Руководство по автомобильным реле

обзор

Что такое реле?

реле по сути, это переключатель, который работает электрически, а не механически. Хотя существуют различные конструкции реле, наиболее часто встречающиеся в низковольтных автомобильных и морских применениях - это электромеханические реле, которые работают, активируя электромагнит, чтобы тянуть набор контактов, чтобы создать или разорвать цепь. Они широко используются в электрических системах транспортных средств.

Почему я могу использовать реле?

Существует несколько причин, по которым вы можете или должны использовать реле:

Переключение цепи высокого тока с использованием цепи низкого тока

Это наиболее распространенная причина, которая полезна, когда встроенный коммутатор или существующая схема не способны справиться с требуемым током. Например, если вы хотите установить некоторые мощные рабочие фары, которые идут вместе с фарами, но есть риск, что они превысят мощность существующего станка.

Проводка и коммутаторы с высокой токовой емкостью стоят дороже, чем версии с меньшей токовой емкостью, поэтому при использовании реле потребность в более дорогих компонентах сводится к минимуму.

Активация более одной цепи от одного входа

Вы можете использовать один вход от одной части электрической системы (например, выход центрального замка, ручной переключатель и т. Д.), Чтобы активировать одно или несколько реле, которые затем замыкают одну или несколько других цепей и, таким образом, выполняют несколько функций из одного входного сигнала.

Выполнение логических функций

Электромагнитные реле могут быть применены к некоторым довольно умным (и сложным) приложениям, когда они подключены для выполнения логических операций на основе определенных входов (например, включение или отключение выхода + 12 В от мгновенный ввод , мигает альтернативный левый и правый свет и т. д.). Хотя эти логические функции были заменены электронные модули для OEM-проектов все еще может быть полезно, увлекательно и зачастую более экономично использовать реле для их выполнения в некоторых проектах послепродажного обслуживания (особенно там, где у вас есть заказное приложение).

Примечание: в этой статье мы сосредоточимся на мини ISO или «стандартных» реле, которые имеют 1 "кубический корпус и чаще всего используются в электрических системах транспортных средств.

Строительство и эксплуатация

Внутри реле

Вот как выглядит внутренняя часть мини-реле ISO:

Медная катушка вокруг железного сердечника (электромагнита) удерживается в раме или «хомуте», от которого крепится арматура. Один конец якоря соединен с натяжной пружиной, которая тянет другой конец якоря вверх. Это реле в обесточенном состоянии или «в состоянии покоя» без подачи напряжения. Плетеный соединительный ремень обеспечивает хорошее электрическое соединение между якорем и желтком, а не полагается только на контакт между точкой поворота якоря. Катушка и контакт (или контакты) затем подключаются к различным клеммам снаружи корпуса реле.

Как они работают

Когда на катушку подается напряжение, вокруг нее создается магнитное поле, которое притягивает шарнирную арматуру к контакту. Это завершает цепь «высокого» тока между клеммами, и реле считается под напряжением. Когда напряжение снимается с клеммы катушки, пружина возвращает якорь обратно в положение «покоя» и разрывает цепь между клеммами. Таким образом, подавая или отключая питание катушки (слаботочная цепь), мы включаем или выключаем сильноточную цепь.

Примечание. Важно понимать, что цепь катушки и токонесущая (или коммутируемая) цепь электрически изолированы друг от друга в реле. Цепь катушки просто включает цепь высокого тока.

Следующая упрощенная принципиальная схема часто используется, чтобы легко понять, как работает реле:

Терминология реле

Мини-реле ISO, на которое мы смотрели выше, имеет 4 контакта (или клеммы) на корпусе и называется сделать и сломать реле, потому что имеется одна сильноточная цепь и контакт, который либо разомкнут, либо замкнут, в зависимости от того, находится ли реле в состоянии покоя или находится под напряжением. Если контакт размыкается с реле в состоянии покоя, то реле называется нормально разомкнутым (НО), а если контакт замкнут с реле в состоянии покоя, то реле называется нормально замкнутым (NC). Нормально открытые реле являются более распространенным типом.

Мини-реле ISO с двумя цепями, одна из которых замкнута, когда реле находится в состоянии покоя, а другая - замкнута, когда реле находится под напряжением, имеет 5 контактов на корпусе и называется переключение реле. У них есть два контакта, связанных с общим терминалом.

Реле замыкания и размыкания также известны как однополюсные однополюсные (SPST), а переключающие реле - однополюсные двухтактные (SPDT). Это основано на стандартной терминологии коммутатора. Существуют и другие конфигурации контактов, которые обсуждаются ниже, но чаще всего используются реле замыкания, размыкания и переключения.

Соглашение о нумерации терминалов

Нумерация клемм на корпусе реле взята из стандарта DIN 72552, который является немецким стандартом автомобильной промышленности, который получил широкое распространение и присваивает цифровой код различным типам электрических клемм, обнаруживаемых в транспортных средствах. Клеммы на внешней стороне 4 или 5-контактного мини-реле обозначены цифрами, как показано ниже:

Клеммы на внешней стороне 4 или 5-контактного мини-реле обозначены цифрами, как показано ниже:

Номер терминала / пин

Соединение

85 Катушка 86 Катушка 87 Нормально разомкнута (NO) 87a Нормально замкнута (NC) - отсутствует на 4-контактных реле 30 Общее подключение к клеммам NO и NC

Согласно DIN 72552 катушка должна быть подана с +12 В на клемму 86 и заземлена через клемму 85, однако на практике не имеет значения, каким образом они подключены, если вы не используете реле со встроенным диодом (см. Дополнительную информацию на диоды ниже).

Совет: вы можете использовать переключающее реле вместо реле замыкания и размыкания, просто оставив клемму NO или NC отключенной (в зависимости от того, хотите ли вы, чтобы цепь была замкнута или отключена при подаче питания на реле).

Расположение терминала

Автомобильные мини-реле ISO, которые мы рассматривали выше, как правило, доступны в двух типах расположения выводов, обозначенных как тип A и тип B. Эти схемы показаны на двух 5-контактных реле ниже (контакт 87a отсутствует на 4-контактных реле):

Эти схемы показаны на двух 5-контактных реле ниже (контакт 87a отсутствует на 4-контактных реле):

Вы заметите, что на макете типа B контакты 86 и 30 поменялись местами по сравнению с макетом типа А. Возможно, с компоновкой типа B легче работать, поскольку подключенные клеммы находятся в линии, что упрощает визуализацию проводки. Если вам необходимо заменить реле, убедитесь, что вы используете его с той же схемой расположения клемм, что легко пропустить, если вы не знаете о разнице.

Размеры терминала

Ширина клемм, используемых на 4- и 5-контактных реле, почти всегда равна 6,3 мм, однако некоторые более специализированные реле могут иметь ширину клемм 2,8 мм, 4,8 мм и 9,5 мм. Клеммы шириной 9,5 мм, как правило, используются для приложений с более высокой мощностью (например, для активации соленоида стартера), а клеммы меньшего размера, как правило, используются для сигнализации электроники, где требуются только очень низкие токи. Все ширины будут совместимы со стандартом клеммы с внутренним лезвием соответствующих размеров.

Маркировка корпуса реле

Реле могут выглядеть очень похожими снаружи, поэтому на них обычно изображены принципиальная схема, номинальное напряжение, номинальный ток и номера клемм, чтобы идентифицировать их.

Здесь показаны основные внутренние цепи (включая любые диоды, резисторы и т. Д.) И расположение клемм для облегчения подключения.

Рабочее напряжение катушки и сильноточные цепи. Обычно 12 В для пассажирских транспортных средств и малых судов, но также доступно 6 В для более старых транспортных средств и 24 В для коммерческих применений (как автомобильных, так и морских).

Это допустимая нагрузка по току цепи (ов) с высоким током, которая обычно составляет от 25 до 40 А, однако иногда она отображается в виде двойного номинала на переключающих реле, например, 30/40 А. В случае двойных номиналов нормально замкнутый контур является нижним из двух, поэтому 30А / 40А, NC / NO для приведенного примера. Потребляемый ток катушки обычно не показан, но обычно составляет 150-200 мА с соответствующим сопротивлением катушки около 80-60 Вт.

Совет: Знание сопротивления катушки полезно при проверке реле на неисправность с помощью мультиметра. Очень высокое сопротивление показаний разомкнутой цепи может указывать на поврежденную катушку.

Числа 85, 86, 30, 87 и 87a (или другие числа для различных конфигураций реле) обычно отливаются в пластмассу рядом с каждым контактом и также показаны на принципиальной схеме.

Конфигурации и типы реле

В дополнение к базовым конфигурациям изготовления, разрыва и переключения, приведенным выше, реле ISO доступны в ряде других распространенных конфигураций, которые описаны в таблице ниже:

конфигурация

Принципиальная схема *

Описание Сделать и сломать реле Описание Сделать и сломать реле

Самая простая форма реле. Цепь между клеммами 30 и 87 выполняется при подаче напряжения на реле и размыкается при отключении питания, известном как NO (или наоборот для реле NC). Реле переключения Самая простая форма реле Две цепи (клеммы 87 и 87а) имеют общую клемму (30). Когда реле находится в состоянии покоя, 87а подключено к 30, и когда реле включено, 87 становится подключенным к 30 (но никогда оба одновременно). Реле с двойным выходом

Клемма 87 соединена с контактом № 87b, дающим двойные выходы от одного NO-контакта

Реле с двойным контактом

Реле с двойным контактом

Якорь соприкасается с клеммой 87 и (в данном случае) 87b одновременно, когда на катушку подается напряжение, создавая двойной выход NO

Реле со встроенным предохранителем

Лезвие или керамический предохранитель подключены между клеммой 30 и контактом NO, обеспечивая встроенную защиту для цепи высокого тока. Предохранитель обычно монтируется в держателе, отформованном как часть корпуса реле, поэтому его можно заменить, если он перегорит.

Реле с диодом через катушку

Реле с диодом через катушку

Когда напряжение снимается с клемм 85/86 и катушка обесточивается, магнитное поле, которое было создано вокруг катушки, быстро разрушается. Этот коллапс вызывает напряжение на катушке в направлении, противоположном напряжению, которое ее создало (+ 12 В), и поскольку коллапс является настолько быстрым, генерируемые напряжения могут составлять порядка нескольких сотен вольт (хотя ток очень низкий).

Эти высокие напряжения могут повредить чувствительные электронные устройства перед входом питания катушки + 12 В, такие как модули управления в системах сигнализации, и, поскольку принято подавать слаботочные выходные сигналы тревоги для подачи питания на катушки реле, повреждение оборудования представляет собой реальную опасность.

Использование реле с диодом через катушку может предотвратить это повреждение, поглощая пики высокого напряжения и рассеивая их в цепи катушки / диода (это называется диодом блокировки или гашения). Диод всегда будет установлен в реле так, чтобы полоска на корпусе диода была обращена к клемме 86 (с обратным смещением), и важно, чтобы к этой клемме подключалось +12 В , а не 85 (согласно стандарту DIN), иначе диод мог бы быть повреждены.

Реле с резистором через катушку

Резистор высокого значения выполняет функцию, аналогичную функции диода в предыдущей конфигурации, поглощая пики высокого напряжения, создаваемые сжатым магнитным полем при обесточивании катушки. Недостаток резистора заключается в том, что он позволяет протекать небольшому току при нормальной работе реле (в отличие от диода) и не так эффективен, как диод, для подавления скачков напряжения, но он менее подвержен случайному повреждению, поскольку резисторы не чувствителен к полярности (т.е. не имеет значения, подключено ли + 12 В к клемме 85 или 86).

* Все схемы показаны с реле в состоянии покоя (обесточены)

Микро реле

ISO микро реле Как следует из названия, они меньше, чем мини-реле ISO, и предназначены для использования в приложениях, где пространство стоит дорого. Они имеют прямоугольное сечение и уже, чем мини-реле с немного другой схемой расположения выводов, и, как правило, доступны в конфигурациях «сделай и сломай» и «переключай», с диодами подавления и без них.

Кроме того, нумерация терминалов отличается, используя 1, 2, 3, 4 и 5 вместо 30, 85, 86, 87 и 87a.

Номер терминала и пин-код и размер

Соединение

1 - 4,8 мм Катушка 2 - 4,8 мм Катушка 3 - 6,3 мм Общее соединение с клеммами NO и NC 4 - 4,8 мм Нормально закрыто (NC) - отсутствует на 4-контактных реле 5 - 6,3 мм Нормально открыто (НЕТ)

Более сложные типы реле

Существуют и другие конструкции реле, которые используются для более сложных применений в системах транспортных средств. Они по-прежнему основаны на принципе переключения цепей с большим током с использованием цепей с меньшим током, но часто объединяют это с электроникой для выполнения специальных функций: Вот некоторые примеры:

Реле свечей накаливания - подайте питание на свечи накаливания в дизельном двигателе в течение заданного промежутка времени, используя положение переключателя зажигания или другой вход для включения реле.
Реле впрыска топлива - обеспечивают электропитание топливно-активированных топливных форсунок в бензиновом двигателе в течение различного времени на основании сигналов от блока управления двигателем автомобиля (ECU).
Реле времени - например, в цепи обогреваемого заднего стекла, где реле должно быть под напряжением за несколько минут до выключения.
Проблесковые реле / блоки - используется для управления индикаторами и сигнальными лампами опасности и использует электронику для контроля времени размыкания и замыкания контактов, а не традиционную биметаллическую полосу.

Эти более сложные реле могут иметь до 9 контактов разных размеров. Это увеличение количества клемм по сравнению со стандартными 4 или 5 в более простых реле часто необходимо, поскольку для встроенной электроники могут потребоваться дополнительные соединения (например, входы от датчиков или ECU и выходы на световые индикаторы или ECU).

Пример схемы подключения реле

На следующих схемах показаны некоторые распространенные схемы подключения реле, в которых используются 4-контактные мини-реле ISO.

1. Добавьтедальний свет фар дальнего света фар

Эта простая схема использует подачу питания на лампу дальнего света фар в качестве триггера для включения реле. Сильноточная цепь в этом реле подает питание на лампу дальнего света, поэтому каждый раз, когда выбирается дальний свет фар, на катушку подается питание, и огни дальнего света работают. Примечание. Важно, чтобы новый источник питания для фар включался надлежащим образом (см. Наш Центр знаний e руководство по фьюзингу )

Наш Центр знаний e руководство по фьюзингу )

Клемма 86 - Подключите кабель питания +12 В к лампе дальнего света фар (достигается путем сращивания в оригинальном станке).

Клемма 85 - Подключите к подходящей точке заземления на шасси автомобиля.

Клемма 30 - Подключение к питанию + 12 В от батареи.

Клемма 87 - Подключите к клемме + 12 В лампочки дальнего света или фонаря дальнего света.

Совет: Рекомендуется использовать отдельное реле для фар правого и левого света и включать их независимо от левой и правой главных балок. Таким образом, если реле с одной стороны выходит из строя, дальний свет с другой стороны все равно будет работать.

2Добавление зуммера, который предупреждает, когда вы выключили фары

Эта схема предназначена для предупреждения о том, что вы оставили свет включенным, активируя зуммер при открытии двери водителя. Катушка реле питается от кабеля питания фары, поэтому на нее подается напряжение +12 В только при включенном переключателе фар. Если фары включены и дверь водителя открыта, дверной выключатель замыкает цепь катушки, которая замыкает цепь «сильного тока» на предупреждающий зуммер. Обратите внимание, что в этом случае ток потребления аварийного сигнала / зуммера r будет очень низким, поэтому он может питаться от того же источника питания + 12 В, который используется для катушки.

Сигнальная лампа может быть легко добавлена параллельно или использована вместо зуммера.

Клемма 86 - Подключите к источнику питания +12 В к фарам (достигается путем соединения в оригинальном станке). Также подключается параллельно к клемме 30.

Клемма 85 - Подключите к выключателю двери со стороны водителя.

Клемма 30 - подключена к клемме 86.

Клемма 87 - Подключение к клемме + 12 В предупреждающий зуммер а затем подключите клемму предупреждающего зуммера -ve к земле.

3. Добавление скрытогопереключателя,который необходимо нажать, чтобы запустить автомобиль.

Это небольшая хитрая схема, включающая два реле и мгновенный переключатель, и она больше похожа на «логическую» схему, чем схема, используемая для переключения большого тока с низким током. Как только ключ зажигания находится в положении IGN, вы нажимаете и отпускаете мгновенный переключатель, а затем поворачиваете ключ в положение START и запускаете двигатель в обычном режиме.

Нажатие кнопки кратковременно подает питание на катушку реле 1, которое подает + 12 В от клеммы 87 и в клемму 86. Это приводит к тому, что катушка остается под напряжением после отпускания кнопки (обратите внимание, что, пока кнопка нажата, между клеммами 0 В) 8 6 и 8 7). Клемма 87 также посылает питание на катушку реле 2, которое обеспечивает подключение соленоида стартера, готовое к повороту ключа в положение СТАРТ. Когда зажигание выключено, питание на катушку реле 1 отключается, что приводит к отключению питания катушки в реле 2 и разрыву цепи соленоида стартера, поэтому двигатель не может быть снова запущен без прохождения описанной выше процедуры. Мгновенный выключатель может быть установлен вне поля зрения и действует как простое защитное устройство блокировки стартера.