Релейная плата своими руками

Содержание

Перевод принципиальной схемы в компоновку схемы

Один из важных навыков для любого, кто интересуется электричеством и электроникой, – уметь «переводить» принципиальную схему в реальную компоновку схемы, где компоненты могут быть ориентированы по-разному.

Принципиальные схемы обычно рисуются для максимальной удобочитаемости (за исключением тех немногих примечательных примеров, нарисованных так, чтобы создать максимальную путаницу!), но при практической сборке схем часто требуется другая ориентация компонентов. Сборка простых схем на клеммных колодках – это один из способов развить навык пространственного мышления «растягивать» провода для создания тех же соединительных путей.

Преобразование простой параллельной схемы в компоновку схемы

Рассмотрим случай параллельной схемы с одной батареей и тремя резисторами, построенной на клеммной колодке:

Рисунок 14 – Схема из одной батареи и трех параллельных резисторов на клеммной колодке

Переход от красивой, аккуратной принципиальной схемы к реальной схеме (особенно когда подключаемые резисторы физически расположены линейно на клеммной колодке) для многих не очевиден, поэтому я опишу этот процесс шаг за шагом. Во-первых, начните с чистой принципиальной схемы и всех компонентов, прикрепленных к клеммной колодке, без соединительных проводов:

Рисунок 15 – Шаг 1

Затем проследите соединение от одной стороны батареи к первому компоненту на принципиальной схеме, закрепив соединительный провод между теми же двумя точками на реальной цепи. Думаю, полезно перерисовать этот провод на принципиальной схеме другой линией, чтобы указать, какие соединения выполнены в реальности:

Рисунок 16 – Шаг 2. Подключение первого компонента к одной стороны батареи

Продолжайте этот процесс, провод за проводом, пока не будут пройдены все соединения на принципиальной схеме. Было бы полезно рассматривать общие провода в стиле SPICE: сделайте все соединения с общим проводом в схеме за один шаг, убедившись, что каждый компонент, подключенный к этому проводу на схеме, действительно имеет соединение с этим проводом на макете, прежде чем перейти к следующему. На следующем рисунке показано, как верхние стороны двух оставшихся резисторов соединяются вместе, что является электрически общей точкой с проводом, закрепленным на предыдущем этапе:

Рисунок 17 – Шаг 3

Когда верхние стороны всех резисторов (как показано на схеме) соединены вместе и к положительной (+) клемме батареи, всё, что нам нужно сделать, это соединить нижние стороны вместе и с другой стороной батареи:

Рисунок 18 – Шаг 3. Подключение резисторов вместе к обоим клеммам аккумулятора

Обычно в промышленности все провода маркируются цифровыми бирками, а электрически общие провода имеют одинаковые номера бирок, как и при моделировании SPICE. В этом случае мы можем пометить провода, как 1 и 2:

Рисунок 19 – Общие номера проводов, представляющие электрически общие точки

Еще одно промышленное соглашение – немного изменить принципиальную схему, чтобы указать фактические точки подключения проводов на клеммной колодке. Это требует системы маркировки для самой колодки: номер «TB» («terminal block», номер клеммной колодки) для самой колодки, за которым следует другой номер, представляющий конкретную металлическую полосу на колодке.

Рисунок 20 – Обозначение точек подключения на клеммной колодке

Таким образом, принципиальную схему теперь можно использовать в качестве «карты» для определения точек в реальной цепи, независимо от того, насколько запутанной и сложной может казаться соединительная проводка. Это может показаться излишним для простой схемы с тремя резисторами, показанной здесь, но такая деталь абсолютно необходима для сборки и обслуживания больших схем, особенно когда эти схемы могут охватывать большое физическое расстояние, используя более одной клеммной колодки, расположенной в более чем одном шкафу или распределительном щите.

Управление реле Ардуино Уно / Нано

Для этого занятия потребуется:

Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
блок питания 12 Вольт;
светодиодная лента;
провода «папа-папа» и «папа-мама».

