Для долгой службы: миниатюрные сигнальные реле IM и P2

27 марта 2014

В свете продолжающегося бурного развития телекоммуникационных технологий миниатюрные сигнальные электромеханические реле не теряют своей актуальности. TE Connectivity – один из мировых лидеров в производстве электромеханических реле самого различного назначения,- уделяет пристальное внимание этому направлению. Серии миниатюрных реле IM и P2 отлично зарекомендовали себя в самых разнообразных областях электроники, в частности, телекоммуникационном оборудовании, медицинских, измерительных и бытовых приборах.

Казалось бы, реле – далеко не новое устройство, на рынке огромное количество вариантов и производителей. На первый взгляд, все реле очень близки по исполнению и параметрам. Даже реле последнего, четвертого, поколения уже оформлены как промышленный стандарт (определены размеры, расположение выводов, ресурс, параметры коммутации и т.д.). Почему же так важен выбор производителя? Потому что в бесконечной гонке за миниатюризацией, долей рынка и стоимостью конечной продукции, только сильнейшие могут поддерживать на высоком уровне и качество продукции, и бесперебойность поставок, а также предоставлять полную техническую поддержку, образцы и т.д.

Рис. 1. История развития сигнальных реле AXICOM

Одним из крупнейших и авторитетнейших производителей сигнальных реле является компания AXICOM, которая входит в состав концерна TE Connectivity (бывший Tyco Electronics). Использование сигнальных реле TE Connectivity дает целый ряд преимуществ:

• Высочайшее качество продукции, основанное на долгой истории и сложившейся культуре производства (рисунок 1). Компания AXICOM начала производство реле в шестидесятые годы и выпускала реле всех четырех поколений. Интересным является тот факт, что помимо выпуска современных реле четвертого поколения, продолжается выпуск реле второго (MT2, D2n, MT4) и третьего поколения (FX2, P2, FP2, FT2 и FU2). Это говорит о ширине распространения этих компонентов, их надежности и доверии потребителей.
• Надежность поставок и качество продукции подтверждено множеством именитых потребителей, среди которых – такие знаменитые компании как Alcatel, BOSCH, Canon, Cisco, Fujitsu, Huawei, Hewlett-Packard, Honeywell, IBM, LG, Motorola, NEC, Nokia, Samsung, Thomson и многие другие [3].
• TE Connectivity предоставляет широчайшую номенклатуру современных реле с различными типами конфигурации контактных групп, различными магнитными системами, параметрами катушек и т.д.
• Компания обеспечивает полноту предоставляемой информации. Помимо подробного описания технических характеристик, предоставляется и дополнительная информация: чертежи корпусов, рекомендованные посадочные места, рекомендации по пайке и монтажу.
• Продукция доступна на Российском рынке.

Сигнальные реле производства компании TE Connectivity нашли свое применение в самых разных областях:

• телекоммуникационное оборудование (IP-телефония, ADSL-модемы, сетевые терминалы, системы доступа и передачи данных);
• промышленная автоматика (электроавтоматика станков, системы управления приводами и др.);
• испытательное оборудование (термокамеры, вибростенды, контрольно-проверочная аппаратура и др.);
• измерительное оборудование (осциллографы, измерители импеданса и др.);
• системы сигнализации и оповещения, системы «Умный дом»;
• бытовая электроника;
• медицинское оборудование;
• автомобильная электроника.

Анализ параметров сигнальных реле

Область применения накладывает особые требования к характеристикам компонентов. Рассмотрим наиболее важные параметры сигнальных реле.

Выбор сигнального реле не должен быть поверхностным. Часто недостаточно просто ознакомиться с электрическими параметрами контактной группы и катушки управления. Важно также учитывать частотные характеристики, срок службы, условия эксплуатации. Более того, необходимо помнить о ряде особенностей, таких, например, как термоэлектрический потенциал и дребезг контактов. Поверхностное и безответственное отношение к, казалось бы, малозначительным нюансам может обернуться серьезными неприятностями на стадии серийного производства и эксплуатации. Рассмотрим некоторые особенности сигнальных реле.

Конфигурация контактной группы и магнитная система реле. Главной функцией реле является коммутация сигналов. Тип этой коммутации зависит от конфигурации контактной группы и магнитной системы реле. Существует большое количество различных конфигураций [4]. Однако наиболее распространенными являются однополюсные и двухполюсные реле с моностабильной или бистабильной магнитной системой (рисунок 2).

Рис. 2. Распространенные конфигурации контактных групп реле

В моностабильных реле переключение контактов из нормального состояния происходит только при возбуждении катушки током строго заданной полярности. При снятии напряжения с катушки контакты возвращаются в исходное положение.

Иной принцип работы имеют реле с бистабильной магнитной системой. В них переключение происходит не потенциальным, а импульсным сигналом, поданным на катушку. Так, например, при подаче импульса прямой полярности (сигнал SET) контакты нормально открытого бистабильного реле замыкаются. При подаче импульса обратной полярности (сигнал RESET) контакты размыкаются.

