Как подключить трехконтактное реле сигнала
Автомобильные реле: как устроены, как их выбирать и проверять
Машины год от года становятся все умнее – они уже самостоятельно вращают рулем, меняют жесткость подвески, делают водителю массаж пятой точки и многое другое… Однако конечный исполнительный механизм большинства электрических цепей автомобиля, скромная «рабочая лошадка» – это реле, практически не изменившее свою конструкцию аж с 1831 года, когда впервые было изобретено… Что обычному автовладельцу полезно знать о реле?
Как устроено и применяется реле
К ак известно, габариты и мощность выключателя, коммутирующего мощную нагрузку, должны этой нагрузке соответствовать. Нельзя включить такие серьезные потребители тока в автомобиле, как, скажем, вентилятор радиатора или обогрев стекла крошечной кнопочкой – её контакты просто сгорят от одного-двух нажатий. Соответственно, кнопка должна быть крупной, мощной, тугой, с четкой фиксацией положений on/off. К ней должны подходить длинные толстые провода, рассчитанные на полный ток нагрузки.
Но в современном автомобиле с его изящным дизайном интерьера места таким кнопкам нет, да и толстые провода с дорогостоящей медью стараются применять экономно. Поэтому в качестве дистанционного силового коммутатора чаще всего применяется реле – оно устанавливается рядом с нагрузкой или в релейном боксе, а управляем мы им с помощью крошечной маломощной кнопочки с подведенными к ней тоненькими проводками, дизайн которой легко вписать в салон современной машины.
Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь.
В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.
Обратите внимание, что на нижеприведенной картинке у реле с переключающей контактной тройкой рабочие контакты пронумерованы. Пара контактов 1 и 2 называется «нормально замкнутые». Пара 2 и 3 – «нормально разомкнутые». Состоянием «нормально» считается состояние, когда на обмотку реле НЕ подано напряжение.
Наиболее распространенные универсальные автомобильные реле и их контактные выводы со стандартным расположением ножек для установки в блок предохранителей или в выносную колодку выглядят так:
Герметичное реле из комплекта нештатного ксенона выглядит иначе. Залитый компаундом корпус позволяет ему надежно работать при установке вблизи фар, где водяной и грязевой туман проникают под капот через решетку радиатора. Цоколевка выводов – нестандартная, поэтому реле комплектуется собственным разъемом.
Для коммутации больших токов, в десятки и сотни ампер, используют реле иной конструкции, нежели описанные выше. Технически суть неизменна – обмотка примагничивает к себе подвижный сердечник, который замыкает контакты, но контакты имеют значительную площадь, крепление проводов – под болт от М6 и толще, обмотка – повышенной мощности. Конструктивно эти реле сходны со втягивающим реле стартера. Применяются они на грузовых машинах в качестве выключателей массы и пусковых реле того же стартера, на разной спецтехнике для включения особо мощных потребителей. Нештатно их используют для аварийной коммутации джиперских лебедок, создания систем пневмоподвески, в качестве главного реле системы самодельных электромобилей и т.п.
К слову, само слово «реле» переводится с французского как «перепряжка лошадей», и появился сей термин в эпоху развития первых телеграфных линий связи. Малая мощность гальванических батарей того времени не позволяла передавать точки и тире на дальние расстояния – все электричество «гасло» на длинных проводах, и доходившие до корреспондента остатки тока были неспособны шевельнуть головку печатающего аппарата. В результате линии связи стали делать «с пересадочными станциями» – на промежуточном пункте ослабевшим током активировали не печатающий аппарат, а слабенькое реле, которое уже, в свою очередь, открывало путь току из свежей батареи – и далее, и далее…
Что нужно знать о работе реле?
Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Так что 12 вольт – это условный номинал. Хотя реле от 24-вольтовой грузовой машины в 12-вольтовой сети не заработает – тут уж разница слишком велика…
Второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки – максимальный ток, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные, «слабаков» тут не водится. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.
Выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома. Два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86». Выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».
Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.
Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.
Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.
В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод – тут уже полярность важна.
Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.
Как правило, внутри электронных узлов эти диоды уже есть, но иногда (в особенности в случае различного допоборудования) требуется реле со встроенным внутри диодом (в этом случае его символ маркирован на корпусе), а изредка применяется выносная колодка с диодом, припаянным со стороны проводов. И если вы устанавливаете какое-то нештатное электрооборудование, нуждающееся, согласно инструкции, в таком реле, требуется строго соблюдать полярность при подключении обмотки.
Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Такое случается чаще всего в неудачных экземплярах реле российского и китайского производства, у которых плоскости контактов порой не параллельны друг другу, контактная поверхность из-за перекоса недостаточна, и при работе идет точечный токовый разогрев.
Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться. К сожалению, выявить и предупредить такую проблему не совсем реально.
Проверка реле
При ремонте неисправное реле обычно временно подменяют исправным, а затем заменяют на аналогичное, и дело с концом. Однако мало ли какие задачи могут возникнуть, к примеру, при установке дополнительного оборудования. А значит, полезно будет знать элементарный алгоритм проверки реле с целью диагностики или уточнения цоколевки – вдруг попалось нестандартное? Для этого нам понадобятся источник питания с напряжением 12 вольт (блок питания или два провода от аккумулятора) и тестер, включенный в режиме измерения сопротивления.
Предположим, что у нас реле с 4 выводами – то есть, с парой нормально разомкнутых контактов, работающих на замыкание (реле с переключающей контактной «тройкой», проверяется аналогичным образом). Сперва касаемся щупами тестера поочередно всех пар контактов. В нашем случае это 6 комбинаций (изображение условное, чисто для понимания).
На одной из комбинаций выводов омметр должен показать сопротивление около 80 ом – это обмотка, запомним или пометим её контакты (у автомобильных 12-вольтовых реле наиболее распространенных типоразмеров это сопротивление бывает в диапазоне от 70 до 120 ом). Подадим на обмотку напряжение 12 вольт от блока питания или АКБ – реле должно отчетливо щелкнуть.
Соответственно, два других вывода должны показывать бесконечное сопротивление – это наши нормально разомкнутые рабочие контакты. Подключаем к ним тестер в режиме прозвонки, а на обмотку одновременно подаем 12 вольт. Реле щелкнуло, тестер запищал – все в порядке, реле работает.
Если же вдруг на рабочих выводах прибор показывает замыкание даже без подачи напряжения на обмотку, значит, нам попалось редкое реле с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМИ контактами (размыкающимися при подаче напряжения на обмотку), либо, что более вероятно, контакты от перегрузки оплавились и сварились, замкнувшись накоротко. В последнем случае реле отправляется в утиль.
Как работает трехконтактное реле
Все водители обязаны обозначать маневры, совершаемые на дороге, включением указателя поворотов. Такой мигающий сигнал имеется в каждом автомобиле. Его рабочий режим создает реле поворотов, схема которого подает ток к лампочкам и обеспечивает их мигание. Одновременно подается звуковой сигнал в виде щелчков, напоминающий о включенном указателе поворотов. Все эти действия обеспечивает специальная схема реле поворотов.
Среди различных конструкций наибольшее распространение получили электромагнитно-тепловые и электронные реле. Последние устройства считаются более современные и устанавливаются на всех поздних моделях автомобилей.
Как работает электромагнитно-тепловое реле
Данные приборы уже не используются в современных автомобилях. Однако в старых моделях они до сих пор находят широкое применение.
Конструкция электромагнитно-теплового реле довольно простая, в ней используется схема подключения поворотников через реле электромагнитного типа. Оно изготавливается в виде цилиндрического сердечника, а в качестве его обмотки используется тонкий медный провод. Вверху сердечника располагаются две группы контактов, а с каждой стороны установлены металлические якоря. Первая группа контактов замыкает цепь, где имеется контрольная лампочка, расположенная на панели приборов. С помощью других контактов происходит замыкание цепи с лампами в указателях поворотов. Именно они обеспечивают мигающий режим.
К якорю основной группы контактов крепится тонкая нихромовая струна. Она оттягивает якорь от контакта, который расположен на сердечнике. Таким образом, цепь будет разомкнутой, что для нее является нормальным положением. Сам сердечник установлен на специальной изолированной площадке, где также осуществляется крепление и противоположного конца струны. В процессе работы через струну проходит электрический ток, поскольку она вместе с резистором находится в цепи выключателя. Все элементы устройства размещаются в цилиндрическом металлическом корпусе.
