поиск концевиков.
Второй способ может подойти, если при таком виде подключения не нарушится функциональность некоторых приборов автомобиля. Если у вас на автомобиле на приборной панели показывается открытие каждой двери отдельно — такой способ не подойдёт. Если после установки автосигнализации у вас при открытии любой двери, а не только водительской, начинает пищать зуммер, указывающий об оставленном ключе в замке зажигания, значит, был применён вышеприведенный способ подключения концевиков.
В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды.
Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.

Полупроводниковый диод. Подключение отрицательных концевиков к автосигнализации при помощи диодов.Полупроводниковый диод. Подключение положительных концевиков к автосигнализации при помощи диодов.
Эти же схемы используются при подключении двух датчиков к одному входу (например, удара и наклонного).

Для соединения в схемах электрооборудования применяют автотракторные провода, которые делятся на провода низкого (до 48 В) и высокого напряжения. В качестве изоляции автотракторных проводов применяют попивинипхпоридный пластикат, который удовлетворяет следующим требованиям: масло-, бензо- и киспотостойкости, не распространением горения, работоспособности при высоких и низких температурах. Провода марок ПВА, ПВАЭ и ПВАЛ используют для соединений при температурах от -40 до + 105 С, провода остальных марок от -40 до +70 С. Если при соединении приборов требуется экранирование
провода, то применяют провода марок ПВАЭ и ПГВАЭ, а вспучае необходимости защиты проводов от
механических повреждений — провода с бронированной изоляцией марки ПГВАБ.
Для удобства отыскания соединений и цепей провода изготавливают следующих цветов: белого,
желтого, оранжевого, красного (бордо), розового, синего (голубого), зеленого, коричневого, черного,
серого и фиолетового. Сверху сплошного цвета допускается нанесение дополнительного цвета эмалью
ХС5103 в виде копец или полос (белой, черной, красной и голубой).
Для соединения подвижной пластины прерывателя в распределителе зажигания используют провод
марки ПЩОО сечением 0.5мм2.
В переносных пампах автомобилей применяют двухжильный провод марок ШПВУ и ПЛКТ. Соединение
аккумуляторной батареи с массой и двигателя производят медным неизолированным плетеным
проводом АМГ.
Срок службы проводов не менее 8 пет.
В зависимости от марки провода его сечение может быть следующих размеров: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5;
4,0; 6,0; 10; 16; 25; 35; 50; 70; и 95 мм2. Ниже приведена зависимость между сечением провода и его
сопротивлением.

Сечение провода. мм2 0.5 0.75 1.0 1.5 2.5 4.0 6.0
Электрическое сопротивление Ом’м х 10? 3.7 2.5 1.85 1.2 0.72 0.46 0.29

Допустимые значения сипы тока при длительных нагрузках роводов сечением 0.5-16 мм2 при одиночной прокладке должны быть не выше указанных в таблице

При прокладке проводов сечением 0.5 — 4.0 мм2 в жгутах, в поперечном сечении которых по трассе содержится от двух до семи проводов, сила допустимого тока в проводе 1=0,551 (где / — сила тока по таблице), а при наличии 8-19 проводов -1=0,381. Сечение проводов стартера подбирают так. чтобы падение напряжения в проводе не превышало 0.2 В на каждые ЮОА потребляемого стартером тока.
Провода высокого напряжения, применяемые для соединения в цепях зажигания, подразделяются на обычные ППВ с металлическим многожильным проводником и помехоподавительные провода марок ПВВО и ПВВП. При использовании проводов ПВВ необходимо устанавливать наконечники с подавительными резисторами. Резистивный провод ПВВО состоит из жилы-сердечника (изготовленной из хлопчатобумажной пряжи и пропитанной сажевым раствором) в хлопчатобумажной или капроновой оплетке и изоляции из поливинилхлоридного пластиката или одно- или двухслойной резины. Недостаток провода ПВВО — трудность обеспечения надежного контакта между проводом и наконечником. Реактивные провода марки ПВВП имеют в центре льняную нить, на которую нанесен слой ферропласта 7 (20% поливинилхлоридного пластиката ПДФ и 80% ферритового порошка). Поверх ферропластового слоя намотана проволока диаметром 0.12 мм2 из сплава 40Н. являющаяся токопроводящей жилой. На нее наложена изоляция ПВХ пластиката. Подавление помех в этом проводе осуществляется как слоем ферропласта. так и проводником-спиралью. Провода марки ПВВП соответствует требованиям ЕЭК ООН на допустимые пределы радиопомех.