Бистабильные реле имеют два важных преимущества: они не потребляют статической мощности, так как управляются импульсными сигналами, и, кроме того, они защищены от переключений при исчезновении питающих напряжений. Впрочем, стоит помнить, что при сильных вибрациях контакты могут произвольно переключиться, именно поэтому производители настоятельно рекомендуют производить принудительный сброс подачей сигнала RESET/SET перед началом эксплуатации.

Большая часть бистабильных реле может управляться и статическими сигналами, но постоянное возбуждение катушки не всегда рекомендуется. Более подробно о допустимости статического управления необходимо узнавать в документации на конкретный компонент.

Частотные характеристики. Сигнальные реле имеют повышенное быстродействие, по сравнению с силовыми реле. Это может быть важным преимуществом в ряде приложений. Однако, чтобы избегать неприятностей, необходимо помнить о ряде особенностей (рисунок 3).

Рис. 3. Процесс включения и выключения реле

Во-первых, катушка реле имеет собственную индуктивность. Это значит, что переключения не происходят мгновенно. Для характеристики переключений приводят такие параметры, как время включения (мс) и время выключения (мс).

Во-вторых, неизбежным злом при переключении является дребезг – многочисленное замыкание и размыкание контактов. Этот процесс характеризуется временем дребезга (мс), которое приводятся в документации ответственных производителей.

Как видно на рисунке 3, время включения/отпускания не учитывает времени на дребезг.

Определив производителя и требования к сигнальным реле, можно произвести выбор конкретного компонента. Серии сигнальных реле P2 и IM производства TE Connectivity имеют отличные электрические характеристики и предоставляют широкий ассортимент наименований, отличающихся конфигурацией контактных групп, параметрами катушек и типом монтажа.

Схема реле с управлением одной кнопкой

Эта схема представляет собой аналог кнопки с фиксацией. Вся конструкция очень проста и реализована на самом реле и одном транзисторе. При первом нажатии на кнопку транзистор открывается током разряда конденсатора, реле замыкается и блокируется по базовой цепи транзистора своими же контактами. Конденсатор при этом отключается от питания и, если отпустить кнопку, быстро разряжается через диод и резистор. Если теперь нажать на кнопку вторично, то транзистор запрется и отключит реле. Естественно, реле должно иметь вторую пару контактов.

Правда если надо таким образом управлять включением сетевого питания, то возникает проблема, заключающаяся в том, что в начале схема обесточена. В телевизорах при включении их от пульта или в компьютерах с корпусами АТХ это решается тем, что при подключении шнура питания подобная схема сразу получает питание, а уж включать основное питание будем позже. Что касается твердотельных реле – информация по ним находится в этой статье.

Сигнальные реле серии P2

Реле серии P2 являются стандартными телекоммуникационными реле и полностью соответствуют установившемуся промышленному стандарту. Эти реле применяются в автомобильных CAN-устройствах, Hi-Fi-оборудовании, медицинской и измерительной технике, отвечают требованиям стандартов для оборудования 3G telecom.

Эти реле выполнены с конфигурацией контактов 2 FORM C и выпускаются в трех версиях (рисунок 4): моностабильной, бистабильной с одной катушкой и бистабильной с двумя катушками. В версии с двумя катушками каждая из них может использоваться независимо.

Рис. 4. Версии исполнения магнитной системы реле серии P2

Реле способны коммутировать нагрузку до 2 А при напряжении до 220 В (DC) и 250 В (AC) (таблица 1). Коммутируемая мощность составляет 60 Вт, что является стандартным значением.

Таблица 1. Параметры сигнальных реле серии P2

Существует широкий выбор катушек управления с номинальным напряжением 3…24 В и мощностью управления 140 мВт. Бистабильная версия с одной катушкой имеет мощность управления 70 мВт.

Серия P2 выпускается в трех вариантах исполнения выводов (рисунок 5) – как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Рис. 5. Варианты исполнения выводов реле серии P2

Наиболее распространенные исполнения реле серии P2 поддерживаются на складе официального дистрибьютора TE Connectivity компании КОМПЭЛ (таблица 2).

Таблица 2. Складские позиции реле серии P2

Выбрать подходящее реле из серии P2 достаточно просто благодаря широкой номенклатуре изделий. Более современными являются реле серии IM.

Принцип действия

По существу реле – это электромагнит. Когда на катушку подается управляющее напряжение, то стержень притягивает якорь, производя, таким образом, переключение цепи.

Реле бывают трех видов:

• с нормально замкнутыми контактами;
• с нормально разомкнутыми;
• перекидывающиеся.

При подаче управляющего сигнала на устройство с нормально замкнутыми коннекторами, они размыкаются, при отсутствии сигнала замыкаются. У реле с разомкнутыми коннекторами все наоборот. Напряжение на обмотке присутствует, клеммы замыкаются, отсутствует – размыкается. В перекидывающихся моделях имеется две группы коннекторов, одни нормально замкнутые, другие нормально разомкнутые. У них имеется общая клемма. При подаче тока на обмотку контакты переключаются с одного положения на другое.