Соберите схему, как показано на картинке ниже. Подобная схема использовалась в проекте Светильник с управлением от пульта, где светодиодная лента включалась при помощи реле. Модуль имеет три контакта для управления от микроконтроллера Ардуино и два контакта для подключения мощной электрической цепи. Схема подключения реле к Ардуино УНО, Нано или Ардуино Мега ничем не отличается:

GND — GND
VCC — 5V
In — любой цифровой порт

Схема подключения реле srd-05vdc-sl к Ардуино Уно

После сборки электрической схемы, загрузите следующий скетч в микроконтроллер. Данная программа ничем не отличается от скетча для мигания светодиода на Ардуино, мы только поменяли в скетче порт и задали большее время задержки.

Скетч для управления реле от Ардуино

void setup() {
pinMode(3, OUTPUT); // объявляем пин 3 как выход
}

void loop() {
digitalWrite(3, HIGH); // замыкаем реле

delay(3000); // ждем 3 секунды

digitalWrite(3, LOW); // размыкаем реле

delay(1000); // ждем 1 секунду
}

После загрузки скетча включите блок питания в цепь. Реле при этом должно устанавливаться в разрыве одного из проводов, идущего к LED ленте. Для безопасности лучше устанавливать реле в провод заземления. К минусам реле следует отнести щелчки при замыкании/размыкании контакта, поэтому для включения LED ленты и других приборов до 40 Вольт удобнее использовать транзисторы.

Как работает развязывающее реле

1.Реле разомкнуто – аккумуляторы изолированы. После запуска двигателя или включения зарядного устройства напряжение медленно возрастает 2.Напряжение достигло 13,5 Вольт. Реле срабатывает и подключает второй аккумулятор. Оба аккумулятора заряжаются одновременно. 3.Двигатель остановлен или зарядное устройство выключено. Напряжение быстро падает 4.Напряжение опустилось ниже уровня отключения, реле размыкается и изолирует аккумуляторы

Развязывающие реле — это автоматический переключатель, который срабатывает, когда напряжение на одном из аккумуляторов поднимается до 13,2 — 13,7 Вольт. Рост напряжения говорит о том, что аккумулятор подключен к генератору или зарядному устройству и частично или полностью заряжен. Реле замыкается, ток течет во второй аккумулятор и заряжает его. Как только напряжение падает до 12,4 — 13,1 Вольт, реле разъединяет аккумуляторы и предотвращает их разрядку

РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

У каждого радиолюбителя, регулярно занимающегося конструированием электронных устройств, думаю, имеется дома регулируемый блок питания. Штука действительно удобная и полезная, без которого, испробовав его в действии, обходиться становится трудно. Действительно, нужно ли нам проверить, например светодиод, то потребуется точно выставлять его рабочее напряжение, так как при значительном превышении подаваемого напряжения на светодиод, последний может просто сгореть. Также и с цифровыми схемами, выставляем выходное напряжение по мультиметру 5 вольт, или любое другое нужное нам и вперед.

Многие начинающие радиолюбители, сначала собирают простой регулируемый блок питания, без регулировки выходного тока и защиты от короткого замыкания. Так было и со мной, лет 5 назад собрал простой БП с регулировкой только выходного напряжения от 0,6 до 11 вольт. Его схема приведена на рисунке ниже:

Но несколько месяцев назад решил провести апгрейд этого блока питания и дополнить его схему небольшой схемкой защиты от короткого замыкания. Эту схему нашел в одном из номеров журнала Радио. При более детальном изучении выяснилось, что схема во многом напоминает приведенную выше принципиальную схему, собранного мной ранее блока питания. При коротком замыкании в питаемой схеме светодиод индикации КЗ гаснет, сигнализируя об этом, и выходной ток становится равен 30 миллиампер. Было решено, взяв часть этой схемы дополнить свою, что и сделал. Оригинал, схему из журнала Радио, в которую входит дополнение, привожу на рисунке ниже:

На следующем рисунке показывается часть этой схемы, которую нужно будет собрать.

