I. مقدمه
رله ها به عنوان دستگاه های کنترل الکترونیکی نقش مهمی در اتوماسیون صنعتی، کنترل قدرت، مخابرات و سایر زمینه ها ایفا می کنند. آنها از یک جریان کوچک برای کنترل جریان بزرگتر استفاده می کنند که امکان سوئیچینگ و کنترل خودکار مدار را فراهم می کند. این مقاله تجزیه و تحلیل دقیقی از اصول و ساختار مدارهای کنترل رله ارائه می دهد تا به خوانندگان کمک کند تا اصول عملکرد و سناریوهای کاربردی خود را بهتر درک کنند.
II. ساختار پایه رله ها
ساختار اصلی یک رله در درجه اول از سه جزء تشکیل شده است: سیستم الکترومغناطیسی، سیستم تماس و مکانیسم رهاسازی.
سیستم الکترومغناطیسی: سیستم الکترومغناطیسی از یک سیم پیچ، یک هسته آهنی و یک آرمیچر تشکیل شده است. وقتی سیمپیچ برق میشود، نیروی الکترومغناطیسی ایجاد میکند که آرمیچر را به هسته آهنی جذب میکند و در نتیجه وضعیت روشن/خاموش کنتاکتها را تغییر میدهد.
سیستم تماس: سیستم تماس از کنتاکت های متحرک و کنتاکت های ثابت تشکیل شده است. کنتاکت های متحرک به آرمیچر متصل می شوند. هنگامی که آرمیچر توسط نیروی الکترومغناطیسی جذب میشود، کنتاکتهای متحرک با کنتاکتهای ثابت تماس برقرار میکنند یا قطع میکنند و در نتیجه وضعیت روشن/خاموش مدار را کنترل میکنند.
مکانیسم رهاسازی: مکانیسم رهاسازی عمدتاً از اجزایی مانند فنرها تشکیل شده است. هنگامی که سیمپیچ فعال میشود، نیروی الکترومغناطیسی ناپدید میشود و فنر آرمیچر را به موقعیت اصلی خود برمیگرداند و کنتاکتها را به حالت اولیه باز میگرداند.
III. اصول اولیه مدارهای کنترل رله
اصل مدارهای کنترل رله در درجه اول بر اساس اثرات الکترومغناطیسی و تغییرات در حالت روشن/خاموش کنتاکت ها است.
مروری بر اصول عملیات
هنگامی که مدار کنترل روشن می شود، سیم پیچ در سیستم الکترومغناطیسی نیروی الکترومغناطیسی ایجاد می کند که آرمیچر را در تماس با هسته جذب می کند. در این مرحله، کنتاکت متحرک در سیستم تماس با کنتاکت ثابت تماس می گیرد و مدار کنترل شده را انرژی می دهد. هنگامی که مدار کنترل خاموش می شود، نیروی الکترومغناطیسی ناپدید می شود، مکانیسم آزادسازی آرمیچر را به موقعیت اصلی خود برمی گرداند، کنتاکت ها باز می شوند، و مدار کنترل شده بدون انرژی می شود.
اتصال/قطع اتصال با ایالات و مدار
در مدار کنترل رله، وضعیت کنتاکت ها مستقیماً مشخص می کند که مدار وصل یا قطع شده است. اینکه آیا کنتاکت ها به طور معمول باز یا بسته هستند بستگی به این دارد که سیم پیچ رله برق دار باشد. هنگامی که سیم پیچ رله روشن نمی شود، به کنتاکت هایی که باز می مانند، کنتاکت های معمولی باز می گویند، در حالی که آن هایی که بسته می مانند، کنتاکت های معمولی بسته نامیده می شوند. وقتی سیم پیچ رله روشن می شود، کنتاکت های معمولی باز بسته می شوند و کنتاکت های معمولی بسته باز می شوند. هنگامی که سیمپیچ رله فعال میشود، کنتاکتهای معمولاً باز باز میشوند و مخاطبین بسته به طور معمول بسته میشوند.
