Реле диод: Импульсные диоды, диод на реле

Содержание

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

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 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.

Видео по этой теме:

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.

Зачем на реле ставят диод

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:

При разрывании цепи индуктивной нагрузке, в нагрузке возникает обратный ток, немного ниже по величине тока катушки в работе и обратный по полярности .

ток этот порождает напряжение которое пропорционально зависит от сопротивления нагрузки подключенной параллельно индуктивности.

точнее при токе обмотке 1 ампер, при разрыве на сопротивлении 1 ком, создаться напряжение в 1000 вольт, на контактах же сопротивление увеличивается до проводимости воздуха и по этому напряжение может достигать десятков тысяч вольт, что и провоцирует появлении искровой дуги (по сути это и есть пробой воздуха)

грозит этот ток пробоем транзисторного ключа, подгоранием контактов ключа
Если например параллельно обмотке подключить светодиод, то он умрет через несколько десятков включений(в случае с автореле), а может и намного быстрее

защита от этого тока диодом подключенным параллельно обмотке катушки, так как диод имеет низкое сопротивление, скачек напряжения снижается до нескольких вольт

вот небольшой пример обратного тока с обычного автомобильного реле

в принципе таким устройством можно зарядить телефон

по этому принципу работают конверторы DC-DC, называются Step-down converter ( узнал тут гдето у CAMOKAT-BETEPAHA

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.

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.

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.

Как ограничить индуктивные выбросы или для чего параллельно реле подключается диод.

В схемах где обмотка реле, управляется транзистором, всегда параллельно обмотке включается диод.

Давайте разберёмся какую роль выполняет диод. Ниже изображена схема, на которой видно, что если подать на затвор полевого транзистора определённое напряжение, то транзистор становится эквивалентен проводу, то есть его сопротивление стремится к нулю.

Давайте соберём схему, изображённую ниже, и посмотрим как выходной сигнал зависит от входного.

Во всех осциллограммах в статье первый канал — управляющее напряжение, на затворе транзистора, второй канал — напряжение на стоке полевого транзистора.

На осциллограмме видно, что форма выходного полностью повторяет форму входного сигнала. Давайте заменим резистор индуктивностью и посмотрим как изменится выходной сигнал. В качестве индуктивности у меня выступает моторчик для сверления плат.


На осциллограмме видны «иголочки», те самые индуктивные выбросы, амплитуда которых достигает нескольких сотен вольт, при этом на моторчик подаётся 5 V. Также стоит отметить, что выбросы появляются на задних фронтах импульсов, то есть в момент закрытия транзистора. Причина возникновения выбросов следующая, при протекании тока через индуктивность, неважно моторчик или обмотка реле, в ней накапливается энергия магнитного поля. Когда транзистор начинает закрываться, а следовательно, ток через катушку уменьшается, катушка стремится поддержать протекающий через неё ток том же уровне. Препятствовать уменьшению тока, она может только за счёт накопленной энергии магнитного поля. Таким образом, вся энергия магнитного поля преобразуется в электрическую, что и является причиной того, что мы называем индуктивным выбросом. Транзистор был взят с большим запасом по напряжению, максимальное напряжение между стоком и истоком 200 V, но всё равно удивительно как он не сгорел.

Давайте теперь подключим параллельно моторчику выпрямительный диод 1n4007, он обладает достаточным запасом по напряжению, и посмотрим, что изменится.

Надо отметить, что диод включается противоположно направлению тока через катушку, иначе если включить его по направлению тока, когда транзистор откроется ток через него ничего не будет ограничивать и диод сгорит. Вообще, есть одно хорошее правило, которое следует запомнить, всегда с полупроводниковым элементом последовательно включать резистор иначе он просто сгорит, или срок его службы значительно уменьшится.

На осциллограмме видно, что амплитуда выброса уменьшилась примерно в 7 раз, но выбросы всё равно остались. Становится понятно, что выпрямительные диоды не подходят для этих целей и правильнее будет воспользоваться импульсным диодом, в закромах быстро нашёлся FR157.

Параметр на который надо обратить при выборе импульсного диода называется максимальное время восстановления обратного сопротивления и для FR157 он равен 500nS, а выбросы появляются один раз в 1mS, поэтому к появлению очередного выброса диод восстановится и будет готов принять его.

На осциллограмме видно, что выбросы исчезли и моторчик начал вращаться. До подключения диода он не вращался и издавал звук, который изменялся в зависимости от частоты генератора. От 1 до 15 Khz, звук, который издавал моторчик был слышим, что почти соответствует звуковому диапазону частот.
Теперь мы знаем для чего параллельно управляющей обмотке реле подключается диод и как ограничить индуктивные выбросы.

Тест драйв реле или о диодах и резисторах

В начале 2018 года захотелось подключить к мотоциклу различные электронные устройства не предусмотренные конструкцией: usb разъемы, регистратор и т.д. Да не просто подключить, а чтобы они включались по повороту ключа. Кажется, купи рэлюху герметичную, проводки подходящие и вот оно счастье!

Тестовый парк

Однако счастье оказалось достижимо не так быстро.


Обремененный с детства занудной дотошностью решил, что нужно все от влаги загерметизировать. В связи с этим вопрос возник, где купить разъемы герметичные на рэлюху. С этим вопросом Мотозануда обратился в Моторушечку откуда и был послан уважаемым poorclown в нужном направлении (ссылка), за что премного благодарен, т.к. благодаря доброму совету и подробному разъяснению не пришлось тратиться на дорогостоящий ремонт мотоцикла.

Профилактика — лучшее лекарство! А поэтому решил немного позанудничать на тему – почему рэлюхи могут быть опасны и чем от этого предохраняться.

Обзор литературы и Интернет

Зараза самоиндукция
Если подключить управляющие контакты электромагнитного реле к полупроводниковым схемам мотоцикла и запустить эту адскую машину, то закончится это может плачевно для мотоцикла. Оказалось, что все дело в заразе – самоиндукции.

Как немного несведущий эксперт в области электроники для себя этот процесс осознал как возникновение обратного тока при резком отключении источника питания от контактов электромагнита реле. При этом этот самый ток хотя и дохленький, но напряжения высокого, которое может превышать исходное в несколько раз (есть слухи, что 220 В не предел). Именно это высокое напряжение может повредить нежные полупроводниковые схемы современного мотоцикла.
Процесс, в принципе, не сложный и на мой взгляд доходчиво описан тут,тут (стр. 11) и много где еще.