Принцип работы электромагнитно-теплового реле очень простой. Когда включается сигнал поворота, происходит замыкание цепи. Под действием тока нихромовая струна нагревается, а ее длина увеличивается. Якорек, который ранее был оттянут, притягивается сердечником, выпрямляется и в течение короткого времени выполняет замыкание контактов. Из-за этого лампы поворотов начинают светить в полный накал. Ток проходит мимо струны, из-за чего она остывает и вновь укорачивается. В результате, происходит оттягивание якорька от сердечника, что приводит к размыканию контактов. Лампы прекращают светить, затем, весь цикл возобновляется. Нихромовая струна нагревается и остывает очень быстро, обеспечивая мигание ламп со средней частотой 60-120 раз в течение минуты.
Мигание лампочки, расположенной на панели, также связано с работой основной группы контактов. Поэтому она работает синхронно с сигнальными лампами. Звуковые мини-сигналы в виде характерных щелчков появляются, когда якорек и контакты замыкаются и размыкаются, ударяясь друг об друга.
Существенным недостатком данного устройства является постепенное растягивание струны, нарушающее нормальную работу реле. Поэтому, в настоящее время эти приборы заменены более современными конструкциями электронных реле.
Электронное реле: схема и принцип работы
Конструкция электронного реле поворотов состоит из двух основных частей. Из стандартного электромагнитного реле, выполняющего коммутацию и электронного ключа, обеспечивающего определенную частоту срабатывания данного устройства.
Нихромовая струна заменена электронным ключом. С его помощью происходит подача и снятие напряжения с обмотки электромагнитного реле в определенные промежутки времени. Основой ключа служат микросхемы или дискретные элементы. Они являются составными элементами задающего генератора и цепей управления.
Принцип работы электронного реле очень простой. Когда напряжение подается на реле, в работу включается задающий генератор. С его помощью формируются управляющие импульсы с различной частотой, которые поступают к цепям управления. Посредством импульсов подается или прерывается ток, проходящий по обмотке электромагнитного реле. Такие действия заставляют якорь поочередно притягиваться или опускаться. В результате, происходит замыкание или размыкание контактных групп с определенной частотой, обеспечивая такое же мигание сигнальных ламп.
Все электронные элементы реле смонтированы на отдельной плате. Электромагнитное реле располагается над платой. Оба они размещаются в пластиковом корпусе. Контакты выводятся наружу снизу или сбоку. Для крепления корпуса имеются отверстия и проушины под болтовые соединения.
Каждое электронное реле поворотов обладает несомненными преимуществами перед другими конструкциями. Они зарекомендовали себя качественными и технологичными устройствами, изготовленными на основе современных схем, отличающихся повышенной надежностью. Технические характеристики этих приборов остаются неизменными, независимо от срока эксплуатации.
Распиновка реле поворотов
В процессе эксплуатации штатное реле поворотов может выйти из строя и в этом случае требуется его замена. Становится заметна некорректная работа устройства, особенно, когда перестает загораться контрольная лампочка. Основная причина неисправности заключается в неполном замыкании прибора.
В других случаях реле начинает функционировать нестабильно, замыкание релейных контактов происходит с различными временными интервалами. В некоторых случаях значительно снижается уровень громкости звука, сопровождающего работу прибора. Это может создать серьезную проблему на дороге, когда устройство включается незаметно для водителя из-за случайного задевания во время вождения автомобиля.
Данные недостатки устраняются путем замены штатного прибора на электронную конструкцию. В этом случае подключение реле поворотов осуществляется по стандартной схеме, показанной на рисунке. Контакт № 1 является положительным, второй контакт служит для подключения к переключателю поворотов, третий соединяется с контрольной лампочкой, а четвертый подключается к массе.
Все соединения и контакты должны быть надежно заизолированы с помощью изоленты и кембрика, представляющего собой полую пластмассовую оплетку. Это позволяет исключить возможные замыкания с другими проводниками. Определенные неудобства создает пластмассовый корпус электронного реле, который не всегда помещается на штатное место расположения. Однако домашние мастера довольно легко преодолевают это затруднение и находят наиболее оптимальное техническое решение.
Реле поворотов своими руками
Иногда возникают ситуации, когда штатное реле поворотов выходит из строя и нет возможности приобрести новый прибор. В подобной ситуации можно попытаться сделать реле поворотников своими руками, чтобы обеспечить автомобиль необходимыми сигналами. Простейшие электронные устройства, которые возможно создать самостоятельно, просты и удобны в эксплуатации, работают бесперебойно и надежно. Высокая точность достигается за счет использования ШИМ-контроллеров, используемых во всех схемах.