Сигнальные реле серии IM

Реле серии IM представляют собой последнее, четвертое поколение сигнальных реле. Главным их преимуществом являются миниатюрные габариты и улучшенные параметры изоляции и быстродействия. Реле серии IM применяются в системах связи и телекоммуникации, офисном, медицинском оборудовании, сфере автоматизации и сигнализации, в контрольно-измерительной технике и маломощной интерфейсной схемотехнике, бытовой электронике и др. Данный вид используется в аппаратуре с минимальным потреблением энергии в режиме StandBy. Реле этой серии отвечают требованиям стандартов для оборудования 4G telecom.

На настоящий момент существует шесть вариантов исполнения: моностабильные версии 1 FORM A, 1 FORM B, 2 FORM A, 2 FORM B; бистабильные версии 1 FORM C, 2 FORM C.

По сравнению с серией P2, прочность изоляции «катушка-контакты» увеличена до 1800 В, а типовое время включения и выключения сокращено до 1 мс (таблица 3).

Таблица 3. Параметры сигнальных реле серии IM

В наличии имеются катушки трех вариантов исполнения: стандартные, с повышенной чувствительностью и с высокой чувствительностью. Диапазон номинальных напряжений составляет 1.5…24 В. Мощность управления варьируется от 50 до 200 мВт для различных вариантов.

TE Connectivity предлагает все стандартные варианты исполнения корпусов и выводов как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (рисунок 6).

Рис. 6. Варианты корпусного исполнения реле серии IM

Самые востребованные исполнения реле IM поддерживаются на складе КОМПЭЛ и приведены в таблице 4.

Таблица 4. Складские позиции реле серии IM

Проверка работоспособности

На корпусе каждого реле изображена схема с номерами контактов и номиналом управляющего напряжения. Прямоугольник с выводами 85 и 86 означает катушку. Поэтому при измерении параметров обмотки нужно подключаться к ним. Другие выводы с номерами 30, 87 и 87а (88) являются ключом переключения внешней цепи.

Как тестер реле регуляторов и любого другого электромагнитного реле удобно использовать цифровой мультиметр. Это связано с тем, что он может измерять ток, напряжение и сопротивление.

Так как работоспособность устройства зависит в первую очередь от исправности обмотки, проверка начинается с измерения сопротивления катушки. Его значения лежат в пределах от нескольких десятков Ом до нескольких сотен Ом.

Для этого мультиметр переключателем переводим в режим измерения сопротивления. К выводам 85, 86 подсоединяем измерительные щупы, снимаем показания. Если сопротивление в пределах нормы, то надо проверить состояние управляемых выводов. В реле с нормально замкнутыми контактами 30 и 87, при измерении сопротивления между ними, мультиметр должен показать 0 Ом. С нормально разомкнутыми контактами 30 и 87 сопротивление между ними должно быть равно бесконечности. При подаче управляющего напряжения на выводы катушки 85 и 86 все должно поменяться с точностью наоборот.

Иногда известен только ток срабатывания, тогда измеряется сопротивление катушки. После этого показания мультиметра умножаются на ток срабатывания, и получается управляющее воздействие обмотки. Затем, подавая вычисленное напряжение, можно проверять контактную группу, как было описано выше.

На обмотку реле переменного тока можно подавать только переменное напряжение.

После проверки реле, если есть потребность и возможность регулировки контактов сделайте это. В противном случае – замените весь прибор. Его установку и извлечение нужно осуществлять при отключенном питании устройства.

Литература

1. Петраков В. AXICOM: новое поколение телекоммуникационных и сигнальных реле. Компоненты и технологии №8, 2002;
2. Мелащенко А. История создания и развития реле. Электронные компоненты №9, 2004;
3. Presentation. AXICOM. Telecom-, Signal and RF Relays. IM Relays. Tyco Electronics, 2008;
4. Automotive, General Purpose and Signal Relays. Definitions. Tyco Electronics, 2012;
5. Presentation. Telecom – & Signal Relays. Tyco Electronics, 2012;
6. Документация www.te.com.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Выключатель для импульсного реле

Очевидно, что включённых параллельно клавиш может быть много, нажатием которых осуществляют одну и ту же функцию. Для управления импульсным реле используется выключатель, имеющий самостоятельно размыкающийся под воздействием пружины контакт – кнопка с нормально открытым (разомкнутым) не фиксирующимся контактом. Установив данные выключатели в разных местах большого помещения можно включить освещение нажатием клавиши на входе и выключить, закрывая выходную дверь. Если в это время кто-то ещё будет находиться внутри, то ему не надо будет пробираться в потёмках через весь зал – достаточно подойти к любому ближайшему выключателю, и возобновить освещение.