Способы предохранения
Существует четыре способа борьбы с вредной самоиндукцией.

Первый – не использовать электромагнитные реле. Недостатком является лишь то, что коммутировать большие токи становится сложнее, дороже и горячее. Сюда же относим каскад из твердотельного реле и электромеханического. Рассматривать варианты эти не будем, как выходящие за рамки обсуждаемой темы.

Второй – понижать напряжение на управляющих контактах электромагнитного реле постепенно. Например, сбросить с 12 В до 2 В. В этом случае реле отключится, но паразитной самоиндукции не будет. Подобную схему можно реализовать на мотоциклах BMW, если подключить управляющие контакты к разъему питания навигатора, на котором, после выключения зажигания еще подается около 2 В в течение нескольких минут.

Третий – с помощью диода (flyback diode). Преимущества такого способа заключается в том, что он полностью устраняет самоиндукцию (ссылка – стр. 200). Недостатки способа: дороже резистора; требует соблюдения полярности при подключении управляющих контактов реле; менее надежен по сравнению с резистором; снижает скорость работы реле и может сокращать срок его службы (ссылка).
Подробнее об этом способе можно почитать тут или тут.

Четвертый – с помощью резистора (bleeding resistor). Устраняет все недостатки диода, но не может полностью устранить самоиндукцию, хотя снижает ее существенно вплоть до безопасного уровня. Правда существует мнение, что если параметры резистора рассчитаны верно, то он не менее эффективен, чем диод (ссылка — кстати отличная статья по теме защиты от самоиндукции, но на английском).

В связи с особой опасностью самоиндукции в некоторых случаях методы борьбы комбинируют.

Практика

Хотя в статье и описаны все возможные методы, и даже приведены результаты замеров, но всё же стало интересно насколько резистор хуже диода и так ли диод хорош.

После непродолжительного изучения средств измерения пиастры были обменяны на горстку реле и осциллограф.


Измерительный прибор и измеряемые объекты

Исходные параметры. Напряжение на управляющих контактах 13.2 В.

Подача напряжение происходит путем контакт питающего провода к одному из контактов реле. Второй провод на контакте реле закреплен жестко.

Первый замер
Реле 75.3777-10 без каких либо средств предохранения.

Реле 75.3777-10


Тут все плохо. При размыкании контактов напряжение колеблется от 112 В до 101 В и через 1.57 мс приходит к заветному нулю.

Напряжение самоиндукции реле 75.3777-10

Второй замер
Реле 75.3777-10 без каких либо средств предохранения, но одетое на колодку в которую встроен защитный диод.

Колодка с защитным диодом


При подключении диода все становится намного лучше. Кратковременный скачок до — 12.4 В и мы наблюдаем изолинию.

Напряжение самоиндукции реле 75.3777-10 с защитным диодом на колодке.


Третий замер
Реле 75.3777-10 без диодов и резисторов. Выключение путем понижения напряжения. Отключение реле происходило на 3 В. Включалось на 7В.

Отсутствие самоиндукции на управляющих контактах реле 75.3777-10 при плавном снижении напряжения.


При плавном снижении напряжения самоиндукции не наблюдается, но реле отключается. Такого же эффекта можно достигнуть если оставлять опорное напряжение на управляющих контактах ниже напряжения отключения.

Четвертый замер
Третье реле 61.36-8 373 700/01 (BMW) с защитой в виде резистора.

Реле 61.36-8 373 700/01

При размыкании контактов происходит колебания напряжения от 28.4 В до -95 В и через 5.5 мс напряжение отсутствует.

Напряжение самоиндукции реле 61.36-8 373 700/01.


Пятный замер
Реле 71.3747-011 – защита в виде резистора. Интерес заключался в том, насколько отечественное отличается от BMW.

Реле 71.3747-011

В итоге имеем 22.8 В до 62.4 В, а искомый ноль через 7.3 мс.

Напряжение самоиндукции реле 71.3747-011.


Шестой замер
Пятое реле неизвестного производства «BOSCH» с защитой в виде светодиода и резистора и купленное на авторынке по ключевому слову: мне нужно реле с диодом. Реле успешно работало в двух режимах: светодиод горит и светодиод не горит.

Реле неизвестного производителя «BOSCH»


В первом режиме (при подаче напряжения на управляющие контакты светодиод горит) – напряжение скакнуло от 110 В до — 336 В и стабилизоровалось на нуле через 498 мкс.

Напряжение самоиндукции реле неизвестного производителя «BOSCH» в режиме — диод включен.


Седьмой замер
Реле неизвестного производства «BOSCH» (описание реле см. Шестой замер).

Во втором режиме (при подаче напряжения на управляющие контакты светодиод не горит) — напряжение скакнуло 72В до -246 В, а заветный ноль был достигнут через 498 мкс.

Напряжение самоиндукции реле неизвестного производителя «BOSCH» в режиме — диод выключен.


Обсуждение результатов
Идеальным способом устранения самоиндукции, является постепенное снижение напряжения на управляющих контактах.
Тем не менее, принимая во внимание, что кратковременные импульсы менее 100В полупроводники переносят без повреждений, можно считать, что и диод и резистор являются адекватными средствами защиты электрических схем, содержащих полупроводники.

Обращает на себя внимание длительность самоиндукции — минимальная у диода, потом у фирменных реле с резистором (не более 8 мс) и почти 500 мкс (почти в 60 раз) у реле «BOSCH» неизвестного производителя. При этом у реле «BOSCH» неизвестного производителя также наблюдается напряжение, вызванное самоиндукцией, более 100В, что в совокупности с длительностью импульса скорее всего приведет к выходу из стороя электроных блоков.

Выводы
1. Устранить полностью ток, вызванный самоиндукцией можно только постепенным снижением напряжения.
2. Диоды лучше устраняют ток самоиндукции, по сравнению с резисторами, но не устраняют его до конца.
3. Не все диоды одинаково полезны.
4. Отечественное реле «безопаснее» реле «BOSCH» неизвестного производства.

relay — Почему диод подключен параллельно катушке реле?

Поскольку индуктор (катушка реле) не может мгновенно изменить его ток, обратный диод обеспечивает путь для тока, когда катушка выключена. В противном случае произойдет скачок напряжения, вызывающий дугу на контактах переключателя или, возможно, разрушающие транзисторы переключения.

  

Всегда ли это хорошая практика?