Самый простой заменитель электромагнитного реле рассчитан на максимальную мощность нагрузки 150 Вт. Она подключается в разрыв плюсовой клеммы. Если полевой ключ IRFZ44 заменить на модель IRF3205, то можно подключить и 200 Вт. Такая несложная схема обеспечивает высокую точность функционирования. Частота мигания не зависит от мощности лампочек, поэтому в схему можно включать светодиодные, галогенные и другие лампы.
Периодичность мигания напрямую связана с емкостью конденсатора. При увеличении емкости, мигание лампочки будет более редким, и, наоборот, снижение емкости приведет к ускорению мигания. Маломощный диод 1n4148 может быть заменен любым аналогичным элементом. При достижении схемой мощности 80 Вт, в области полевого транзистора наблюдается незначительное выделение тепла. Это означает, что она готова к использованию.
Существует еще одна несложная схема реле поворотов с катушкой – простая, надежная и недорогая. Она способна зажигать как обычные лампочки, так и светодиодные и рассчитана на 12 В. Подключение контактов осуществляется по принципу обычного выключателя, то есть последовательно с лампочкой. Светодиод устанавливается в цепь в качестве индикатора на время наладочных работ. Параметры устройства регулируются путем изменения сопротивления резистора.
Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.
Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.
Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах:
Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).
Электромагнитное реле состоит из:
электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала).
якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами).
переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими).
Контакты реле:
Контакты 85 и 86 — это катушка.
Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а.
Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт.
Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.
Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.
Чувствую скоро мой блог превратится в пособие по ремонту электро-оснащения Ladы… =/
В общем ситуация такая:
На машине не всегда работали поворотники. Потом и вовсе перестали. При включении поворотников, на приборке пытается мигать лампочка, но никак. Реле щелкает.
Ну и что, что щелкает, подумал я, и проверил его работоспособность. А проверил я, подкинув новое реле. И вуаля.
Смутил меня только один момент…
К реле был наглым образом примотан какой то сторонний проводок. У хозяина не удалось выяснить его назначение.
Для доп информации калиноводам:
Я полез разбираться — стало интересно:
1) Принцип работы (да — не знал, каюсь);
2) Что там мог делать этот проводок;
3) Как это реле можно использовать в Солярисе =)
На реле поворотов имеется 3 контакта: 49, 49а и 31.
31 контакт — постоянная масса (-)
49 контакт — постоянное питание (+)
49а контакт — управление реле.
При замыкании контакта 49а, через нагрузку (Лампочка/динамик/светодиод и т.п.) на массу, реле начинало свою работу.
На калине, контакт 49а идет на аварийку и на поворотники. На аварийку, с этого контакта, проводка идет без разрыва. Соответственно реле включается без зажигания.
На поворотники 49а контакт доходит только после включения зажигания.
С этим пунктом разобрались (лично я для себя всё, что хотел — понял). Будут какие-то вопросы — буду рад на них ответить.
2) Смысл этого проводка я так и не осознал. По сути он был подключен в нагрузку. Соответственно, что бы там не было подключено, оно заставляло реле работать.Или наоборот.
Возможно хотели постоянный плюс. Возможно хотели массу. Но не обдумав свои действия, человек потратил лишние деньги и время на устранение неполадки.
3) Вот на этом моменте у меня пошла работа фантазии, ведь я так давно хотел сделать себе центральный стоп-сигнал (дополнительный, на крышке багажника), который бы работал в двух режимах)
Схема до безумия проста, надежна и интересна.
Пока что я не до рос до паяния микросхем и их программированием. По этому изобретаю, что есть.
Ток, после педали тормоза, который идет на доп. стоп, распределяется релюшкой. Если на реле не подается ток, доп. сигнал работает стандартно.
Если подать ток на релюшку, 5-ти контактную ( Реле (5) ), которая будет управляться кнопкой из салона, то замкнутся контакты 30 и 87. Ток (12В) пойдет на реле поворотников ( Реле (3) ) и через него на доп. свет.
Чтобы не убилось Реле (3), во время штатной работы, ставится диод на ножку 49а.
Преимущество этой схемы, в том, что в случае неисправной работы, причина будет только в реле. Заменить их — не проблема.
В скором времени по пытаюсь создать опытный образец и в дальнейшем установить такую фишечку в свой авто.