Как управлять лампой из нескольких местах, да ещё и используя обычные кнопки вместо клавишных переключателей? Для того, чтобы это работало, нужно иметь импульсное (бистабильное) реле. В некоторых источниках его называют импульсным, в некоторых бистабильным, так что оба названия подходящие — выбирайте какое нравится.
С помощью схемы состоящей из бистабильного реле плюс любого количества кнопок (типа как от звонка) можно управлять освещением из любого количества мест. Такое дело нужно в длинных коридорах, помещениях где есть возможность входа в комнату с двух сторон, в спальнях где основной свет можно зажечь как у двери, так и у кровати.
Структурная схема бистабильного реле
Принцип работы импульсного реле показан на анимированом рисунке (присмотритесь к нему внимательно):
- Фазовый потенциал ( L ) идёт как на кнопу, так и на реле.
- Когда используем кнопку ( S1 ), чтобы подать потенциал на реле, оно замыкает внутренний контакт реле и подает питание для лампы, даже если кнопка ( S1 ) будет отпущена.
- Последующая подача на реле потенциала с помощью кнопки отключит лампу до тех пор, пока кнопка не будет нажата снова.
- И лампа, и реле должны быть подключены к нейтральному ( N ) проводу, чтобы все функционировало так, как должно.
ДВУСТАБИЛЬНОЕ РЕЛЕ С САМОБЛОКИРОВКОЙ
В электронике часто используется реле с фиксацией положения, которое поддерживает любое из двух фиксированных состояний даже после снятия управляющего сигнала. Схему его эквивалента мы сейчас и рассмотрим. В основном электромеханические реле бывают двух типов:
- Реле с возвратом контактов — эти реле являются наиболее широко используют там, где лишнее потребление энергии не проблема. Этот тип реле возвращается в исходное состояние после того, как входной сигнал пропадает.
- Реле с блокировкой — эти реле используются в основном в автомобилях или другой специализированной технике.
Большинство реле, которые мы используем сегодня — это одностабильные реле, которые имеют только одно устойчивое состояние. Различают в них НО (нормально открытые) и НЗ (нормально замкнутые) контакты. То есть обычное электромагнитное реле, которое мы чаще всего используем, имеет только одно устойчивое состояние.
В этой схеме будет показано, как используя обычное незапираемое (без самоблокировки) реле, создать полноценное двухпозиционное реле с самоблокировкой, которое питается от внешнего источника напряжения. Можно использовать этот модуль во многих проектах автоматики и управления, например контроль освещением и так далее.
Вот принципиальная схема модуля реле. Её основа — микросхема-таймер NE555, образовывающая 1-битную ячейку памяти. Такой блок реле может управляться либо с помощью кнопки или с помощью логического сигнала 5V через предусмотренные входы.
В схеме разъем J1 нужен для входов и логики управления модуля, а разъем J2 подключен к переключаемым контактам реле. Далее приведено описание контактов для функционирования модуля:
- VCC — 5V DC (можете взять его с USB-порта)
- GND — отрицательное напряжение заземления.
- SET INPUT — напряжение чтобы включить реле.
- RESET INPUT — напряжение чтобы выключить реле.
Обратите внимание: это не полностью самоблокирующееся реле. Как только вы отключите питание, то реле вернется в свое исходное положение и пока питание не подастся снова — продолжит быть в нормально открытом или нормально закрытом состоянии. Классическое реле с самоблокировкой останется в запертом положении даже при отключении питания. То есть оно работает и переключает состояние лишь при подаче питания. Затем снова возвращается в исходное состояние.
Кроме кнопок, этот модуль может управляться с помощью сигналов любого микроконтроллера. Для испытаний подключили реле к модулю беспроводной связи через Wi-Fi смартфона и через специальную программу управляем переключением дистанционно.
Таким образом это двустабильное реле может быть использовано не только для управления обычным электромеханическим реле, но и для управления твердотельным реле. А это обеспечивает широкие возможности и функции данному устройству.
Схема простого подключения
В простейшей схеме есть одна кнопка и бистабильное реле, расположенное с этой кнопкой. Такая система имеет смысл только тогда, когда реле может управляться из другого источника, например, с помощью пульта дистанционного управления или центральной системы управления (элемент умный дом).
- Сетевое питание 220V подключено к клемме ( L ) кнопки ( S1 ).
- Электрический потенциал от клеммы ( L ) передается непосредственно на клемму реле ( 1 ) ( PB ). Потенциал от этого провода будет передаваться на лампу при работе реле.
- Соединяем нейтральные ( N ) и защитные ( PE ) провода за пределами кнопки ( P1 ). Защитный провод ( PE ) подключается к клемме PE в лампе, а нейтральный провод — к клемме N лампы и к клемме ( A2 ) реле.
- Когда кнопка используется для индикации потенциала на клемме ( A1 ) реле, то реле соединяет клеммы ( 1 ) и ( 2 ) вместе с контактом, и лампа включается. После отпускания кнопки контакт останется замкнут, поэтому лампа останется включенной.
- Изменение произойдет когда кнопка снова будет нажата и реле отключит контакт разорвав соединение между клеммами ( 1 ) и ( 2 ).