انواع مدارهای محرک
(1) مدار محرک ترانزیستور
مدار محرک ترانزیستور یک روش رایج برای راندن رله است. هنگامی که ورودی در سطح بالایی قرار دارد، ترانزیستور اشباع شده و هدایت می شود، سیم پیچ رله را انرژی می دهد و باعث بسته شدن کنتاکت ها می شود. هنگامی که ورودی در سطح پایینی قرار دارد، ترانزیستور قطع میشود و سیمپیچ رله را{1}}از بین میبرد و باعث باز شدن کنتاکتها میشود. این روش درایو مزایایی مانند طراحی مدار ساده و مصرف انرژی کم را ارائه می دهد.
(2) مدار محرک مدار مجتمع
مدارهای محرک مدار مجتمع برای کاربردهایی که نیاز به کنترل رله های متعدد دارند مناسب هستند. با ادغام چند ترانزیستور درایو، می توان فرآیند طراحی مدار را ساده کرد. هنگامی که ورودی مدار مجتمع در سطح بالایی قرار دارد، پین خروجی مربوطه سطح پایینی را خروجی میکند و سیم پیچ رله را انرژی میدهد و باعث بسته شدن کنتاکتهای رله میشود. هنگامی که ورودی در سطح پایینی قرار دارد، پین خروجی مربوطه وارد حالت امپدانس بالا-می شود، سیم پیچ رله را برق نمی اندازد و باعث باز شدن کنتاکت های رله می شود.
(3) اپتوکوپلر-مدار رله محرک
مدارهای رله اپتوکوپلر{0}}از طریق اثر فوتوالکتریک به عملکردهای ایزوله و محرک دست می یابند. اپتوکوپلر پایانه های ورودی و خروجی را ایزوله می کند و اطمینان می دهد که هیچ اتصال الکتریکی مستقیمی بین مدار کنترل و مدار کنترل شده وجود ندارد. هنگامی که ولتاژ خاصی به ورودی اعمال می شود، فوتودیود داخل اپتوکوپلر نور ساطع می کند و ترانزیستور فوتو را هدایت می کند و در نتیجه سیم پیچ رله را انرژی می دهد. این روش درایو مزایایی مانند جداسازی عالی و مقاومت در برابر تداخل قوی را ارائه می دهد.
IV. ویژگی های مدارهای کنترل رله
قابلیت اطمینان بالا: رله ها از کنتاکت های مکانیکی برای کنترل روشن/خاموش استفاده می کنند که قابلیت اطمینان و پایداری بالایی را ارائه می دهد.
ایمنی بالا: مدارهای کنترل رله،-کنترل ولتاژ پایین-سیستمهای ولتاژ بالا و کنترل جریان پایین-سیستمهای جریان بالا-را قادر میسازند و در نتیجه ایمنی مدار را افزایش میدهند.
انعطاف پذیری بالا: با تغییر پیکربندی سیم کشی مدار کنترل یا انتخاب انواع مختلف رله و مدارهای درایو، می توان به عملکردهای مختلف کنترل دست یافت.
تعمیر و نگهداری آسان: ساختار مدارهای کنترل رله نسبتا ساده است و درک و نگهداری آنها را آسان می کند.
V. خلاصه
این مقاله تجزیه و تحلیل دقیقی از اصول و ساختار مدارهای کنترل رله ارائه می دهد. رله ها به عنوان یک دستگاه کنترل الکترونیکی مهم در زمینه هایی مانند اتوماسیون صنعتی و کنترل قدرت نقش بسزایی دارند. با درک ساختار و اصول عملکرد رلهها و همچنین ویژگیها و سناریوهای کاربردی انواع مختلف مدارهای محرک، میتوانیم از مدارهای کنترل رله برای برآوردن الزامات مختلف کنترل اتوماسیون بهتر استفاده کنیم. در عین حال، ما باید به انتخاب و استفاده از رله ها و همچنین منطقی بودن طراحی مدار توجه کنیم تا پایداری و ایمنی مدار تضمین شود.