Обычно, но не всегда. Если катушка реле управляется переменным током, двунаправленный TVS-диод (или какой-либо другой зажим напряжения) и /или snubber (серия RC) необходимо использовать , В этом случае диод не будет работать, поскольку он будет действовать как короткое замыкание во время отрицательного полупериода переменного тока. (См. Также Red Lion SNUB0000 для информации о приложении)

Для реле с постоянным током обычно используется диод, но не всегда. Как заметил Энди ака, иногда требуется более высокое напряжение, чем то, что допускается только диодом для более быстрого отключения реле (или других, таких как соленоиды, трансформаторы обратного хода и т. Д.). В этом случае однонаправленный TVS-диод иногда добавляется последовательно с обратным диодом, подключенным анодом к аноду (или катодом к катоду). Вместо ТВС-диода можно использовать последовательный резистор, но напряжение зажима более детерминировано, если используется TVS-диод.

Если в качестве переключающего элемента используется MOSFET, обычно вам нужен диод обратного хода, так как диод корпуса находится в противоположном направлении, чтобы сделать что-либо хорошее. Исключением является MOSFET, который является «Повторяющимся лавинным рейтингом» (например, IRFD220 ). Обычно это делается с помощью символа стабилитрона для внутреннего диода. Эти МОП-транзисторы предназначены для зажима напряжения на уровне, который они могут выдерживать, обеспечивая более высокое напряжение для более быстрого отключения катушки. Иногда внешний однонаправленный TVS-диод (или стабилитрон) размещается параллельно с MOSFET с той же целью или если MOSFET не может обрабатывать «повторяющийся лавинный ток» или «повторяющуюся энергию лавинного излучения» или если напряжение пробоя лавины выше желаемого.

ответил Tut 18 FebruaryEurope/MoscowbTue, 18 Feb 2014 16:50:36 +0400000000pmTue, 18 Feb 2014 16:50:36 +040014 2014, 16:50:36

Как выбрать обратный диод для реле?

Вопрос: Какой размер обратного диода мне нужен для индуктивной нагрузки?

Мой ответ: диоды обратного хода имеют размеры в зависимости от рассеиваемой мощности

P = 1/10 (I ^ 2) R. 2) R. в то время как ток во время индуктивного разряда фактически уменьшается в геометрической прогрессии и не является постоянным 10 мА, это упрощение позволит быстро рассчитать необходимую мощность диода в цепи, зная начальные условия.

Желаем удачи в ваших проектах и ​​никогда не используйте технологии в злых целях,

Ник С.

Реле, резисторы и диоды для авто,описание…

Реле — это электромагнитный переключатель, состоящий из катушки (контакты 85 и 86), одного общего контакта (30), одного нормально разомнкнутого (87) и одного нормально замкнутого (87a) контактов. Такие реле — самые распостраненные и называются однополюсными на два направления.

Когда напряжение на катушке такого реле отсутствует, контакты 30 и 87a — общий и нормально замкнутый — соединены.

Если подать на катушку напряжение то реле переключится и теперь будут замкнуты контакты 30 и 87 — общий и нормально разомкнутый. Если напряжение на катушке теперь пропадет — то реле вернется в свое исходное состояние.

При подключении реле полярность включения катушки не имеет значения, если только нет защитного диода, соединяющего контакты катушки. Если его нет, вы можете подключать провод положительного напряжения (плюсовой) к любому из контактов катушки, а провод отрицательного к оставшемуся из них, в противном случае нужно подключать плюсовой провод к тому контакту, к которому подключен катод диода (он помечен полоской на его корпусе), а провод отрицательного напряжения (минусовой) к его аноду.


При подключении реле полярность включения катушки не имеет значения, если только нет защитного диода, соединяющего контакты катушки. Если его нет, вы можете подключать провод положительного напряжения (плюсовой) к любому из контактов катушки, а провод отрицательного к оставшемуся из них, в противном случае нужно подключать плюсовой провод к тому контакту, к которому подключен катод диода (он помечен полоской на его корпусе), а провод отрицательного напряжения (минусовой) к его аноду.

Диоды чаще всего используются для защиты реле от перегрузок возникающих в момент размыкания цепи катушки. При наличии диода ток катушки через него свободно стекает предотвращая возникновения пиков напряжения в момент размыкания и защищая таким образом контакты от искрения и другие чувствительные цепи от этих толчков.

Зачем нужно использовать реле? Каждый раз когда требуется подключить устройство, потребляющее ток больший, нежели управлящее устройтво способно выдать на свой выход — требуется установка реле. Катушка реле для его активизации требует очень малых токов (не более 200 миллиапер), а ток проходящий через общий нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты напротив, может быть весьма велик и достигать в пределе 30-40 ампер.

Это свойство реле позволяет управлять такими устройствами, как фары, парковочные огни, гудки и т.п. используя слаботочные выходы сигнализаций, центральных замков или других систем. В некоторых случаях необходимо одновременно включить несколько устройств используя один выход. Тогда подключают этот выход к множеству реле которые в свою очередь одновременно замыкают и размыкают множество цепей одновременно.

Существует огромное множество задач которые требуют применения реле, далее мы рассмотрим лишь самую простую из них в качестве примера.

Смена полярности с отрицательной на положительную

Если у вас имеется отрицательный выход на каком-нибудь устройстве, таком как сигнализация или центральный замок, и вы хотите использовать его для управления устройством которое требует +12 вольт для работы (например фары или замок люка в крыше) вам потребуется подключить реле как показано ниже для смены полярности управляющего напряжения.


Смена полярности с положительной на отрицательную

Если Вам наоборт необходимо использовать положительный выход сигнализации с устройством которое требует замыкания на «землю», подключите реле следующим образом для смены полярности управляющего сигнала на отрицательную.

Резисторы, также как реле и диоды — компоненты которые часто используются в работе инсталлятора.Чаще всего одни применяются в схемах блокировки дверей, цепей задержки, удаленного запуска или для разряда конденсатора.

Резистор — это прибор, который создает некоторое, заданное, сопротивление течению электрического тока. Чем больше сопротивление, тем меньший может течь ток.