Номинал некоторых деталей, в частности резисторов R1 и R2, нужно пересчитать в сторону увеличения. Если у кого-то остались вопросы, куда подсоединять выходящие провода с этой схемы, приведу следующий рисунок:

Еще дополню, что в собираемой схеме, вне зависимости, будет это первая схема, или схема из журнала Радио необходимо поставить на выходе, между плюсом и минусом резистор 1 кОм. На схеме из журнала Радио это резистор R6. Дальше осталось протравить плату и собрать все вместе в корпусе блока питания. Зеркалить платы в программе Sprint Layout не нужно. Рисунок печатной платы защиты от короткого замыкания:

Примерно месяц назад мне попалась на глаза схема приставки регулятора выходного тока, которую можно было использовать совместно с этим блоком питания. Схему взял с этого сайта. Тогда собрал эту приставку в отдельном корпусе и решил подключать её по мере необходимости для зарядки аккумуляторов и тому подобных действий, где важен контроль выходного тока. Привожу схему приставки, транзистор кт3107 в ней заменил на кт361.

Но впоследствии пришла в голову мысль соединить, для удобства, все это в одном корпусе. Открыл корпус блока питания и посмотрел, места осталось маловато, переменный резистор не поместится. В схеме регулятора тока используется мощный переменный резистор, имеющий довольно большие габариты. Вот как он выглядит:

Тогда решил просто соединить оба корпуса на винты, сделав соединение между платами проводами. Также поставил тумблер на два положения: выход с регулируемым током и нерегулируемым. В первом случае, выход с основной платы блока питания соединялся с входом регулятора тока, а выход регулятора тока шел на зажимы на корпусе блока питания, а во втором случае, зажимы соединялись напрямую с выходом с основной платы блока питания. Коммутировалось все это шести контактным тумблером на 2 положения. Привожу рисунок печатной платы регулятора тока:

На рисунке печатной платы, R3.1 и R3.3 обозначены выводы переменного резистора первый и третий, считая слева. Если кто-то захочет повторить, привожу схему подключения тумблера для коммутации:

Печатные платы блока питания, схемы защиты и схемы регулировки тока прикрепил в архиве. Материал подготовил AKV.

Originally posted 2018-11-23 07:09:50. Republished by Blog Post Promoter

Подключение реле к Ардуино

Рассмотрим одноканальный модуль реле. Он имеет всего 3 контакта, подключаются они к Ардуино Uno следующим образом: GND – GND, VCC – +5V, In – 3. Вход реле – инвертирован, так что высокий уровень на In выключает катушку, а низкий – включает.

Светодиоды нужны для индикации – при загорании красного LED1 подается напряжение на реле, при загорании зеленого LED2 происходит замыкание. Когда включается микроконтроллер, транзистор закрыт. Для его открытия на базу нужен минус, подается при помощи функции digitalWrite(pin, LOW);. Транзистор открывается, протекает ток через цепь, реле срабатывает. Чтобы его выключить, на базу подается плюс при помощи digitalWrite(pin, HIGH);.

Схема подключения лампы и внешний вид макета представлены на рисунках.

О том, как можно писать скетч для реле в ардуино мы уже писали ранее.

Реле развязки с ограничением по току

При установке на носу катера подруливающего устройства или лебедки вдоль всего судна к основной аккумуляторной батарее приходится тянуть кабель. Сечение кабеля зависит от его длины и силы тока, и в данном случае составит 50-70 мм2. Если установить вспомогательный аккумулятор на носу, то он снизит затраты на кабель и уменьшит нагрузку на основную аккумуляторную батарею.

