Реле для кнопочного выключателя

Бистабильное импульсное реле для управления освещением — что это такое?

Для управления освещением используют большое количество различных электроприборов, большая часть из которых потребляет энергию все то время, пока работают лампы. Бистабильное импульсное реле лишено этого недостатка и потребляет электричество лишь во время перехода из одного состояния в другое.

На основе этого электроприбора можно сделать такое управление освещением, которое не только будет выполнять стандартные функции, но и позволит синхронное включение или выключение света по всему дому по одному проводу.

Импульсное шаговое бистабильное реле TENSE

Схема управления реле одной кнопкой

Данная электрическая схема управления реле выполняется всего одной кнопкой с одной контактной группой на замыкание и без фиксации. Работает схема следующим образом: при подаче питания конденсатор С1 через резистор R1 и замкнутые контакты К1.1 заряжается практически до напряжения питания. При нажатии на кнопку S1 через её замкнувшиеся контакты, через замкнутые контакты K1.1 и резистор R1 напряжение питания подается на катушку реле К1, что приводит к включению реле. Контактная группа К1.1 переключается и теперь питание на реле поступает через резистор R1 и замкнувшиеся контакты К1.1. На время пролёта контактов реле при переключении питание катушки осуществляется за счёт накопленного заряда конденсатора С1.

После замыкания контактов реле конденсатор С1 разряжается через резистор R2. При следующем нажатии на кнопку S1, происходит заряд конденсатора С1 из-за чего напряжение на катушке реле падает и происходит размыкание её контактов. Схема возвращается в исходное состояние. Элементы R1 и C1 образуют цепь с постоянной времени в 150 миллисекунд, что достаточно для срабатывания большинства типов электромагнитных реле.

Обратите внимание, что резистор R1 является подстроечным, и следует подбирать под каждое реле индивидуально.

Схема подключения импульсного реле для централизованного управления и подключение нескольких устройств

Важно понимать, что схем подключения различных устройств много, поэтому и любую схему с использование импульсных реле можно дополнить и усовершенствовать.

Схему следует дополнить:

• Автоматическим выключателем;
• Реле;
• Кнопочным выключателем.

В первую очередь стоит разобраться со схемой управления освещением с использованием двух импульсных реле. Стоит отметить, что данная схема очень проста в исполнении, и вы легко справитесь с поставленной задачей.

Для того чтобы управлять разными группами освещения в доме или квартире, уже готовую схему следует дополнить вторым автоматом и реле. Питание второго автоматического выключателя производится от входной контактной клеммы первого автомата, и далее собирается вторая схема.

Обратите внимание! Для подключения цепи с двумя реле, используйте проводники сечением 1,5 мм 2 .

Еще одну схему подключения, используют для управления всеми группами осветительных приборов. Это достаточно удобно, так как уходя из квартиры, вы сможете выключить все группы освещения.

Для этого, перед основными выключателями, управляющими различными группами освещения, в схему встраиваются два дополнительных, каждый из которых отвечают только за включение или выключение света.

От первого автомата фазный проводник идет к выключателям включения и выключения всего освещения, а уже после них шлейфом подключаются остальные выключатели. Далее, от первого (включающего) выключателя прокладывается проводник к входному контакту на реле (Y 1), а выключающий подключается к входному контакту реле (Y 2). От входных контактов первого реле, шлейфом подключаются входные контакты второго реле.

Схемы подключения трехфазных электродвигателей

ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности схемы соединения обмоток электродвигателя в соответствии с его паспортными данными.

Условные обозначения на схемах

Магнитный пускатель (далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.

У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.

Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.

В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке реверсивной схемы пуска электродвигателя), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).

Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.

Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».

Схема прямого включения электродвигателя

Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.

Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.

Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель

Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя, в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.

Реверсивная схема подключения электродвигателя (Как изменить направление вращения электродвигателя?)