Основная харатеристика резистора — это его сопротивление, измеряемое в Омах. Сопротивление обычно кодируют цветными полосками на корпусе. Если используется 4 полоски, то первые две кодируют номинал, третья — множитель а четвертая — погрешность, если используется 5 плосок, то 3 первые из них задают номинал. Предположим что у нас имеется обычный резистор 1 КОм и 5% допуском. Чтобы узнать его номинал нам нужно взять цифру соответствующую цвету первой полоски (в данном случае это коричневый) — это 1. Затем взять цифру соответствующую цвету второй полоски (черный) — это 0. У нас получается значение 10, которое нужно умножить на значение множителя соответствующее цвету 3 полоски (красный) — это 100. Таким образом у нас получается 10*100 = 1000 Ом = 1 кОм.


Т.к. резисторы сложно изготовить в строгом соответствии номиналу производители маркируют резисторы полоской погрешности. Она обычно бывает золотая или серебряная, хотя иногда может и отсутствовать. Золотой цвет означает что погрешность значения номинала составляет максимум 5%, серебряный — 10%, а отсутствие полоски погрешности означает, что погрешность составляет 20%. Погрешность означает диапазон возможных значений, к примеру наш резистор 1кОм имеет золотую полоску погрешности (5%) — это означает, что его реальный номинал лежит в диапазоне от 950 ом до 1050 ом.

Если цветного кода нет на корпусе резистора то его номинал может быть указан на корпусе (в большинстве отчественных моделей). Если кода или значения на корпусе нет — то тогда остается использовать мультиметр для измерения номинада.

Таблица цветной кодировки резисторов

Цвет 1-ая полоска 2-ая полоска 3-я полоска* Множитель Погрешность ± %
Черный 0 0 0 1
Коричневый 1 1 1 10 ± 1%
Красный 2 2 2 100 ± 2 %
Оранжевый 3 3 3 1000
Желтый 4 4 4 10,000
Зеленый 5 5 5 100,000 ± 0.5 %
Синий 6 6 6 1,000,000 ± 0.25 %
Фиолетовый 7 7 7 10,000,000 ± 0.10 %
Серый 8 8 8 100,000,000 ± 0.05 %
Белый 9 9 9 1,000,000,000
Золотой 0.1 ± 5 %
Серебряный 0.01 ± 10 %
Отсутствует ± 20 %

* Если резистор марикирован 5 полосками, то значение до использования множителя будет 3-х значным и третью цифру надо взять из третьей колонки таблицы. Если используется только 4 полоски, то просто игнорируйте эту колонку.

Диоды и все о них:


Начинать изучение инсталляторского дела следует непременно с основ электроники и электротехники.

Используя всего-навсего реле и несколько диодов вы можете создать цепь дистанционного запуска используя уже установленную сигнализацию или центральный замок. Добавив к этому конденсатор и резистор вы получите таймер который создаст необходимую задержку. Или добавив реле к одному из дистанционно управляемых выходов вашей сигнализации сможете включить одновременно сразу несколько устройств — например усилитель, фары и т.п.

Испольуя закон Ома, легко подсчитать правильный номинал плавкого предохранителя в цепи, или подсчитать полное сопротивление нагрузки из нескольких колонок на усилитель а также многое другое.

Диоды

Самый простой в использовании и один из самых часто используемых компонентов — это диоды. Диод — это полупроводниковый прибор, который пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода — анод и катод (катод помечен полоской).

Ток через диод течет лишь в том случае, когда потенциал на аноде больше чем на катоде.


Как можно использовать диоды? Вот пример: многие автомобили имеют два отдельных концевых выключателя (триггера) дверей которые установлены изолированно друг от друга (обычно так бывает на американских авто), один выключатель для водительской двери, а второй — для всех остальных. Если блок автосигнализации имеет только один вход для подключения концевых выключателей дверей — то Вам необходимо соединить оба выключателя с этим входом, потому что если вы не подключите к сигнализации хотя-бы один из них то часть дверей автомобиля не будет находится под охраной.

С другой стороны, если Вы просто соедините оба выключателся с соответствующим входом блока сигнализации, то некоторые полезные функции, такие как звуковая сигнализация открытия дверей или индикаторы открытия дверей на прибороной панели могуть пропасть или выдавать неверную информацию (например неправильно отображать, какая именно дверь открылась, одна из пассажирских или водительская).

Чтобы изолировать два и более положительных концевых выключателей дверей просто соедините их через диоды, таким образом, чтобы анод каждого диода был соединен с соответсвующим триггером, а катоды всех диодов были соединены с положительным входом блока сигнализации.


По такой-же схеме можно подключать несколько датчиков с отрицательными выходами, например несколько датчиков удара и к одному входу сигнализации.

Обычно, если не указано особо, подразумевается что используемые диоды рассчитаны на максимальный ток в 1 ампер.
Ток — это то что течет по проводнику. Ток всегда течет от точки с больщим потенциалом к точке с наименьшим потенциалом по поверхности проводника. Ток обозначается символом I, а силу тока измеряют в амперах (а.)

Напряжение — это разность электрического потенциала между двумя точками электрической цепи. Его можно представить как давление, благодаря которому течет ток. Напряжение обозначают U и измеряют в вольтах (в.)

Сопротивление определяет насколько большой ток может протекать через какой-либо компонент. Резисторы используются для ограничения уровней тока и напряжения. Большое сопротивление определяет что ток уменшится до малых величин, малое сопротивление, наоборот позволяет течь токам больших величин. Сопротивление обозначают R и измеряют в омах (ом.)

Мощность определяет скорость передачи или преобразования электрической энергии. Ее обозначают P и измеряют в ваттах (вт.). Мощность равна произведению значений тока и напряжения.

Закон Ома определяет соотношение между напряжением и током. Он гласит, что сила постоянного электрического тока I в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) U между двумя фиксированными точками этого проводника. Коэффициент пропорциональности называется сопротивлением и измеряется в омах. Один ом — сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 ампер возникает напряжение 1 вольт.

На диаграмме показаны соотношения этих четырех величин, следующие из закона Ома.

Почему для предотвращения электрических помех в реле следует использовать обратноходовой диод | Блог о проектировании печатных плат

Altium Designer

| & nbsp Создано: 8 сентября 2017 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 25 ноября 2020 г.

Инженеры иногда склонны чрезмерно усложнять проблему вместо того, чтобы сосредоточиться на простых логических решениях.Например, у моего друга сломался мотоцикл, и он часами проверял аккумулятор, карбюратор и электрическую систему. Оказывается, все это было сделано зря. Мы были очень удивлены, узнав, что этот беспредел был вызван неисправным индикатором уровня топлива, из-за которого его топливный бак пуст.