Что такое бистабильное импульсное реле
Как работает обычное электромагнитное реле? Подача напряжения на катушку индуктивности приводит к появлению магнитного поля, притягивающего язычок переключателя. Язычок соединен с контактами и выполняет предусмотренную конструкцией реле задача – включение, выключение, переключение. Когда напряжение отключено, магнитное поле исчезает и пружина возвращает язычок и контакты в исходное состояние. В отличие от обычного, бистабильное реле работает по принципу триггера. Оно всегда находится в одном из двух стабильных состояний – включено или выключено. Когда на обмотку подают импульс напряжения, реле переходит в другое состояние. Следующий импульс возвращает его в исходное. По такому же принципу работает и электронное бистабильное импульсное реле.
Схема подключения импульсного реле для управления освещением
Управление реле из двух мест
Электрический потенциал от фазового провода ( L ) передается на клемму ( 2 ) кнопки ( S1 ), как при нажатии кнопки ( S1 ), так и ( S2 ). Внутри на схеме вы видите символ катушки, который управляет контактом реле, когда мы подаем напряжение на клеммы ( A1 ) и ( A2 ).
Таким образом мы можем прикрепить любое количество кнопок для независимого управления светом из разных мест. Если вы хотите добавить дополнительный элемент управления из другого места, просто введите в цепь еще одну кнопку и подключите её параллельно к любой другой кнопке, которая управляет этой лампой, или непосредственно к реле.
Бистабильное реле на две кнопки
Теперь возьмём бистабильное реле, которое может быть установлено вне коробки, например, в домашнем коммутационном аппарате. Так что вот для изучения еще одна схема подключения.
Это по-сути то же, что и в предыдущем рисунке, изменилась только форма реле.
Полезное: Емкостной датчик влажности почвы
Как выглядит импульсное реле
Вот тестовая система. Кнопка звонка будет установлена в коробе и подключена к бистабильному реле. С правой стороны реле установлены 3 независимых электрических соединителя, соединяющих фазные, нейтральные и защитные провода. В данный момент к ним подключен шнур питания.
- Клеммы ( A1 ) и ( A2 ) управления.
- Клеммы ( 2 ) и ( 1 ), к которым подключаем шнур питания и фазовый провод к лампе.
- В центральной части реле черная кнопка, которая может быть нажата вручную без контактных кнопок звонка, подключенных проводами.
Устройство импульсного реле
В качестве примера рассмотрим импульсное реле с лестничным автоматом (таймером) BIS-403 производства белорусской фирмы F&F, внешний вид которого показан в начале статьи. Имеется также его собрат модели BIS-413, собранный в другом корпусе. Основные параметры и схема включения приведены на корпусах устройств.
Корпус на первый взгляд качественный, но собран без единого болтика, в качестве крепежа – термоклей. Однако, что нужно от устройства, которое должно устанавливаться в монтажной коробке, как это указано в инструкции. Итак, открываем, видим:
Электронное импульсное реле BIS-403 – вид со стороны деталей 1
Основа устройства – контроллер ST 78522 (поправьте меня, если я ошибаюсь), даташит на него я не нашел. Также – стабилизатор напряжения на 5 Вольт 78L05, парочка выпрямителей, диодов и электролитов.
Электронное импульсное реле BIS-403 – вид со стороны деталей 2
Оконечное устройство, управляющее прохождением тока через нагрузку – обычное реле типа HF118F. Контактами этого реле определяется мощность коммутируемой нагрузки. На корпусе реле написано “10 А 250 VAC”, но вряд ли этому стоит верить – 2, 5 кВт пропустить через себя такие контактики не смогут.
Лучше верить тому, что написано в инструкции (можно скачать внизу страницы, там же и схема включения) – 2 Ампера реактивной нагрузки. Это 400 Вт, что вполне возможно. А для нагрузки больше 0,5 кВт я бы уже для надежности ставил дополнительный контактор или более мощное реле.
Кроме того, для надежности и защиты надо последовательно поставить подобранный по току автоматический выключатель.
Электронное импульсное реле – вид со стороны пайки
Практическое подключение реле
Перед началом работ обязательно отключаем напряжение в электро цепи и проверяем с помощью тестера наличие потенциала 220 В на проводах, с которыми будем работать.
Подключите кабель питания ( 2 ) к разъему фазного провода.
Между коробом и реле проведем двухпроводный кабель. Коричневый провод подключим к разъему, чтобы могли нажать внешнюю кнопку.
Второй провод — синий, на нем будет потенциал. Подключим его к управляющему контакту ( A2 ) реле.
Следующий шаг — соединить зажим ( A1 ) с разъемом нейтрального провода, а также подключить провода к лампе. Проводники и защита нейтрали подключаются к соответствующим разъемам, а коричневый провод (фаза) к клемме ( 1 ) реле так, чтоб оно работало получая потенциал, подаваемый на зажим ( 2 ).
Соединение кнопки классическое. Подключите шнур питания к клемме ( L ) и к клемме ( 2 ) провода, с помощью которого передадим короткие импульсы управления реле.
Затем присоединяем к схеме еще одну кнопку. Для этого проведем двухпроводный кабель между двумя коробками.
Во второй можем установить кнопку звонка с подсветкой чтоб видеть изменения потенциала на ней. Метод подключения аналогичен. Соединяем провода по цвету также, как и в первой кнопке.
Всё готово — понажимайте и проверьте работу тестовой системы.