Что бы поменять направление вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две питающие его фазы:

При необходимости частой смены направления вращения электродвигателя применяется реверсивная схема подключения электродвигателя:

В данной схеме применяется два магнитных пускателя (KM-1, KM-2) и трехкнопочный пост, магнитные поскатели применяемые в данной схеме кроме нормально-разомкнутого блок-контакта должны так же иметь и нормально замкнутый контакт.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК 1») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1 который шунтирует кнопку SB-2 и размыкает свой блок-контакт KM-1.2 который защищает электродвигатель от включения в обратную сторону (при нажатии кнопки SB-3) до его предварительной остановки, т.к. попытка запуска электродвигателя в обратную сторону без предварительного отключения пускателя KM-1 приведет к короткому замыканию. Что бы запустить электродвигатель в обратную сторону необходимо нажать кнопу «СТОП» (SB-1), а затем кнопку «ПУСК 2» (SB-3) которая запитает катушку магнитного пускателя KM-2 и запустит электродвигатель в обратную сторону.

Примечание: В данной статье понятия пускателя и контактора не разделяются в связи с идентичностью их схем подключения подробнее читайте статью: Контакторы и магнитные пускатели.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Схема подключения импульсного реле для управления светильном из трех мест

Нулевой провод подаем на один из контактов светильника.

Импульсное реле данного типа имеет силовые контакты 2 и 1. Фазу с общей клеммной колодки X1 подаем на контакт 2 импульсного реле. При включенном состоянии импульсного реле появляется напряжение на контакте 1, соединенным с фазным контактом светильника.

Для включения и выключения реле с помощью подаваемого импульса используем контакты А1 и А2. На один из контактов подключаем нулевой провод (в нашем случае А2). Второй контакт (А1) соединяем с клеммной колодкой Х2, на которую приходят провода с тактовых выключателей.

К каждому тактовому выключателю достаточно проложить двухжильный провод. По одному из проводов приходит фаза с клеммной колодки Х1, второй соединен с клеммой Х2.

При нажатии на любой из тактовых выключателей подается напряжение на контакт А1, срабатывает встроенная в реле схема переключения и силовые контакты меняют свое положение. Если реле было во включенном состоянии — выключается, если в выключенном состоянии — происходит включение.

Таким образом, нажатие любого выключателя в любой последовательности позволяет выключать или включать свет. При этом количество выключателей практически неограниченно, то есть мы можем управлять светом хоть из десяти точек.

Путем объединения десятка импульсных реле можно уже создавать некое подобие систем «умного дома» с простейшими сценариями.

Назначение бистабильных реле заключается в регулировании цепями освещения либо другими потребителями. Их устройство базируется на таких элементах:

• Постоянный магнит.
• Катушка.
• Якорь.
• Система контактов.
• Полюсные наконечники магнитопровода.
• Винты для регулировки.
• Корпус.

Якорь прикрепляется к металлическому основанию в середине катушки вместе с контактами. В бистабильных реле подвижные контакты, за исключением штепсельного типа реле, в котором группа контактов содержит подвижные и неподвижные контакты. Корпус выполняется в виде прозрачного колпачка с ручкой.

В некоторых моделях внутри колпачка монтируют переключатели для ручного управления переключением реле и блинкеры для индикации контактов. Блинкеры представляют собой механические элементы.

Принцип действия

Бистабильное реле контролируется импульсами, это значит, чтобы включить устройство требуется подать управляющий импульс для замыкания контактов и такой же импульс для размыкания контактов, чтобы выключить прибор.

Размыкание и замыкание контактной группы обеспечивает катушка, установленная в реле. С её помощью реле при подаче напряжения втягивает сердечник. После чего контактная система замыкается либо размыкается, в зависимости от её исходного положения.

Для подачи питания на катушку реле необходимо кратковременно нажать на кнопочный выключатель. Тогда питание на катушку замкнёт свой силовой контакт и при этом подаст питание к нагрузке. После следующего нажатия на кнопку силовые контакты импульсного реле размыкаются, а цепь нагрузки разрывается.

Разновидности бистабильных реле

На рынке можно обнаружить различные модификации импульсных реле. Они могут отличаться своим корпусом, принципом работы или иметь другие различия. Объединяются бистабильные реле в одну группу по своему назначению, но по принципу действия их делят на два вида:

1. Электромеханические.
2. Электронные.