В электронике то, что может показаться большой проблемой, иногда можно легко решить. Например, при разработке печатных плат с механическими реле вы можете избежать больших скачков напряжения и обеспечить подавление релейного шума, добавив в схему обратный диод.Однако, когда вы установили обратный диод на реле для защиты обратного хода, а ваш контроллер все еще продолжает сбрасывать, вам может потребоваться рассмотреть другие источники электрического шума. Как и в случае с мотоциклом моего друга, часто эти источники скрыты у всех на виду и могут быть решены с помощью тех же методов снижения шума, которые вы применили к своей конструкции. Вот почему и как вы можете использовать обратный диод для уменьшения электромагнитных помех в ваших реле, и что вам следует учитывать, если ваша конструкция является частью более крупной системы.

Что такое обратный диод и зачем он нужен

Если вы создавали печатные платы с механическими реле, то, вероятно, слышали о обратном диоде. Обратный диод или обратный диод устанавливается с обратной полярностью от источника питания и параллельно катушке индуктивности реле. Использование диода в релейной цепи предотвращает возникновение огромных скачков напряжения при отключении источника питания. Обратный диод иногда называют диодом маховика, обратным диодом, релейным диодом или демпфирующим диодом, поскольку обратный диод представляет собой тип демпфирующей цепи.

Зачем вставлять диод в катушку реле?

Когда к реле подключен источник питания, напряжение на катушке индуктивности нарастает, чтобы соответствовать напряжению источника питания. Скорость, с которой может изменяться ток в катушке индуктивности, ограничена ее постоянной времени. В этом случае время, необходимое для минимизации протекания тока через катушку, больше, чем время, необходимое для отключения источника питания. При отключении индуктивная нагрузка в катушке меняет полярность, пытаясь поддерживать ток в соответствии с ее кривой рассеяния (т.е.е.,% максимального протекания тока по времени). Это вызывает накопление огромного потенциала напряжения на открытых соединениях компонента, который управляет реле.

Это нарастающее напряжение называется обратным напряжением. Это может привести к возникновению электрической дуги и повреждению компонентов, управляющих реле. Он также может создавать электрические помехи, которые могут возникать в соседних сигналах или соединениях питания и вызывать сбой или сброс микроконтроллеров. Если у вас есть панель управления электроникой, которая сбрасывается каждый раз, когда реле обесточивается, вполне возможно, что у вас проблема с обратным напряжением.

Чтобы решить эту проблему, к источнику питания подключен диод с обратной полярностью. Размещение диода через катушку реле пропускает обратное электромагнитное поле и его ток через диод, когда реле находится под напряжением, поскольку обратная ЭДС приводит в действие диод защиты обратного хода в прямом смещении. Когда источник питания отключен, полярность напряжения на катушке инвертируется, и между катушкой реле и защитным диодом образуется токовая петля; диод снова становится смещенным в прямом направлении. Обратный диод позволяет току проходить с минимальным сопротивлением и предотвращает нарастание обратного напряжения, отсюда и название обратного диода.


Крошечные обратные диоды предотвращают повреждение компонентов большим обратным напряжением.

Электропроводка обратного диода для шумоподавления реле

Установка обратного диода довольно проста; он должен быть размещен прямо поперек катушки реле. Схема диодной цепи свободного хода в реле показана ниже. На этой схеме резистор R , включенный параллельно с проводкой обратного диода, представляет собственное сопротивление катушки постоянному току.


Схема подключения обратного диода в цепи реле.

Обратите внимание, что размещение диода не предотвращает передачу скачка напряжения на некоторую выходную нагрузку. Вместо этого он обеспечивает путь с низким сопротивлением, который перенаправляет ток, поэтому скачки напряжения на выходной нагрузке будут намного ниже. Использование простого диода 1N4007 достаточно для подавления больших скачков напряжения в реле 24 В постоянного тока со схемой диодной защиты.

Путь тока в диоде зависит от того, замкнут или разомкнут переключатель в реле.Когда переключатель изначально замкнут, нагрузка индуктора генерирует обратное электромагнитное поле в качестве переходной характеристики, и напряжение медленно повышается до значения напряжения питания. После размыкания переключателя обратное электромагнитное поле, создаваемое индуктором, переключает направление и указывает на землю, создавая переходный отклик, который медленно затухает. Благодаря петле с низким сопротивлением, создаваемой свободно вращающимся диодом при прямом смещении, ток отклоняется через диод, а не создает большой скачок напряжения в другом месте цепи.


Ток, протекающий через проводку обратного диода в цепи реле.

Как электрический шум может мешать работе вашей электроники, несмотря на бортовые обратные диоды

Вы могли подумать, что размещение обратных диодов в цепи реле решит все ваши проблемы с электрическими шумами. Это то, во что я верил, пока не столкнулся с ошеломляющей проблемой, когда контроллер влажности, который я разработал, постоянно сбрасывался. И это несмотря на то, что я использовал каждое реле со схемой диодной защиты.

Регулятор влажности был подключен к внешним механическим реле, управляющим промышленными нагревательными элементами. Этот рутинный проект превратился в охоту на ведьм, из-за которой контроллер перезагружался. Когда у вас есть десятки похожих настроек, демонстрирующих одни и те же симптомы, легко предположить, что вы испортили дизайн продукта.

После нескольких часов испытаний различных источников питания, кабелей, методов заземления и фольги для защиты от электромагнитных помех (EMI) меня наконец осенило, что, возможно, причиной проблемы были внешние механические реле.Как я подозреваю, ни одно из внешних реле, установленных третьей стороной, не имело схемы обратного диода, подключенной параллельно их катушкам индуктивности. Возникающие в результате обратные напряжения вызвали электрические помехи по соединительному кабелю и контроллеру влажности, что привело к перезагрузке системы.

Несмотря на то, что у вас есть небольшой контроль над электрическими установками, выполняемыми третьей стороной, нет оправдания несоблюдению передовых методов с обратными диодами на вашей печатной плате. Для начала вам нужно убедиться, что соответствующий прямой ток свободного диода больше, чем у катушки, когда она приводится в прямое смещение электромагнитным полем катушки.Также выберите обратный диод, обратное напряжение которого выше номинального напряжения катушки.


Отсутствие обратного диода может стать вашим электрическим кошмаром.

В своей практике я размещаю обратные диоды как можно ближе к реле. Типичный диод 1N4007 хорошо подходит для большинства приложений и избавляет меня от проблемы создания отпечатков вручную. Более того, наличие хорошего программного обеспечения для учета материалов, такого как инструмент управления Altium Designer, упрощает управление их жизненным циклом и доступностью.Это особенно полезно, когда я переделываю старые дизайны.