Вспомогательный аккумулятор необходимо заряжать. Для этого к нему подключают кабель от источника зарядки. Если вспомогательный аккумулятор не сможет поддерживать требуемое напряжение под нагрузкой, то нагрузка через кабели частично перераспределится на основную аккумуляторную батарею. Кабели от основного к вспомогательному аккумулятору должны быть на нее рассчитаны.

Автоматическое зарядное реле с ограничением по току Sterling Power CVSR. Прямоугольные выступы на корпусе реле — самовосстанавливающиеся полимерные предохранители. Предохранители допускают короткий всплеск тока, но нагреваются и увеличивают сопротивление, если сила тока не снижается. Падение напряжения на предохранителях увеличивается, реле «понимает», что устройство перегружено и размыкает цепь при безопасном токе 6 А. После того как предохранители остынут (через 5 минут), реле возвращается в рабочее состояние.

Для ограничения тока от основного к вспомогательному аккумулятору можно использовать реле. Если сила тока превышает номинал реле, сопротивление токоограничивающей цепи реле возрастет и уменьшит ток. После того как нагрузка спадет реле вернется к нормальному режиму работы. Благодаря реле сечение кабеля от основного к вспомогательному аккумулятору можно уменьшить до 16 или 25 мм2.

В чем особенности?

При создании твердотельного реле удалось исключить появление дуги или искр в процессе замыкания/размыкания контактной группы. В результате срок службы прибора увеличился в несколько раз. Для сравнения лучшие варианты стандартных (контактных) изделий выдерживают до 500 000 коммутаций. В рассматриваемых ТТР такие ограничения отсутствуют.

Стоимость твердотельных реле выше, но простейший расчет показывает выгоду их применения. Это обусловлено следующими факторами — экономией электроэнергии, продолжительным ресурсом работы (надежностью) и наличием управления с помощью микросхем.

Выбор достаточно широк, чтобы подобрать устройство с учетом поставленных задач и текущей стоимости. В продаже имеются как небольшие приборы для установки в бытовых цепях, так и мощные устройства, используемые для управления двигателями.

Как отмечалось ранее, ТТР отличаются по типу коммутируемого напряжения — они могут быть рассчитаны на постоянный или переменный I. Этот нюанс требуется учесть при выборе.

К особенностям твердотельных моделей стоит отнести чувствительность прибора к нагрузочным токам

Чтобы избежать такой проблемы в процессе эксплуатации, важно внимательно подойти к процессу монтажа и установить в цепи ключа защитные устройства

Кроме того, важно отдавать предпочтение ключам, имеющим рабочий ток в два или три раза превышающий коммутируемую нагрузку. Но и это не все

Для дополнительной защиты рекомендуется предусмотреть в схеме предохранители или автоматические выключатели (подойдет класс «В»).

Шаговые двигатели – типы, устройство и принцип работы, подключение и управление

Стабилизатор напряжения своими руками

Чтобы собрать все необходимые элементы, придется отправиться в магазин, однако некоторые детали можно попытаться сделать самостоятельно.

Изготовление трансформаторов

Это, в первую очередь, касается приборов Т1 и Т2. Чтобы изготовить Т1, мощность которого должна составлять 3 кВт, необходим магнитопровод с сечением 1, 87 см2, а также три проводника ПЭВ-2. Диаметр «первого из последних» должен составлять 0,12 мм (сечение — 0,064 мм2). Его используют для создания первичной обмотки, количество ее витков 8669. Остальные используют для других обмоток, диаметр обоих проводов — 0,185 мм. Количество витков тоже одинаково — по 552.

Альтернатива — использование пары готовых трансформаторов — ТПК-2-2x12В, их соединяют последовательно:

Трансформатор Т2 должен иметь мощность 6 кВт. Для его изготовления используют тороидальный магнитопровод. Для обмотки берут тот же ПЭВ-2, количество витков в этом случае — 455. Здесь делают 7 отводов. Для первых трех нужен провод с диаметром 3 мм. Оставшиеся 4 требуют шин сечением 18 мм2. Цель — предупреждение нагревания трансформатора. Отводы делают на 203, 232, 266, 305, 348 и 398, отсчет ведут снизу. Ток из сети обязан проходить через отвод на 266 витке.