Конструктивное исполнение электромеханических бистабильных реле имеет сходство с устройством модульных контакторов. Катушка модульного контактора, находящегося в рабочем режиме, всегда под напряжением, а катушка импульсного реле получает только кратковременные импульсы. Реле, основанное на импульсах, потребляет электроэнергию исключительно в момент коммутации.

Главными составляющими являются следующие элементы:

• Катушка.
• Контактная группа.
• Пружинная система.
• Рычажная система.

Работа электромеханических бистабильных реле практически не отличается от простых электромеханических реле. Они способны поочерёдно включать и отключать устройства, когда поступают импульсы на катушку.

Электронные реле отличаются своей конструкцией от электромеханических. Так как у них нет сердечника и собраны эти реле на основе микроконтроллера. Приборы имеют полупроводниковый элемент (ключ) с микропроцессором или релейный вход. Контроллеры предназначены для управления коммутацией нагрузки и слежения за сигнальным входом. В некоторых моделях микроконтроллёры соединены с таймерами, благодаря этому можно собирать своеобразные схемы на базе одного реле.

Импульсные реле выпускаются разных мощностей и могут иметь следующие отличия:

• Количество контактов.
• Тип контактов.
• Число полюсов.
• Тип поляризации.
• Номинальный ток силовых контактов (16 А, 32А).
• Способ установки:- навесной;- на DIN рейку в распределительный щит.

Реле навесного типа часто устанавливают под навесным потолком, а также в распределительной коробке.

Основное применение

Импульсные реле имеют разное назначение. Некоторыми моделями пользуются на тепловых и атомных станциях, другими в быту для управления разными светильниками из нескольких точек в доме. Широко распространено реле этого типа в железнодорожной сфере, его применяют для улавливания импульсов рельсовых цепей, контролирующих рельсовые линии на станциях. Также приборы эксплуатируются для автоматизации разных процессов в сфере телемеханики и производстве.

С помощью бистабильных реле организовывают регулирование освещением, как и с помощью проходных выключателей. Но в реле, управляющихся импульсами, намного больший функционал, поэтому их можно применять в конструкциях систем автоматического управления. Они позволяют управлять не одной группой освещения из разных мест при помощи кнопочных выключателей соединённых параллельно. Благодаря чему можно создать централизованное управление всеми осветительными приборами в доме, чтобы уходя из дому, гасить полностью освещение в здании, путём нажатия на один выключатель.

Импульсные электронные реле с таймером удобно использовать на лестничных пролётах либо проходных коридорах.

Проходной выключатель с обратной связью + Raspberry pi.

Как использовать обычные клавишные выключатели с произвольным дизайном как проходные и с параллельным управлением из микроконтроллера, да еще и с обратной связью и так чтобы работало одновременно и из контроллера, и с выключателя? Это вообще законно? 🙂

Как? Обо всем по порядку!

Общий принцип следующий:
Для коммутации нагрузки (лампы) будет использоваться обычное импульсное реле (еще его иногда называют бистабильное импульсное реле).
Для создания импульсов на наше импульсное реле будут использоваться механические кнопочные (пружинные) выключатели и коммутируемое реле на 220V с 3-5 вольтовой логикой управления.
Кнопочных выключателей может быть произвольное количество, все они подключаются параллельно и монтируются куда необходимо. Для примера мы воспользуемся одним выключателем.
К микроконтроллеру (в нашем случае Raspberry pi) подключается одно коммутируемое реле на 220V c 3-5 вольтовой логикой управления.
Параллельно к нагрузке (лампе) подключается опторазвязка или произвольный датчик контроля наличия 220V, который сообщает текущее состояние на линии в наш контроллер.
Теперь раскроем каждый пункт чуть подробнее.