Есть вопрос по обратным диодам? Свяжитесь со специалистом Altium Designer.

Ознакомьтесь с Altium Designer в действии …

Мощный дизайн печатной платы

Почему диод подключен параллельно катушке реле? — Область электроники

Назначение диода , подключенного параллельно катушке реле (диод маховика или диод свободного хода), — избежать повреждения некоторых близлежащих компонентов, чувствительных к высоким Напряжение.Это напряжение генерируется в катушке, когда ток прерывается.

Назначение диода — позволить току, протекающему через катушку, продолжать циркуляцию, когда реле деактивировано.

Как работает диод, подключенный параллельно катушке реле?

1 — Когда реле активно, через катушку протекает ток. Через диод не проходит ток, потому что он имеет обратную поляризацию.

2 — Когда реле деактивировано, катушка пытается поддерживать ток.Поскольку ток не может циркулировать, диод устанавливается параллельно катушке. Таким образом, ток циркулирует через диод, и пики напряжения не могут повредить другие компоненты схемы.

Катушки имеют очень интересную особенность. Если ток внезапно прекращается, напряжение в катушке меняет полярность, так что ток продолжает циркулировать. (Это займет ограниченное время).

Какими электрическими характеристиками должен обладать диод?

Диод должен выдерживать напряжение питания.Если реле подключено к источнику питания 24 В, диод должен поддерживать 24 В плюс запас прочности.

Диод должен выдерживать ток, который проходит через катушку реле, когда он активен. Этот ток проходит через диод, когда реле деактивировано.

Пример работы диода, подключенного параллельно катушке реле.

Мы собираемся активировать реле на 12 В с помощью транзистора NPN 2N3904.

Работа диода параллельно с реле при активации транзистором (реле показано частично)

1- Для активации реле: транзистор входит в область насыщения и есть напряжение 0.1 вольт между выводами коллектор-эмиттер. (транзистор насыщен). Ток (I), протекающий через катушку L, ограничен ее внутренним сопротивлением (R).

Зная, что напряжение питания составляет 12 В и что напряжение коллектор-эмиттер транзистора VCE = 0,1 В, реле имеет 12 В — 0,1 В = 11,9 В между его выводами.

2- Чтобы отключить реле: транзистор переходит в область отсечки (транзистор не проводит), и на выводах диода (D) присутствует 0,6 В.

Напряжение коллектора транзистора составляет 12 В + 0,6 В = 12,6 В, в то время как ток (I) в катушке проходит через диод.

Когда остающийся ток проходит через диод, напряжение коллектора транзистора снова составляет 12 В, а диод имеет обратную поляризацию. (реле не срабатывает).

Почему диод подключен параллельно катушке реле?

Поскольку катушка индуктивности (катушка реле) не может мгновенно изменить свой ток, обратный диод обеспечивает путь для тока, когда катушка выключена.В противном случае произойдет скачок напряжения, который вызовет искрение на контактах переключателя или, возможно, разрушит переключающие транзисторы.

Всегда ли это хорошая практика?

Обычно, но не всегда. Если катушка реле приводится в действие переменным током, необходимо использовать двунаправленный TVS-диод (или какой-либо другой фиксатор напряжения) и / или демпфер (серия RC). В этом случае диод не будет работать, так как он будет действовать как короткое замыкание во время отрицательного полупериода переменного тока. (См. Также информацию о приложении Red Lion SNUB0000)

Для реле с постоянным током обычно используется диод, но не всегда.Как заметил Энди aka, иногда для более быстрого выключения реле (или другого, например соленоидов, трансформаторов обратного хода и т. Д.) Желательно более высокое напряжение, чем допускается одним диодом. В этом случае однонаправленный TVS-диод иногда добавляется последовательно с обратным диодом, соединенным анодом с анодом (или катодом с катодом). Вместо TVS-диода можно использовать последовательный резистор, но напряжение ограничения более детерминировано, если используется TVS-диод.

Если в качестве переключающего элемента используется полевой МОП-транзистор, обычно вам все равно нужен обратный диод, поскольку внутренний диод находится в противоположном направлении, чтобы принести пользу.Исключением является полевой МОП-транзистор, который имеет «рейтинг повторяющихся лавин» (например, IRFD220). Обычно это обозначается символом стабилитрона для внутреннего диода. Эти полевые МОП-транзисторы предназначены для ограничения напряжения на уровне, который они могут выдержать, что позволяет использовать более высокое напряжение для более быстрого отключения катушки. Иногда внешний однонаправленный TVS-диод (или стабилитрон) размещается параллельно с полевым МОП-транзистором с той же целью, или если полевой МОП-транзистор не может справиться с «повторяющимся лавинным током» или «повторяющейся энергией лавины», или если напряжение лавинного пробоя выше желаемого.2) R \ $

P : мощность, рассеиваемая на обратном диоде

I : установившийся ток, протекающий через катушку индуктивности (обратный диод не проводит ток)

R : сопротивление обратного диода в проводимости

Проба:

Обратный диод будет поддерживать постоянную температуру; диоды имеют постоянное сопротивление проводимости при постоянной температуре. (при изменении температуры меняется и сопротивление диодов)

Теперь проводящий диод ведет себя как резистор, поэтому возникает вопрос: сколько мощности мне нужно, чтобы рассеять внутреннее сопротивление моего диода?

Наблюдая за последовательной кривой RL, мы знаем, что индуктор разряжается или заряжается за 5 постоянных времени, а одна постоянная времени равна индуктивности, деленной на последовательное сопротивление (\ $ T = L / R \ $).2) R \ $. Мы знаем, что R — это сопротивление диода в проводимости, а I — ток, протекающий через диод во время разряда. Но каков ток диода при разряде?

Рассмотрим схему как таковую:

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

R1 — это внутреннее сопротивление L1, а R2 — это сопротивление зарядки. D1 функционирует как обратный диод, а R3 — сопротивление D1 в проводимости.

Если переключатель замкнут, и мы ждем бесконечно, через цепь протекает ток 10 мА, а индуктор накапливает энергию 50 мкДж (50 мкДж).

