Wie steuert man einen Linearantrieb mit einem Relais?

Was ist ein Relais?

EIN Relais ist ein elektromagnetischer Schalter, der mit einem kleineren Strom betätigt werden kann, um einen viel größeren Strom ein- und auszuschalten. Relais bestehen aus zwei isolierten Stromkreisen, einem Steuerkreis zur Steuerung des Schalters und dem anderen Stromkreis, der den Schalter enthält. Während der Steuerkreis erregt wird, fließt Strom durch eine Spule, die ein Magnetfeld verursacht, das zum Öffnen und Schließen des Schalters verwendet wird [1]. Dieses Magnetfeld wird durch den Fluss von Elektronen (Strom) durch einen Draht erzeugt [2] und wird verstärkt, wenn der Elektronenfluss durch eine Spule fließt [3].

Funktionsweise eines Relais Von: https://www.explainthatstuff.com/howrelayswork.html

Da Relais Schalter sind, werden auch sie durch ihre Funktionsweise basierend auf der Anzahl der Pole und Würfe definiert. Die Anzahl der Pole bezieht sich auf die Anzahl der internen Schaltkreise und die Anzahl der Würfe bezieht sich auf die Anzahl der Einschaltpositionen. Wie bei Schaltern können Sie Relais erhalten, die Single Pole Single Throw (SPST) sind. Einpoliger Doppelwurf (SPDT) und Doppelpoliger Doppelwurf (DPDT). Die Ausgangsanschlüsse der Relais werden basierend darauf gekennzeichnet, ob sie offen oder geschlossen sind, wenn die Spule erregt wird. Die Verbindung, die hergestellt wird, wenn die Spule nicht erregt ist, wird als normal geschlossen (NC) bezeichnet, und die Verbindung, die hergestellt wird, wenn die Spule erregt ist, wird als normal offen (NO) bezeichnet.

Arten von Relais  

Was erlauben mir Relais?

Mit Relais können Sie eine größere elektrische Last mit einem Stromkreis mit niedrigerer Spannung steuern. Da die Relais aus zwei isolierten Stromkreisen bestehen, werden Ihre Komponenten mit niedrigerer Spannung vor den höheren elektrischen Lasten geschützt, da die beiden Stromkreise physisch isoliert sind. Dies beseitigt alle Bedenken, die Nennleistungen Ihrer Komponenten mit niedrigerer Spannung von den Komponenten mit höherer Spannung zu überschreiten. Dies kann nützlich sein, wenn Sie eine sehr große steuern möchten Linearantrieb oder eine Reihe von Aktuatoren mit einer niedrigen Spannung Schalter. Im Gegensatz zu Schaltern erfordern Relais jedoch keine physische Eingabe durch einen Benutzer und ermöglichen die Steuerung von Systemen mit einem elektrischen Signal. Dies bedeutet, dass Sie Ihren Linearantrieb mit einem Sensorausgang oder mit einem Mikrocontroller wie einem steuern können Arduino.

Welche Art von Relais benötige ich zur Steuerung eines Linearantriebs?

Sie können einen Linearantrieb nicht direkt mit einem Relais steuern, da Sie eine andere Komponente benötigen, um die Spule mit Strom zu versorgen und den internen Schalter zu steuern. Da der Eingang zum Erregen der Spule jedoch ziemlich einfach ist, führen Sie einfach einen Strom durch die Spule. In diesem Abschnitt wird der Aufbau mit einem Linearantrieb stärker in den Mittelpunkt gerückt und Sie können entscheiden, wie Sie die Spule mit Strom versorgen möchten.

DPDT-RelaisverdrahtungUm einen Linearantrieb mit einem Relais aus- und einfahren zu können, müssen Sie in der Lage sein, die Polarität der Eingangsspannung auf den Aktuator umzuschalten. So haben Sie die Wahl zwischen einem DPDT-Relais oder zwei SPDT-Relais. Das DPDT-Relais wird aus 8 Anschlüssen bestehen; 2 für die Spule, 4 für auf der Eingangsseite des Schalters und 2 für die Ausgangsseite des Schalters. Wie bei einem DPDT-Schalter möchten Sie entweder den Aktuator an die 4 Eingangsanschlüsse anschließen, die positiven und negativen Leitungen umdrehen oder die 2 Ausgangsanschlüsse anschließen und die Stromversorgung an die 4 Eingangsanschlüsse anschließen, die positiven und negative Ableitungen, wie oben gesehen. Da Sie nur ein Relais verwenden, benötigen Sie nur ein Eingangssignal zur Steuerung des Relais. Wenn die Spule erregt ist, wird der Aktuator ausgefahren, und wenn die Spule nicht erregt ist, wird der Aktuator eingefahren. Dies bedeutet, dass es keine Aus-Position gibt und dass Sie einen Linearantrieb mit internen Endschaltern benötigen, um den Antrieb auszuschalten, wenn er seine Grenzen erreicht. Mit dieser Konfiguration möchten Sie sicherstellen, dass Ihre Ausgangsposition, unabhängig davon, ob sie vollständig ausgefahren oder vollständig eingefahren ist, mit Ihren NC-Verbindungen am Relais verbunden ist, da dies sicherstellt, dass sich Ihr System nicht unerwartet bewegt, wenn das Steuerungssystem ausfällt und den Strom abschaltet Die Spule. Wenn Sie einen Linearantrieb mit internen Endschaltern haben und der Stellantrieb nur vollständig ausgefahren oder eingefahren sein muss, ist dieses Setup möglicherweise für Ihre Anwendung geeignet. Wenn nicht, müssen Sie eine andere Konfiguration verwenden.

