مدار راه انداز رله

رله وسیله ای الکترومکانیکی است که از یک الکترومغناطیس و یک فنر برای اتصال کنتاکت تیغه متحرک به کنتاکت ثابت و برگرداندن آن به حالت قبل استفاده می کند.

رله ها فضای کمی اشغال می کنند و برای راه اندازی بوبین ( سیم پیچ ) آن به توان زیادی نیاز نداریم. اما با استفاده از کنتاکت های رله می توان بارهایی را که توان به مراتب بیشتری مصرف می کنند کنترل نمود. مانند موتورها، هیترها و لامپها.

رله ها در شکل ها و اندازه ها و طراحی های مختلف ساخته می شوند. در شکل زیر یک رله کوچک که بوبین آن برای راه اندازی به 12vDC نیاز دارد دیده می شود.

relay

پایه های رله

در شکل زیر نشان داده شده است که بوبین بین کدام دو پایه قرار دارد. پایه های دیگر مربوط به کنتاکت ها هستند و به پایه های بوبین اتصال ندارند. همین مساله باعث می شود که بتوانیم از کنتاکت ها به صورت ایزوله از سمت مدار فرمان استفاده کنیم و به طور مثال یک لامپ که با برق 220vAC کار می کند را به وسیله یک مدار الکترونیکی با تغذیه 12vDC کنترل کنیم.

معمولا پایه های متصل به کنتاکت ها 3 نام مختلف دارند. پایه ای که در حالت قطع و وصل بین کنتاکتها مشترک است Common نامیده می شود. پایه ای که در حالت قطع به پایه Common یا مشترک متصل هست پایه Normally Close نام دارد که به اختصار NC نوشته می شود. پایه دیگر که در حالت قطع به پایه Common یا مشترک متصل نیست و پس از فعال شدن رله به این پایه متصل می شود Normally Open یا به اختصار NO نامیده می شود.

تعداد تیغه ها و کنتاکتها و پایه ها و چگونگی اتصال آنها به یکدیگر در انواع رله ها متفاوت است. همچنین ولتاژ و جریان مورد نیاز برای راه اندازی و ولتاژ و جریان قابل تحمل برای کنتاکتها نیز به مشخصات رله بستگی دارد. به طور مثال کنتاکتهای رله ای که در شکل بالا دیده می شود در ولتاژ 250vAC می توانند حداکثر تا 10A و در ولتاژ 125vAC می توانند حداکثر تا 15A را تحمل کنند.

راه اندازی رله ها توسط مدارهای مختلفی می تواند صورت بگیرد، اما در پروژه های الکترونیکی کوچک از ترانزیستور و ماسفت استفاده می شود که می توانند کنترل ( قطع و وصل ) سریع DC را روی بوبین رله اعمال کنند.

NPN مدار راه انداز رله توسط ترانزیستور

مداری که در شکل زیر دیده می شود یکی از متداولترین مدارهای راه اندازی رله است.

relay driver

وقتی ولتاژ یبس ترانزیستور صفر باشد ترانزیستور در ناحیه قطع است و مانند یک کلید باز عمل می کند. در این حالت هیچ جریانی از کلکتور و در نتیجه از بوبین عبور نمی کند و بنابراین وضعیت کنتاکت رله نیز تغییر نمی نماید.

اگر یک جریان مثبت به اندازه کافی بزرگ در بیس ترانزیستور جاری شود، ترانزیستور در ناحیه اشباع قرار می گیرد و مانند یک کلید بسته عمل می کند. جریانی که از کلکتور می گذرد باعث فعال شدن بوبین و در نتیجه اتصال کنتاکت ها می شود.

وقتی که جریان از بوبین عبور می کند، مقدار آن برابر I=V/R می شود که در اینجا R مقاومت بوبین و V ولتاژِی است که به دو سر بوبین اعمال شده است. وقتی که ترانزیستور قطع می شود جریانی که از بوبین عبور می کند کاهش یافته و میدان مغناطیسی آن از بین می رود.

اما با توجه به اینکه ترانزیستور قطع شده و این اتفاق در زمان کوتاهی رخ می دهد، بوبین به علت ماهیت سلفی با تغییر ناگهانی جریان مخالفت می کند و ولتاژ معکوس روی بوبین تشکیل می شود.

این ولتاژ مانند یک جهش با دامنه بالا است که سعی می کند مقدار جریان را ثابت نگه دارد و اگر چاره ای برای آن اندیشیده نشود به ترانزیستور آسیب می زند.

به همین منظور یک دیود با بوبین موازی می شود که به آن دیود هرزگرد یا flywheel یا freewheeling اطلاق می گردد. این دیود ولتاژ معکوس روی بوبین را روی 0.7v برش می زند و با مستهلک کردن انرژی ، از ترانزیستور محافظت می کند.

البته دیود هرزگرد فقط برای ولتاژ DC قابل اعمال است و برای رله هایی که بوبین آنها با ولتاژ AC فعال می شوند از مدار اسنابر Snubber استفاده می شود.

انتخاب ترانزیستور مناسب برای راه اندازی صحیح رله مهم است. چرا که حداقل جریان راه اندازی بوبین که معمولا روی رله نوشته شده است، باید از جریان کلکتور – امیتر ترانزیستور در حالت اشباع کمتر باشد تا ترانزیستور بتواند جریان مورد نیاز برای فعال شدن بوبین را تامین کند.

برای راه اندازی رله با میکروکنترلر بیس ترانزیستور را به یکی از پایه های میکرو کنترلر که به صورت خروجی تعریف شده است وصل می کنیم. جریانی که این پایه می تواند تامین کند در راه اندازی مدار مهم است، چرا که ممکن است با توجه به مشخصات میکروکنترلر جریان کافی برای به اشباع بردن ترانزیستور را نتواند تامین کند. برای رفع این مشکل می توان از ترانزیستور دارلینگتون یا ماسفت MOSFET استفاده کرد.

karakit