Используя теорию сохранения энергии:

Если переключатель разомкнут, индуктор меняет полярность, чтобы попытаться поддерживать ток 10 мА. Обратный диод смещен в проводимость, и энергия 50 мкДж рассеивается через сопротивление диода в \ $ 5 (L / R) = 500 \ mathrm {ms} \ $. Мощность, рассеиваемая диодом, составляет 50 мкДж / 500 мс = 100 мкВт (100 мкВт).2) R \ $. Хотя ток во время индуктивного разряда фактически уменьшается экспоненциально и не является постоянным 10 мА, это упрощение позволит быстро вычислить требуемую мощность диода в цепи, зная начальные условия.

Желаем удачи в ваших разработках и никогда не использовать технологии в злых целях.

Нужен ли мне обратный диод с автомобильным реле?

Иногда катушки реле используются вместе с переключателями, и диоды обратного хода не используются.Это будет работать, но каждый раз, когда вы размыкаете контакты переключателя, на короткое время горит дуга, что сокращает срок службы ваших переключателей.

Если транзисторный выход управляет реле, диод свободного хода абсолютно необходим, потому что скачок напряжения разрушит транзистор.

При использовании переключателя для включения / выключения реле, отсутствие диода будет работать, но ваш переключатель будет более счастливым, если вы используете диод (один отдельный диод для каждого реле). Лучшее место для диода — прямо у реле, катод на входе от переключателя («86»; если вы переключаете + конец, который указан на вашей схеме) и анод на GND («85»).

Для этой цели подходят диоды с быстрым переключением, например барьер Шоттки 1 A /> = 50 В. SB160, SB1100 или аналогичный, скорее всего, подойдут. Обратите внимание, что на автомобильных шинах питания часто возникают выбросы высокого напряжения / большой энергии, вызванные отключением других индуктивных нагрузок. Поэтому допущение некоторого запаса прочности и использование диода 100 В не повредит. Эти детали в любом случае дешевы.

Примечание. Вы говорите «», если я подключу заземление катушки реле к тому же заземлению, что и «источник»… Это не решит, нужны вам диоды или нет. На самом деле, если бы вы не использовали одно и то же заземление для переключателя, батареи и реле, ток вообще не протекал бы. Включение батареи, переключателей и обратных цепей (GND) в вашу схему проясняет ситуацию (даже если она выглядит немного запутанной):

Убедитесь, что эта диаграмма верна (катушка реле между 86/85, общий контакт на 30, НО на 87, НЗ на 87a). Также убедитесь, что соединения GND (шасси) отключены.k. как нарисовано здесь.

Вы говорите, что беспокоитесь о повреждении блока управления двигателем. Поскольку аккумулятор не является идеальным источником напряжения, импульс обратного хода несколько приподнимет положительный полюс аккумулятора, и может возникнуть всплеск. Однако в машине нагрузки намного хуже, чем у реле, вызывая гораздо более высокие скачки. Любой хороший автомобильный гаджет должен терпеть эти шипы.

Некоторая справочная информация:

Обратные диоды нужны, потому что в момент размыкания переключателя индуктивность реле будет пытаться поддерживать ток.Добавление диода создаст легкий путь для циркуляции этого тока до тех пор, пока индуктивность реле не потеряет всю свою энергию.

Зарядка индуктивности от аккумулятора и через выключатель:

Разряд индуктивности через диод:

Обратите внимание на то, что направление тока в самом реле не изменяется и удовлетворяет правилу, согласно которому индуктивность не допускает быстрого прерывания его тока.

реле | Electronics Club

Реле | Клуб электроники

Выбор | Защитные диоды | Герконовые реле | Преимущества и недостатки

См. Также: Переключатели | Диоды

Реле — это переключатель с электрическим приводом .Ток, протекающий через катушку реле создает магнитное поле, которое притягивает рычаг и меняет контакты переключателя. Ток катушки может быть включен или выключен, поэтому реле имеют два положения переключателя, и большинство из них двойной ход ( переключающий ) переключающий контакты, как показано на схеме.


Обозначение цепи

Реле

позволяют одной цепи переключать вторую цепь, которая может быть полностью отделена от первой. Например, цепь батареи низкого напряжения может использовать реле для переключения цепи сети 230 В переменного тока.Внутри реле нет электрического соединения между двумя цепями, связь магнитная и механическая.

Катушка реле пропускает относительно большой ток, обычно 30 мА для реле 12 В, но для реле, рассчитанных на работу от более низких напряжений, он может достигать 100 мА. Большинство микросхем не могут обеспечить этот ток и транзистор обычно используется для усиления небольшого тока ИС до большего значения, необходимого для катушки реле. Максимальный выходной ток популярной микросхемы таймера 555 составляет 200 мА, этого достаточно для непосредственного питания катушки реле.

Реле

обычно бывают SPDT или DPDT, но они могут иметь гораздо больше наборов переключающих контактов, например, легко доступны реле с 4 наборами переключающих контактов. Для получения дополнительной информации о переключающих контактах и ​​терминах, используемых для их описания см. страницу о переключателях.

На анимированной картинке показано работающее реле с катушкой и переключающими контактами. Вы можете увидеть рычаг слева, притягиваемый магнетизмом, когда катушка включен. Этот рычаг перемещает контакты переключателя.Есть один набор контактов (SPDT) на переднем плане и еще один позади них, что делает реле DPDT.


Реле с контактами катушки и переключателя

В каталоге или на веб-сайте поставщика должны быть показаны соединения реле. Катушка обычно видна и может быть подключена любым способом. Катушки реле при выключении производят короткие всплески высокого напряжения, и это может разрушить транзисторы и микросхемы в цепи. Во избежание повреждений необходимо подключить защитный диод на катушке реле.

Большинство реле предназначены для монтажа на печатной плате, но вы можете припаять провода прямо к контактам. при условии, что вы позаботитесь о том, чтобы пластиковый корпус реле не плавился.

Подключения переключателя реле обычно помечены как COM, NC и NO:

  • COM = Общий, всегда подключайтесь к нему, это подвижная часть переключателя.
  • NC = нормально замкнутый, COM подключен к этому, когда катушка реле выключена .
  • NO = нормально открытый, к нему подключен COM, когда катушка реле на .

Подключитесь к COM и NO , если вы хотите, чтобы коммутируемая цепь была включена , когда катушка реле находится на .

Подключитесь к COM и NC , если вы хотите, чтобы коммутируемая цепь была включена , когда катушка реле выключена .