Импульсное реле

Импульсное реле коммутирует реальную нагрузку, то есть нашу лампу (люстру и тд). Как работает импульсное реле? Это, как правило, электромеханическое реле, которое может иметь два состояния (отсюда название «бистабильное»). Состояние реле изменяется только при приходящем импульсе. Пришел импульс — реле замкнулось и напряжение пошло, пришел еще импульс — реле разомкнулось и электрическая цепь разорвана. И так далее, по кругу, импульс за импульсом. Существуют различные импульсные реле, отличающиеся количеством фаз и вольтажом входного импульса. Обычно входные импульсы — это 12 или 24 вольт кратковременного постоянного тока или 220 вольт переменного. Данные входные импульсы приходят по сигнальным линиям от кнопочных выключателей или программного реле — генератора импульсов контроллера.
В нашем примере я буду использовать простейшее однофазное импульсное реле Finder 20-ой серии, если конкретно — Finder 20.21.8. для установки на DIN рейку. Данное реле управляется импульсами от сети 220v.
Плюсы: не нужно строить отдельную сигнальную линию другого вольтажа и согласовывать входящие уровни во всех управляющих элементах.
Минусы: сигнальный провод — это провод на 220 вольт. Cтоимость такого будет несколько выше, чем провода, подходящего для 24V. К тому же, нужно будет всегда помнить о технике безопасности — вы будете работать с 220 вольт!
Какой импульсник взять — не принципиально. Главное — правильно подбирайте номиналы для вашей реальной нагрузки.

Клавишный выключатель

Подойдет любой. Выбирайте на ваш вкус, можно хоть сенсорный. Главное, чтобы выключатель автоматически возвращался в исходное состояние (например, внутренней пружиной), тем самым кратковременно замыкал цепь в момент нажатия и размыкал, когда вы его отпустите. В этом вся прелесть: вы не зависите от производителя и кнопка на стене у вас будет красивой.

Для программной генерации импульса можно использовать как электромагнитное, так и твердотельное реле на 220V c сигналом управления 3-5V от нашего Raspberry pi.
Ампераж такого реле может быть существенно ниже, чем на ипульсном, так как нагрузки на таком реле не предвидится, оно просто будет создавать кратковременные импульсы в сети.
В данном примере я буду использовать электромагнитное реле на 16 ампер. Взял первое, какое лежало под рукой 🙂
Более подробно о таких реле и способах их подключения можно почитать тут.

Внимание! На схеме реле имеются участки и контакты, при соприкосновении с которыми произойдет поражение электрическим током! Для штатной работы используйте диэлектрический корпус.

Опторазвязка

Как говорилось выше, можно воспользоваться готовым датчиком определения наличия 220V. Но мне было проще и дешевле собрать такой самому (да и интереснее). Суммарная стоимость компонентов не дороже 100 рублей.
В нашем случае у нас будет простейшая оптопара TLP621(GB), один диод 1N4007 и 2 резистора номиналами 130Ком и 4,7Ком. Вот и вся схема.

схема датчика наличия 220V

Принцип схемы таков, что когда напряжение 220V в сети есть — диод внутри оптопары загорается, транзистор открывается и ток от Raspberry pi, поданный на контакт питания, протекает на сигнальный контакт. При этом у нас присутствует гальваническая развязка между сетью 220v и 5-и вольтовым Raspberry pi. На малине нет встроенного АЦП, но это не критично, данной схемы вполне хватит, чтобы программно ловить текущее состояние по входящему сигналу на любом контроллере.

Внимание! На схеме имеются участки и контакты, при соприкосновении с которыми произойдет поражение электрическим током! Для штатной работы используйте диэлектрический корпус.

Общая схема подключения всего нашего хозяйства

импульсное реле + электромагнитное реле + выключатель + raspberry:

Еще раз напомню, что данная схема — лишь лабораторный вариант! Для конечного решения используйте диэлектрические корпуса!
Так же будьте аккуратны при определении фазы. Важно, чтобы все реле коммутировали именно фазу, а не ноль!

Завершающий этап — скрипты контроля и управления

Сначала напишем питоновский скрипт для управления электромагнитным реле. Мы должны будем генерировать импульсы электромагнитным реле для нашего импульсного реле.
Для этого достаточно просто ненадолго подавать на сигнальный провод 26 GPIO pin логическую единицу.