Что потребуется купить еще?

Все остальные элементы необходимо приобрести в магазине. В набор входят:

симисторные оптроны MOC3041 — 7 деталей;
симисторы BTA41-800B — тоже семь;
по 2 диода DF005M (VD1 и VD2) и компаратора LM339N (для DA2, DA3);
стабилизатор КР1158ЕН6А (DA1), выключатель-предохранитель;
конденсаторы: 4 оксидных (для С1-3, С-5), столько же пленочных либо керамических (С4, С6-С8);
резисторы с разным процентом допуска: 7 штук С2-23 для R16-22 с 1%, 30 любых с 5%;
3 проволочных резистора для R13-14, R25 — СП5-2 либо СП5-3;
7 токоограничительных резисторов (16 мА) — для R41-47.

Стабилизатор КР1158ЕН6А монтируют на теплоотвод. В этом качестве используют алюминиевую пластину. Ее площадь более 15 см2. На нее же устанавливают симисторы. Все элементы можно монтировать на один теплоотвод, но он обязательно должен иметь довольно большую охлаждающую поверхность. Площадь ее как минимум 0,16 м2.

Еще потребуется покупка микросхемы КР1554ЛП5, она будет «исполнять обязанности» микроконтроллера. Необходимо приобрести 9 мигающих светодиодов, однако можно взять и обычные, выдающие яркий красный свет: например, АЛ307КМ или L1543SRC-Е. Трудностей с покупкой деталей обычно не бывает, а расходы на них можно считать разумным вложением средств, которые вскоре окупятся.

Недостатки предлагаемых рынком моделей ЭТ

В дешевых моделях отсутствует специальная защита от перегруза Несмотря на экономичную и хорошо отработанную схему блоки питания на ЭТ имеют целый ряд недостатков, к которым принято относить:

отсутствие в простейших китайских моделях специальной защиты от перегруза;
вызванная этим необходимость обязательной доработки схемы;
во многих рыночных образцах отсутствует входное фильтрующее устройство, что вынуждает добавлять в нее сглаживающий электролитический конденсатор (он ставится после «мощного» дросселя).

К перечисленным недостаткам обычно относят «жесткий» режим работы высоковольтных транзисторов, включенных по ключевой схеме.

При случайном замыкании по выходу (КЗ) эти элементы просто «сгорают», что приводит к необходимости срочного обновления всего электронного модуля. Нередко при этом выходит из строя и выпрямитель на полупроводниковых диодах, также нуждающийся в замене.

Импульсные реле или проходные выключатели

В длинных коридорах, на лестницах при подъеме с первого на второй этаж, в спальнях, очень удобно включать свет при входе, а выключать его совсем в другом месте (на выходе или возле кровати).

Везде в таких случаях электрики рекомендуют устанавливать проходные (маршевые) и перекрестные выключатели.

В чем же существенная разница между ними и импульсными реле? И почему все отказываются от выключателей?

Как выглядит схема подключения на проходных? Как правило, питание первых делом подводится к ответвительной коробке под потолком, а далее от нее к самим выключателям. Для монтажа применяется трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1.5мм2.

Чем больше переключателей вы будете ставить, тем больше проводов вам потребуется.

При монтаже проходных двухклавишников, у вас уже появляется 6 контактов, к каждому из которых нужно подвести провода.

А попробуйте такой пучок грамотно соединить в
распредкоробке? Не всякий электрик сразу разберется с такой схемой подключения.

При этом каждый из выключателей пропускает
непосредственно через себя весь ток нагрузки. А значит при коммутациях или коротком
замыкании, вполне возможно выгорание контактов.