Читайте также: Высокие грядки из пластиковых бутылок

Тема: простая защита электронной схемы с катушками реле от ЭДС индукции.

На электронных схемах, где стоит электромагнитное реле, можно заметить, что параллельно его катушке припаян диод. Этот диод подсоединяется к обмотке обратным подключением. То есть, плюс диода (он же анод) будет лежать на минусе источника питания схемы, а минус диода (он же катод), будет находится на плюсе питания. Как известно, при таком способе подключения диода к питанию полупроводник находится в закрытом состоянии, он через себя не проводит электрический ток. Тогда возникает вопрос, а зачем он тогда нужен, если он работает как обычный диэлектрик?

А дело всё в том, что любая катушка, намотанная обычный образом (провод мотается в одном направлении) имеет помимо электрического сопротивления и индуктивность. Вокруг катушки при прохождении постоянного тока образуется электромагнитное поле. А в момент снятия напряжения с катушки, та энергия, которая была аккумулирована в этом электромагнитном поле резко преобразуется опять в электрическую. При этом на концах катушки появляется высоких разностный потенциал. То есть, проще говоря, в момент отключения от катушки питания на ней образуется кратковременный электрический всплески напряжения. Причем, этот всплеск ЭДС (электродвижущей силы) может в несколько раз превышать напряжение питания, которое ранее было подано на обмотку.

Такие скачки увеличенного напряжения, которые образуются на различных катушках, в том числе и на обмотке реле, способны негативно влиять на чувствительные элементы электронной схемы. Например, этот скачок легко может создать электрический пробой различных маломощных транзисторов, микросхем и т.д. Либо же это кратковременное увеличение напряжения может в момент процессов переключения реле вводить в электронную схему различные искажения, погрешности, плохо влиять на измерительные узлы и т.д. Одним словом явление возникновения подобных импульсов увеличенного напряжения – это плохо для любой электронной схемы.

А как же обычный диод может защитить от таких вот ЭДС скачков? Дело в том, что генерация ЭДС индукции имеет противоположную полярность, относительно подаваемого напряжения питания на катушку. Вначале мы на один конец катушки реле подавали плюс, а на второй – минус. При снятии напряжения питания с катушки полюса изменятся. Где был плюс, появится минус, а где был минус, появится плюс. Если наш защитный диод при одной полярности, когда идет питание катушки, находится в закрытом состоянии, работая как диэлектрик, то при другой полярности он уже будет переходить в открытое состояние. Другими словами говоря, при нормальной работе реле диод не будет себя проявлять как функциональный элемент, а при возникновении ЭДС индукции на катушки реле он сразу же станет проводником и замкнет этот импульс увеличенного напряжения на себе.

Может возникнуть вопрос. Если диод берет (замыкает) всю энергию ЭДС индукции катушки реле на себя, то не выйдет ли он от этого из строя (не сгорит ли)? Дело в том что у обычных катушек реле не столь большая энергия, что аккумулируется на ней в виде электромагнитного поля. Эта энергия имеет импульсный, одноразовый характер. Причем, при ЭДС индукции опасно именно увеличенное напряжение (относительно напряжения питания), токи же в этом импульсе достаточно малы. Задача диода нейтрализовать именно импульс увеличенного напряжения. Да и самый обычный, распространенный диод, такой как 1N4007 способне выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера (ток импульса намного меньше).