Выбор реле

При выборе реле необходимо учитывать несколько особенностей:

  1. Физический размер и расположение контактов
    Если вы выбираете реле для существующей печатной платы, вам необходимо убедиться, что его подходящие размеры и расположение штифтов.Вы должны найти эту информацию в каталог поставщика или на его сайте.
  2. Напряжение катушки
    Номинальное напряжение и сопротивление катушки реле должны соответствовать цепи питания катушка реле. Многие реле имеют катушку, рассчитанную на питание 12 В, но реле 5 В и 24 В также легко доступны. Некоторые реле отлично работают с напряжением питания. что немного ниже их номинального значения.
  3. Сопротивление катушки
    Цепь должна обеспечивать ток, необходимый для катушки реле.Вы можете использовать закон Ома для расчета силы тока:
Ток катушки реле = напряжение питания
сопротивление катушки

Например: реле питания 12 В с сопротивлением катушки 400 пропускает ток 30 мА. Это нормально для микросхемы таймера 555 (максимальный выходной ток 200 мА), но это слишком много для большинства микросхем, и они потребуют транзистор для усиления тока.

  1. Номинальные параметры переключателей (напряжение и ток)
    Переключающие контакты реле должны соответствовать цепи, которой они должны управлять.Вам нужно будет проверить номинальное напряжение и ток. Обратите внимание, что номинальное напряжение обычно выше для переменного тока, например: «5 А при 24 В постоянного тока или 125 В переменного тока».
  2. Расположение переключающих контактов (SPDT, DPDT и т. Д.)
    Большинство реле SPDT или DPDT, которые часто описываются как «однополюсное переключение» (SPCO). или «двухполюсное переключение» (DPCO). Для получения дополнительной информации см. Страницу переключатели.

Rapid Electronics: реле


Защитные диоды для реле

Транзисторы и ИС должны быть защищены от кратковременного образования высокого напряжения. когда катушка реле выключена.На схеме показано, как сигнальный диод (например, 1N4148) подключается «назад» через катушку реле для обеспечения этой защиты.

Ток, протекающий через катушку реле, создает магнитное поле, которое внезапно схлопывается. при отключении тока. Внезапный коллапс магнитного поля вызывает кратковременное высокое напряжение на катушке реле, которое может повредить транзисторы и микросхемы. Защитный диод позволяет индуцированному напряжению пропускать кратковременный ток через катушку. (и диод), поэтому магнитное поле исчезает быстро, а не мгновенно.Это предотвращает индуцированное напряжение становится достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение транзисторов и микросхем.



Герконовое реле

Герконовые реле состоят из катушки, окружающей геркон. Герконовые переключатели обычно работают с магнитом, но в герконовом реле течет ток. через катушку, чтобы создать магнитное поле и замкнуть геркон.

Реле

обычно имеют более высокое сопротивление катушки, чем стандартные реле. (Например, 1000) и широкий диапазон питающих напряжений (например, 9-20В).Они способны переключать намного быстрее стандартных реле, до нескольких сотен раз в секунду; но они может переключать только малые токи (например, максимум 500 мА).

Показанное герконовое реле подключается к стандартному 14-контактному разъему DIL («держатель IC»).

Rapid Electronics: герконовые реле

Фотография © Rapid Electronics


Сравнение реле и транзисторов

Подобно реле, транзисторы могут использоваться в качестве переключателя с электрическим управлением.Для коммутации малых токов постоянного тока (<1 А) при низком напряжении они обычно лучше выбор чем реле. Однако транзисторы не могут переключать переменный ток (например, электросеть). а в простых схемах они обычно не подходят для коммутации больших токов (> 5 А). В этих случаях потребуется реле, но учтите, что для переключения все же может потребоваться маломощный транзистор. ток для катушки реле.

Основные преимущества и недостатки реле перечислены ниже:

Преимущества реле:
  • Реле могут переключать переменного тока и постоянного тока, транзисторы могут переключать только постоянный ток.
  • Реле могут переключать на более высокие напряжения , чем стандартные транзисторы.
  • Реле
  • часто являются лучшим выбором для коммутации больших токов (> 5A).
  • Реле могут переключать многих контактов одновременно.
Недостатки реле:
  • Реле на крупнее транзисторов для коммутации малых токов.
  • Реле не может переключаться быстро (кроме герконовых реле), транзисторы могут переключаться много раз в секунду.
  • Реле потребляют больше энергии из-за тока, протекающего через их катушку.
  • Реле требует большего тока, чем могут обеспечить многие ИС , поэтому низкое энергопотребление Транзистор может понадобиться для переключения тока катушки реле.

Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент реле и других компонентов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

5. Почему в цепи драйвера реле следует использовать диод?

Вы можете легко сделать схему драйвера реле с транзистором, токоограничивающим резистором (для включения и выключения транзистора) и диодом, включенным параллельно катушке реле.

Диод часто вызывает недоумение: зачем он нам?

Поясню …

Катушка релейного устройства такова, что это индуктор. Катушка индуктивности реагирует на внезапные изменения тока, создавая большое напряжение на концах.

Для включения реле необходимо включить транзистор, чтобы ток протекал между его эмиттером и коллектором. Чтобы обесточить реле, необходимо выключить транзистор, что прервет ток между эмиттером и коллектором.

Это резкое изменение тока, протекающего через катушку реле, вызывает реакцию катушки. Результатом этой реакции является высокое напряжение на его выводах.

Диод предназначен для подавления этого напряжения, чтобы он не мог повредить какие-либо компоненты вокруг реле, такие как транзистор и внешний аккумулятор (а также управляющую логическую схему, такую ​​как Arduino).

Чтобы понять, что происходит, я провел небольшой эксперимент на своем осциллографе.

Я использовал две версии простой схемы с катушкой, кнопкой, источником питания и токоограничивающим резистором (на фото ниже).

В первом варианте я использую диод в качестве ограничителя скачков напряжения в катушке.

Во втором варианте диод не использовал.

Вот две схемы:

Я использовал канал (синий) на моем прицеле для триггера, а другой (желтый) — для измерения напряжения вокруг катушки. Желтая линия — это напряжение катушки, а синяя — напряжение на переключателе (триггере).Вы можете игнорировать синюю линию на скриншотах ниже.

Вот как выглядит захват без диода:

Захват с диодом:

Посмотрите на напряжения, особенно на Vpp (Vpp: Voltage Peak-to-Peak).

Какой из них больше? С диодом или без?

Если вы посмотрите на конечную часть кривой желтой линии, то для обеих цепей напряжение в конечном итоге стабилизируется на одном и том же значении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *