اگر به بعضی از وسایل الکتریکی مانند سماور ، چای ساز،بخاری برقی، کولر گازی،پمپ آپ، آژیر و … در هنگام روشن و خاموش شدن اتوماتیک دقت کرده باشید ، صدای آرامی‌شبیه شکسته شدن قولنج از آن‌ها خواهید شنید. این صدا، صدای عمل کردن سوییچ یا همان رله (Relay) است که به گوش شما می‌رسد.
این کلید الکترونیکی یکی از پر کاربرد ترین قطعات موجود در مدار‌هایی است که دارای یک قسمت کنترلی الکترونیکی و یک سوییچ برای قطع وصل جریان برق با ولتاژ‌های بالا هستند. وسایل بسیار زیادی در زندگی روزمره ما از این قطعه استفاده می‌کنند. تقریبا همه پمپ‌های آبی که در آپارتمان‌ها و مجتمع‌ها به وفور یافت میشوند، چراغ‌های راهنمایی سر تقاطع‌ها ، لامپ‌های اتوماتیک در پارکینگ‌ها ، تایمر‌های چراغ‌های راهرو‌ها ، دزدگیر‌ها و تجیهزات حفاظتی ، سیستم استارت و برق داخلی خودرو‌ها، چراغ‌های تبلیغاتی نئون و چشمک زن، تابلو‌های حفاظتی برق،برخی از فیوز‌های الکترونیکی،لوازم خانگی نظیر یخچال،ماشین لباس شویی، ظرف شویی، سیستم‌های شوفاژ و پکیج و … همه از این قطعه استفاده می‌کنند.
رله (Relay) چیست ؟
کلید‌هایی که روی دیوار‌های محل زندگی شما نصب شده اند وظیفه قطع و وصل برق به لامپ‌های روشنایی را بر عهده دارند. حتما از خودتان می‌پرسید که جمله ای به این سادگی به چه درد شما می‌خورد ؟! حالا بیاید به شکل دیگری به همین کلید ساده نگاه کنیم . کلید‌ها یا همان سوییچ‌های روی دیوار‌های خانه شما ، با فشار دست شما تغییر وضعیت می‌دهند یعنی با فرمان دست شماست که کلید وصل و قطع می‌شود یا به عبارت دیگر کلید‌های روی دیوار‌های خانه شما “تحریک شونده با فرمان مکانیکی” هستند.
کلید‌ها می‌توانند با فرمان‌های مختلفی تحریک شوند. فشار مکانیکی ، نور ، لرزش و صد البته جریان الکتریکی ! وقتی فرمان یک کلید جریان الکتریکی است ، نام سوییچ یا رله (Relay) را برای کلید انتخاب می‌کنیم. هر رله دارای دو پایه “فرمان” است و وصل کردن یک ولتاژ معین (که توسط کارخانه سازنده رله معرفی می‌شود) به پایه‌های فرمان، رله تحریک خواهد کرد. با این کار رله از وضعیت اصلی یا نرمال،به وضعیت تحریک شده (Triggered) تغییر وضعیت خواهد داد. بلا فاصله بعد از قطع شدن برق از پایه‌های فرمان، رله به حالت نرمال یا طبیعی باز می‌گردد.برای مثال شما می‌توانید یک رله 5 ولتی را می‌توانید مستقیما با ولتاژ 5 ولتی تولید شده توسط یک میکرو کنترلر و یا برد آردوینو به دو سر فرمانش تحریک کنید.
در این مقاله ابتدا به معرفی این قطعه مهم و پرکاربرد و ساختار آن خواهیم پرداخت ، پس از آن در مورد چگونگی عملکرد این قطعه الکترونیکی صحبت خواهیم کرد و از مفهوم دیود هرزگرد و مفاهیم NO، NC و COM خواهیم گفت. در پایان به برخی از معایب و مزایای استفاده از این قطعه در عمل اشاره خواهیم داشت
رله‌ها چندین ساختار مختلف دارند. اما ساده ترین و پر کاربرد ترین نوع آن‌ها ، رله‌های SPDT هستند. این حروف مخفف عبارت تک قطبی دو خروجی (Single Pole Double Throw) است . به این معنا که این نوع رله‌ها یک قسمت فرمان (متشکل از دو پایه) و 5 پایه دارند. دو پایه برای فرمان (مدار فرمان) و سه پایه برای خروجی (مدار قدرت) . پایه‌های خروجی به سه پایه مشترک (COM) ، به صورت نرمال باز (Normally Open) یا NO و به صورت نرمال بسته (Normally Close) یا NC تقسیم میشوند.این قطعه معمولا یا به شکل یک مکعب پلاستیکی مات یا شفاف و یا یک استوانه در بازار موجود است.
یک رله موجود در بازار با مدار فرمان 12 ولتی
رله‌ها چگونه کار می‌کنند ؟
نماد شماتیکی یک رله در حالت نرمال
یک رله که به هیچ جایی وصل نیست را در نظر بگیرید. این حالت ، همان حالت نرمال است. در این حالت یک تکه آهن ارتجایی از که به پایه COM لحیم شده است، با پایه NC برخورد دارد. پس پایه‌های COM و NC در حالت نرمال به هم وصل هستند.
مدار فرمان یک سیم پیچ است که با وصل کردن ولتاژ به دو پایه فرمان و جاری شدن جریان الکتریکی در آن، تبدیل به آهنربا می‌شود. وقتی سیم پیچ تبدیل به آهنربا شد، رله از حالت نرمال خارج شده و تحریک می‌شود.
با ایجاد شدن میدان مغناطیسی ،تکه آهنی که COM را به NC وصل کرده بود به سمت آهنربا جذب می‌شود و به همین دلیل از NC جدا شده و به سمت آهنربا خم می‌شود ، طراحی این قطعه به گونه ای است که تکه آهن در زمان جذب به سمت آهنربا به پایه NO برخورد کرده و مادامی‌که میدان مغناطیسی برقرار است به پایانه NO فشار داده شود. پس می‌توان گفت در زمان تحریک شدن، پایه COM از NC قطع می‌شود و به NO وصل می‌گردد.
وصل کردن ولتاژ به دو پایه فرمان و تحریک کردن رله
با قطع شدن ولتاژ از پایه‌های فرمان ، میدان مغناطیسی هم از بین می‌رود و همه چیز به شکل نرمال باز می‌گردد. شاید حالا بهتر فهمیده باشید که چرا نام پایه‌ها مشترک ، به صورت نرمال بسته و به صورت نرمال باز است !
چرا این همه درد سر ؟
لابد از خود می‌پرسید چرا باید پایه‌های COM و NO و NC وجود داشته باشند ؟ جواب سوال شما در نحوه به کار گرفتن این قطعه است.
رله هم همانند همه کلید‌های الکتریکی دیگر است و در سر راه سیم فاز (یا قطب مثبت در برق مستقیم) قرار می‌گیرد . برای این که یک وسیله الکتریکی را با این کلید خاموش و روش کنید ، سیم نول برق شهر (یا منفی برق مستقیم) را مستقیما به وسیله الکتریکی متصل می‌کنید. سپس سیم فاز را به پایه COM متصل کرده و یک سیم به عنوان رابط فاز از پایه NO یا NC به وسیله برقی خود خواهید کشید. نکته دقیقا در همینجاست :
- اگر بخواهید با وصل شدن ولتاژ به پایه‌های فرمان، وسیله برقی شما روشن شود باید سیم رابط فاز را از NO به وسیله برقی خود ببرید. (فرمان مستقیم)
- اگر بخواهید با وصل شدن ولتاژ به پایه‌های فرمان، وسیله برقی شما خاموش شود باید سیم رابط فاز را از NC به وسیله برقی خود ببرید. (فرمان معکوس یا NOT)
این یک ویژگی بسیار کاربردی است که در کلید‌های دستی از آن محرومید !
دیود هرزگرد در استفاده از رله‌ها
رله‌ها به نظر اختراع هوشمندانه ای می‌آیند. اما در کاربرد آن‌ها یک مشکل وجود دارد. وقتی که ولتاژ فرمان قطع می‌شود و رله خاموش می‌شود (به حالت نرمال بر می‌گردد) ، یک تغییر سریع در ولتاژ سیم پیچ اتفاق می‌افتد که بر اساس قوانین فیزیک الکتریسیته (قوانین سلف‌ها و سیم پیچ‌ها) باعث تولید یک ولتاژ در جهت مخالفت با این قطع یکباره جریان برق می‌شود. (سیم پیچ درون رله هم نوعی سلف است). این پدیده فیزیکی باعث ایجاد شدن یک جریان لحظه ای در خلاف جهت جریان ابتدایی درون سیم پیچ می‌شود. این جریان ایجاد شده توسط سیم پیچ می‌تواند به مدار‌های دیگری که به دو پایه فرمان ارتباط دارند صدمه جدی وارد کند. برای همین یک دیود به نام دیود هرز گرد در دو سر مدار فرمان و به شکل برعکس (Reverse Bias) قرار می‌دهند که این جریان را در خود رله مصرف کند و از خروج جریان از رله جلوگیری کند.
روش صحیح اتصال دیود هرزگز به پایه‌های فرمان
مزایا و معایب رله‌ها:
- اگر می‌خواهید جریان برق کم توان با ولتاژ‌های کم و جریان‌های چند میلی آمپری را قطع و وصل کنید نیازی به رله ندارید و می‌توانید از خاصیت سوییچی ترانزیستور‌ها استفاده کنید.
- به دلیل ماهیت مغناطیسی رله ، قسمت قدرت با جریان‌های بالا را نسبت به مدار الکترونیکی فرمان ایزوله می‌کنند که برای محافظت از مدار بسیار مناسب است.
- رله‌ها می‌توانند با توجه به طراحی خود تا چند ده آمپر را تحمل کنند و در این مورد از ترانزیستور‌ها مقرون به صرفه تر خواهند بود.
- رله‌ها قطعات کندی هستند به این معنا که نمی‌توانند با فرکانس بالا برق را قطع و وصل کنند. پس اگر می‌خواهید هزاران یا ملیون‌ها بار در ثانیه برق را قطع و وصل کنید (فرکانس‌های بالا چند کیلو هرتز یا مگاهرتز) نمی‌توانید از رله استفاده کنید. در این مواقع می‌توانید از خاصیت سوییچینگ ترانزیستور‌ها استفاده کنید.
- در هنگام حرکت تغییر وضعیت در رله،ممکن است جرقه تولید شود . از این قطعه نباید در محیط‌های دارای گاز‌های مشتعل شونده و مواد شیمیایی منفجره یا حساس به الکتریسیته استفاده کرد.
- برخی اوقات با رله‌هایی برخورد می‌کنید که ولتاژ فرمان آن‌ها بیش از این است که بتوان آن‌ها را مستقیما با میکرو کنترلر روشن کرد (برای مثال رله‌های 12 ولتی یا 25 ولتی) در این مواقع می‌توانید از مدار زیر برای تحریک رله‌ها استفاده کنید :
تحریک رله‌های با ولتاژ فرمان بالا نظیر 12 ولت با استفاده از ترانزیستور
در این مدار خروجی میکرو کنترلر به پایه بیس ترانزیستور وصل می‌شود.
سلام مهندس،نحوه سرویس رگولاتور لواتو پراید مدل94روتوضیح میدین؟