DPDT-Relais-Setup

Wenn Ihr Linearantrieb zwischen der vollständig ausgefahrenen und der vollständig eingefahrenen Position anhalten soll, müssen Sie beide verwenden SPDT-Relais Aufbau. In dieser Konfiguration werden die beiden Relais verwendet, um die Polarität der Spannung zum Linearantrieb umzudrehen und die Stromversorgung zum Aktuator zu unterbrechen. Sie sollten die NC-Anschlüsse beider Relais mit der Masse Ihres Netzteils verbinden, um sicherzustellen, dass sich Ihr Stellantrieb nicht bewegt, wenn Ihr Steuerungssystem ausfällt und die Spulen stromlos sind. Um den Stellantrieb mit dieser Einstellung zu steuern, müssen Sie ein Relais zum Ausfahren des Stellantriebs und das andere Relais zum Einfahren aktivieren (siehe unten). Sie müssen sicherstellen, dass nicht beide Spulen gleichzeitig erregt werden. Sie könnten ein ähnliches Setup mit vier SPST-Relais verwenden, mit zwei Relais für den Masseanschluss und zwei Relais für den Stromanschluss, aber es gibt keinen Grund, dieses Setup über die Konfiguration mit zwei SPDT-Relais zu verwenden, insbesondere wenn Sie ein erhalten Relaismodul.

 SPDT-Relaisverkabelung

 

Bevor Sie das Relais Ihrer Wahl kaufen, müssen Sie sicherstellen, dass seine Spezifikationen den Anforderungen Ihres Designs entsprechen. Relais haben ähnliche Spezifikationen wie Schalter, haben jedoch eine Nennleistung sowohl für die Spule als auch für die Schalterseite des Relais. Im Allgemeinen sehen Sie die Nennleistung des Schalters als Stromstärke und Spannung in Wechselstrom oder Gleichstrom, als Beispiel: 16A 250V Wechselstrom, und während für die Spule kann sie nur als Spannung angegeben werden, wie Sie es normalerweise nicht sollten Fahren Sie keinen großen Strom durch die Spule. Wie bei Schaltern werden diese als die maximale Spannung und der maximale Strom angegeben, die das Relais verarbeiten kann, und sollten höher sein als Ihre Spannungen und Ströme Ihrer Anwendung.

Einschränkungen

Die Steuerung eines Linearantriebs mit einem Relais unterliegt ähnlichen Einschränkungen wie die Steuerung eines Linearantriebs mit einem Schalter. Wenn Sie zwei Stellantriebe getrennt steuern möchten, müssen Sie zunächst mehr Relais verwenden. Sie können auch die Geschwindigkeit Ihres Linearantriebs nicht einstellen. Sie haben nur die Kontrolle über die Richtung, in die sich Ihr Stellantrieb bewegt. Und schließlich können Sie keine Rückmeldungen von Ihrem Stellantrieb verwenden, die für eine genauere Positionierung des Stellantriebs verwendet werden könnten.

Obwohl sie einige Einschränkungen teilen, haben Relais zwei große Vorteile gegenüber mechanischen Schaltern. Die erste ist die Möglichkeit, sie mit elektrischen Eingängen zu steuern, wodurch Sie Ihre Aktoren mit Mikrocontrollern oder Sensoren steuern können. Und zweitens isolieren Relais die schwerere elektrische Last von Ihren unteren Spannungskomponenten, was sie schützt. Obwohl Relais eine komplexere Schaltung benötigen, um Ihren Linearantrieb im Vergleich zu Schaltern zu steuern; Die Vorteile, die sie bieten, ermöglichen es Ihnen, mehr Automatisierung in Ihr Design zu implementieren und größere elektrische Lasten zu steuern.

  1. Woodford, C. (2019, Juni). Relais.Abgerufen von: https://www.explainthatstuff.com/howrelayswork.html
  2. Krantz, D. (2020). Wie funktioniert ein Relais?Abgerufen von: https://www.douglaskrantz.com/ElecHowDoesARelayWork.html
  3. Elektronik Tutorials (2020).ElektromagnetismusAbgerufen von: https://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/electromagnetism.html
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