Еще одной особенностью проходных является отсутствие фиксированного положения клавиши. Вы не можете по ее состоянию понять, включен выключатель или отключен, как это делается на одноклавишнике.

Это будет напрямую зависеть от других “собратьев”,
собранных в одну цепочку. Что не всегда удобно и требует привыкания.

Виды твердотельных реле

Выглядеть ТТР могут по-разному. Ниже на фото слаботочные реле

Такие релe используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения) малого тока и напряжения.

На ТТР строят также сразу готовые модули входов-выходов, которые используются в промышленной автоматике

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока. Такие реле используется в промышленности в блоках управления станков ЧПУ и других промышленных установках

Слева однофазное реле, справа трехфазное.

Если через коммутируемые контакты силовых реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегревались и не выходили из строя, их ставят на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Варианты управления мощностью в нагрузке

Сегодня выделяется два основных варианта управления мощностью. Рассмотрим каждый и них подробнее:

ФАЗОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ. Здесь выходной сигнал по I в нагрузке имеет вид синусоиды. Выходное напряжение устанавливается на уровне 10, 50 и 90 процентов. Преимущества такой схемы очевидны — плавность сигнала на выходе, возможность подключения разных типов нагрузки. Минус — наличие помех в процессе переключения.
УПРАВЛЕНИЕ С КОММУТАЦИЕЙ (В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕХОДА ЧЕРЕЗ НОЛЬ). Плюс метода управления в том, что в процессе работы твердотельного реле не создаются помехи, мешающие третьей гармонике в процессе включения. Из недостатков — ограниченность применения. Такая схема управления подходит для емкостной и резистивной нагрузки. Использование ее с высокоиндуктивной нагрузкой не рекомендуется.

Несмотря на более высокую цену, твердотельные реле постепенно вытеснят стандартные устройства с контактами. Это объясняется их надежностью, отсутствием шума, легкостью обслуживания и продолжительным сроком службы.

Имеющие недостатки не оказывают негативного влияния, если правильно подойти к выбору и установке прибора.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
микросхема для стабилизатора на 5В;
транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
термозависимый резистор 50 кОм;
светодиод;
электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

При помощи паяльника соберите вышеперечисленные детали на печатную плату, как показано на схеме выше.
После этого выведите измерительный орган для терморегулятора на открытое пространство, чтобы установить в нужную локацию.

Рис. 6. Выведите измерительный элемент

Установите переменный резистор на жесткий каркас и нанесите градуировку температурных режимов для настройки прибора.

Рис. 7. Установите регулятор на каркас и нанесите градуировку

На клеммник подключите шнур питания.

Подключите питающий шнур к клеммнику

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Это интересно: Как измерить силу тока в цепи постоянного и переменного тока

Вывод

Осуществление ремонтных работ, в данном случае, может производиться в домашних условиях. При этом, предполагается, что человек, осуществляющий данные манипуляции, будет хорошо знаком с подобной техникой, обладать навыками правильной пайки и некоторых знаний в электронике. Если человек этим не обладает, то целесообразнее будет обратиться к специалистам.

Подобных сервисных центров довольно много по Москве и Санкт-Петербургу. В частности, «Демал-Сервис», находящийся по адресу: г.Москва, ул. 1-я Владимирская, дом 41.

В Санкт-Петербурге находится сервисный центр самой компании, находящийся по адресу: ул. Черняковского, дом 15.

Ниже подборка рекомендованных к заказу стабилизаторов напряжения Ресанта

Описание и характеристики Цена Купить АСН-500/1-Ц

Мощность – 500 Вт

Мощность полная – 625 ВА

Тип – однофазный стабилизатор

Тип стабилизатора – электронный (релейный)

Выходное напряжение – 220 В

Мин. входное напряжение – 140 В

Макс. входное напряжение – 260 В

Тип установки – напольный

Гарантия – 12 мес.