А какие диоды нужно ставить параллельно катушке реле, чтобы защитить электронную схему от подобный скачков напряжения ЭДС индукции? Как я только что уже сказал, энергия обычного маломощного реле (да и средней мощности) не такая уж и большая. Опасен именно сам увеличенный по напряжению импульс. Если питание катушки было, например, 12 вольт постоянного тока, то этот импульс может быть в несколько раз больше (ну пусть до 150 вольт, не больше). Токи, которые могут быть при этом импульсе могут иметь величину единицы и десятки миллиампер. На ток влияет диаметр провода, и его длина в катушке. Чем тоньше диаметр, и чем больше намотка, тем меньше ток. С напряжением наоборот. Чем больше витков в катушке, тем выше напряжение будет при ЭДС индукции.

Если не вдаваться в расчеты, то поставив на катушку обычного маломощного реле кремниевые диоды типа 1N4007 вы не ошибетесь. Их вполне хватит, чтобы надежно защитить электронную схему от подобный ЭДС импульсов, возникающих из-за переключающихся процессов.

Видео по этой теме:

Зачем параллельно катушки реле ставят диод?

Для гашения ЭДС самоиндукции при отключении реле и предотвращения перенапряжения на ключевом элементе, управляющем обмоткой реле. Ставят его, если реле питается постоянным током. Недостаток этого решения заключается в том, что увеличивается время отпускания реле. Для уменьшения этой задержки на отпускание последовательно с диодом включают резистор.

Источник: Сам ставил сотни раз.
Ученый-ракетчикМудрец (16942) 6 лет назад
Добрый день. Как произвести расчет данного резистора?
Остальные ответы
чтоб через катушку не шли обратные токи
Чтоб резких перепадов не было

После снятия напряжения с катушки, от неё идёт отдача напряжения (напряжение самоиндукции) , импульс, амплитудой выше приложенного напряжения, который и гасит этот диод, без диода возможен выход из строя ключевого транзистора.
В схеме, где отсутствует ключевой полупроводниковый элемент — диод не ставится (например, на катушку идёт напряжение через кнопку, переключатель, и т. д.)

Dlya izbavleniya(v Vashem sluchae,dlya umen’sheniya) obratnoi(ili pryamoi,v zavisimosti ot togo kak postavlen doid) sostavlyayushei peremennogo napryajeniya(toka)

Для подавления обратного тока. Когда ступенькой напряжение проходит через катушку, в катушке происходит самоиндукция и возникает обратный ток. Этот ток может вывести из строя управляющий элемент. Для его подавления и ставится диод.

Для сглаживания пульсаций и соответственно чтоб исключитьтак называемый дребезг контактной группы ( питание катушек в основном в схемах идет пульсирующим током) и как выше указано гашение обратной ЭДС и исключение ее воздействия на работу схемы

В старых релейных схемах диоднорезисторную цепочку как RC ставили для исключения подгорания контактов в цепи управления данной катушкой. Данные элементы пропускают через себя напряжения самоиндукции величиной до киловольта и длительностью в миллисекунды.
Времени разрыва данного напряжения промежуточными контактами реле и контакторов хватает для испарения этих контактов.

Диод ставится, если реле в цепи посоянного тока, при отключении в цепи катушки возникает ЭДС самоиндукции комутирующие контакты подгорают. Диот шунтирует эту ЭДС на полупериоде.

Для устранения бросков тока вызванных ЭДС-самоиндукции, чтобы не пробило транзистор высоким напряжением. Также чаще параллельно обмоткам реле ставится электролитический конденсатор.

Для гашения ЭДС самоиндукции. Напряжение при отключении питания на индуктивности, во много раз превышает напряжение питания. И чтобы не сгорели предъшествующии элементы, диод закорачивает это напряжение на себя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *