آشنایی با کانفیگ های یک رله در صنعت برق
با توجه به اینکه رله عددی ویژگی های عملکرد حفاظتی یکپارچه، ویژگی ثبت خطا و اختلال، حساسیت عملکرد حفاظتی، عملکرد سریعتر و بسیاری از مزایای بیشتر را نسبت به رله های الکترومکانیکی ارائه می دهد، بسیاری از صنایع زیرساخت رله حفاظتی موجود خود را با رله های عددی دیجیتال پیشرفته جدید ارتقا می دهند.
با این حال، همانطور که ما در حال ارتقاء با رله های عددی هستیم، بسیاری از اوقات از ویژگی های کامل ارائه شده توسط رله های عددی استفاده نمی کنیم.
امروزه، کاربران ترجیح می دهند تنظیمات رله را به تنهایی با تغییر پارامترهای عملکرد حفاظتی بدون کانفیگ مناسب رله اجرا کنند. گاهی اوقات ممکن است کانفیگ رله در رله عددی در حین اجرای تنظیمات رله نادیده گرفته شود، زیرا در نتیجه عملکرد نادرست پس از اجرای تنظیم صحیح رله محاسبه شده گزارش شده است.
تعریف ماژول رله
یک ماژول رله ای است که با یک مدار درایور بسته بندی شده است تا کنترل آن آسان تر شود. طراحی ماژولار این امکان را به آن می دهد که چندین عدد از این رله ها را که هر کدام مدار مخصوص به خود را دارند نگه دارد و چندین مدار مختلف را با استفاده از یک ماژول کنترل کند.
ماژولهای کنترل رله در انواع کاربردها، از کنترل چراغها و موتورها گرفته تا ایجاد ایزولاسیون بین دو مدار، استفاده میشوند.
بنابراین آنها را در سیستم های الکتریکی منازل، ادارات، اماکن تجاری، خودروسازی و حتی تاسیسات صنعتی نصب شده خواهید یافت. تقریباً در همه جا یک دستگاه با قدرت کمتر برای کنترل یک سیستم قدرت بالاتر مورد نیاز است.
ماژول های رله در اندازه های مختلف در دوره revit mep طراحی و با مجموعه ای از ویژگی های مختلف تولید می شوند. این بدان معناست که برخی از برنامه ها ممکن است به انواع خاصی از کانفیگ ماژول رله نیاز داشته باشند.
ماژول رله یک سوئیچ الکتریکی است که میتوان آن را روشن یا خاموش کرد و تصمیم گرفت جریان را عبور دهد یا نه. آنها طوری طراحی شده اند که با ولتاژهای پایین مانند 3.3 ولت مانند ESP32، ESP8266 و غیره یا 5 ولت مانند آردوینو شما کنترل شوند.
در بالای ماژول های رله، کانال هایی را خواهید دید که مکعب سیاه هستند. ممکن است ماژول های رله را با کانال های بیشتر از دو کانال، چهار کانال تا هشت کانال مشاهده کنید.
نحوه انتخاب و کانفیگ یک رله
انتخاب و کانفیگ ماژول رله بستگی به نوع پروژه آموزشگاه فنی دارد که قصد اجرای آن را دارید. فاکتورهای خاصی وجود دارد که هنگام تصمیم گیری باید به آنها توجه کنید.
هنگام انتخاب ماژول رله، باید جریان و ولتاژ مورد نیاز پروژه خود را بدانید. اگر رله ای را انتخاب کنید که توان مورد نیاز پروژه شما را پشتیبانی نمی کند، ممکن است رله و احتمالا مدار پروژه خود را نیز خراب کنید.
از آنجایی که چهار گزینه از رله ها با توجه به تعداد قطب ها و پرتاب ها در دسترس است، باید بدانید که در پروژه خود چند مدار را باید کنترل کنید تا بتوانید بین این چهار نوع رله انتخاب کنید. به عنوان مثال، اگر می خواهید دو مدار را به طور همزمان با پیکربندی NO و NC کنترل کنید، باید یک رله DPDT را انتخاب کنید.
اگر سرعت چیزی است که در پروژه خود نگران آن هستید، پس باید رله حالت جامد را انتخاب کنید زیرا از یک اپتوکوپلر استفاده می کند که سریعتر از رله الکترومکانیکی عمل می کند. با این حال، رله های حالت جامد از نظر تلفات حرارتی خوب نیستند.
ما مثالی از یک پروژه بسیار ساده را در نظر خواهیم گرفت؛ روشن کردن لامپ AC با استفاده از یک رله. برای این کار به یک ماژول رله، یک آردوینو (در اینجا از یک برد UNO استفاده می کنیم)، یک لامپ AC و یک سیم برق با دوشاخه 2 پین نیاز دارید. ابتدا سیم برق را بردارید و سیم های برق و خنثی موجود در داخل آن را جدا کنید. سیم برق (قرمز) را با لامپ وصل کنید و سیم خنثی (سیاه یا آبی) را به کانکتور معمولی باز (NO) روی ماژول رله وصل کنید. سپس سیم دوم لامپ را به کانکتور COM روی ماژول رله وصل کنید. به این صورت است که یک رله را با یک لامپ AC برای اهداف سوئیچینگ وصل می کنید.
اکنون باید ماژول رله را تغذیه کنیم و سیگنالی از آردوینو به آن بدهیم که به رله دستور میدهد لامپ را روشن و خاموش کند. برای این کار باید پین را با علامت منفی (-) روی ماژول رله به زمین (GND) در آردوینو و پایه مثبت (+) ماژول رله را به منبع تغذیه 5 ولت برد آردوینو متصل کنید. سومین پایه ای که روی ماژول رله باقی مانده است، پایه فرمان است که باید به یک پایه I/O در آردوینو متصل شود. شما می توانید هر پین ورودی/خروجی دیجیتالی را که دوست دارید انتخاب کنید، اما مطمئن شوید که آردوینو خود را بر این اساس برنامه ریزی کنید.
پس از اتصال سخت افزار همانطور که توضیح داده شد، باید یک کد ساده بنویسید که پایه انتخابی را به عنوان پایه خروجی ایجاد می کند و سیگنالی را برای روشن و خاموش کردن لامپ از طریق ماژول رله ارسال می کند.
پس از آپلود کد در برد آردوینو و اتصال مدار مطابق شکل بالا، متوجه خواهید شد که رله به طور خودکار پس از هر ثانیه لامپ را روشن و خاموش می کند، زیرا دستور آردوینو را دریافت می کند.
این یک روش بسیار ساده است تا به شما ایده ای درباره نحوه کار یک ماژول رله بدهد. شما می توانید یک ماژول رله را در پروژه آردوینو خود با استفاده از این ایده به عنوان خط پایه بگنجانید و آن را مطابق با نیاز خود بداهه سازی کنید.
اشتباهات رایج در کانفیگ رله
تخصیص فرمان خاموش شدن در راه اندازی عنصر حفاظتی، که ممکن است منجر به خاموش شدن عملکرد حفاظتی در شروع پیکاپ شود. بنابراین، هماهنگی ممکن است مختل شود.
خروجی طبق سیم کشی کنترل به درستی تخصیص داده نمی شود، زیرا رله نتیجه فرمان خاموش شدن را تولید می کند. با این حال، به دلیل کانفیگ نامناسب خروجی، سیگنال سفر به مدارشکن منتقل نمی شود و در نتیجه ممکن است بخش خطا در سیستم باقی بماند.
اجرای نادرست تابع حفاظت از خطای زمین در رله عددی
رله عددی عملکردهای مختلف حفاظت از خطای زمین مانند خطای زمین اندازه گیری شده و مشتق شده را ارائه می دهد. با در نظر گرفتن ورودی CT متصل باقی مانده در ترمینال خنثی رله یا ورودی CBCT در ترمینال خنثی رله، حفاظت خطای زمین اندازه گیری شده در گزارش پیشنهاد میشود. با این حال، تنظیمات در خطای زمین مشتق شده بدون بررسی سیمکشی مناسب CT در ترمینال خنثی رله انجام شده است
در حین اجرای تنظیمات، کاربران ممکن است با این مواجه شوند که برخی از پارامترهای رله بدون نرم افزار، کابل ارتباطی قابل تغییر نیستند و در نتیجه تنظیمات بدون تغییر باقی می مانند در نتیجه تنظیمات هماهنگ مناسب نمی تواند در سایت پیاده سازی شود.
رله عددی همچنین عملکرد حفاظت کمکی (95، 86 و غیره) را نیز تنظیم می کند. اگر BI/BO کانفیگ نشده باشد یا سیم کشی به عنوان کانفیگ BI/BO انجام نشده باشد، باعث اجرای نادرست طرح و مسدود شدن عملکرد حفاظتی یا بسته شدن / خاموش شدن مدار شکن می شود. به عنوان مثال، اگر حفاظت TCS به درستی در رله عددی کانفیگ نشده باشد، باعث مسدود شدن فرمان بسته شدن به قطع کننده مدار می شود.
از این رو، توصیه می شود هنگام اجرای تنظیمات، برنامه ریزی وکانفیگ رله عددی را بررسی کنید. همچنین نگهداری سخت افزارهای مناسب مانند کابل های ارتباطی، لپ تاپ و نرم افزار رابط رله برای رله های عددی سرمایه گذاری خوبی است که می توان انجام داد.
انواع کانفیگ ماژول رله
وقتی صحبت از سیستم های برق سوئیچینگ می شود، می توان از انواع مختلفی از کانفیگ های ماژول تکیه استفاده کرد. این ماژول ها شامل ماژولهای رله NO (معمولاً باز) و NC (معمولاً بسته) تا ماژول رله اپتو ایزوله شده و موارد دیگر میشوند.
ماژول های رله در طیف گسترده ای از کانفیگ ها متناسب با کاربردهای مختلف در دسترس هستند. اینها شامل ماژول های ساده و کم هزینه که از یک رله استفاده می کنند تا ماژول های پیچیده تر برق صنعتی که از رله های متعدد استفاده می کنند یا دارای ویژگی هایی مانند اپتوایزولاتور هستند، می شود. بنابراین، نوع رله مورد استفاده به ویژگی ها و قابلیت های مورد نیاز و سایر عوامل بستگی دارد.
انواع ماژول رله بر اساس تعداد قطب
به زبان ساده، قطب های ماژول کنترل رله به اتصالات ورودی اشاره دارد در حالی که پرتاب ها به پایانه های خروجی یا بار اشاره دارند. بنابراین، نوع مورد استفاده در یک برنامه کاربردی، در میان عوامل دیگر، عمدتاً به تعداد مدارهایی که باید کنترل شوند، بستگی دارد.
انواع کانفیگ ماژول های رله بر اساس تعداد قطب شامل موارد زیر میشود:
ماژول رله SPST
SPST مخفف تک قطبی، تک پرتابی است. بنابراین ماژول رله STSP فقط یک قطب دارد که می تواند یک مدار را کنترل کند. ماژول SPST ساده ترین نوع ماژول رله است و اغلب در مواردی استفاده می شود که فقط یک دستگاه یا مدار برق نیاز به روشن و خاموش شدن دارد.
SPST ساده ترین رله است، می توانید آن را به عنوان یک دکمه در نظر بگیرید. آنها دارای 2 ترمینال هستند که می توانند وصل یا جدا شوند. با احتساب 2 عدد برای سیم پیچ، یک رله SPST در مجموع دارای 4 پایانه است
این سوئیچ به طور معمول باز است و هنگامی که سیگنال ماشه می آید، کنتاکت قطب به کنتاکت پرتاب متصل می شود که باعث بسته شدن سوئیچ می شود. برای برنامه هایی که فقط به حالت روشن یا خاموش نیاز دارند عالی است. اگر این رله ای است که به دنبال آن هستید، Grove-Relay برای شما مناسب است.
گرو – رله
این یک رله الکترومکانیکی ساده است که می تواند با ولتاژهای پایین مانند 3.3 ولت مانند ESP32، ESP8266 و غیره یا 5 ولت مانند آردوینو شما با حداکثر ولتاژ سوئیچینگ 250VAC / 30VDC و جریان 5A کار کند.
یک LED نشانگر روی برد وجود دارد که با بسته شدن پایانه های کنترل شده روشن می شود. این یک رله SPST است که برای برنامه هایی که فقط به حالت روشن یا خاموش نیاز دارند عالی است.
ماژول رله SPDT
ماژول رله SPDT یک کانفیگ تک قطبی، دو پرتابی (SPDT) است. این بدان معناست که دارای یک قطب است که می تواند دو مدار را کنترل کند. ماژول SPDT رایج ترین نوع است و اغلب برای کنترل مواردی مانند چراغ ها یا موتورها استفاده می شود.
رله SPDT همچنین به عنوان سوئیچ A/B شناخته می شود، این نوع رله برای انتخاب بین دو گزینه عالی است.
آنها دارای سه پایانه ولتاژ بالا هستند که به دستگاهی که می خواهید کنترل کنید وصل می شوند که عبارتند از:
COM – ترمینال مشترک
NC – ترمینال 120 – 240 ولت به طور معمول بسته است
NO – ترمینال 120 تا 240 ولت معمولاً باز است
و همچنین معمولاً 3 یا 4 پایه ولتاژ اضافی که به آردوینو متصل می شوند که عبارتند از:
1 – Ground: در آردوینو به زمین متصل می شود
2 – 5 ولت VCC: به 5 ولت آردوینو متصل می شود
3 و 4 – پین های سیگنال: سیگنال ماشه را از آردوینو حمل می کند که رله را فعال می کند.
ترمینال NC معمولاً در صورتی استفاده میشود که بخواهید رله به طور پیشفرض بسته شود که = جریان در جریان است، مگر اینکه سیگنالی از آردوینو به ماژول رله ارسال شود تا مدار باز شود و جریان قطع شود.
ترمینال NO به شکل دیگری کار می کند که رله همیشه باز است و خراب است مگر اینکه سیگنالی از آردوینو برای بستن مدار ارسال شود.
اگر می خواهید گاهی اوقات یک لامپ را روشن کنید، استفاده از پیکربندی مدار باز معمولی بهتر خواهد بود.
رله SPDT دو کاناله
رله SPDT دو کاناله Grove دارای دو سوئیچ تک قطبی – پرتاب دوبل (SPDT) است. برای کنترل آن سوئیچ ها فقط به سیگنال های ولتاژ پایین و جریان کم نیاز دارد. به طور خاص، می توانید از 5 ولت DC برای کنترل حداکثر 250 ولت AC یا 110 ولت DC استفاده کنید.
نکته مثبت آن این است که می توانید دو کانال را جداگانه کنترل کنید. به عنوان مثال، با کنترل SIG1، می توانید COM1 را به NC1 یا NO1 به دلخواه متصل کنید.
به علاوه آنقدر راحت و قابل اعتماد است که میتوان آن را برای محصولات یا پروژههای عظیمی که نیاز به تعویض دستگاههای ولتاژ/جریان بالا دارند، اعمال کرد.
رله 4 کانال SPDT
رله 4 کاناله SPDT مشابه رله 2 کاناله SPDT است اما دارای چهار کلید تک قطبی – دو پرتاب (SPDT) است که برای کنترل آنها فقط به سیگنال های ولتاژ پایین و جریان پایین نیاز دارند.
فرمان کنترل از طریق رابط I2C منتقل می شود، آنبورد STM32F030F4P6 برد فرمان را تجزیه می کند تا بتوانید سوئیچ مورد نظر خود را کنترل کنید.
ماژول رله DPDT
ماژول رله DPDT از کانفیگ دوقطبی و پرتابی (DPDT) استفاده می کند. دارای دو قطب است که هر یک می تواند دو مدار را کنترل کند. این نوع ماژول رله اغلب در برنامه هایی استفاده می شود که دو چیز باید به طور مستقل کنترل شوند.
ماژول رله DPST
ماژول رله DPST، همانطور که از نامش پیداست، از کانفیگ دو قطبی، تک پرتابی (DPST) استفاده می کند. این شامل دو قطب است، اما هر یک می تواند تنها یک مدار را کنترل کند. ماژول DPST برای شرایطی مناسب است که دو چیز باید کنترل شوند اما لازم نیست مستقل از یکدیگر باشند.
انواع ماژول رله بر اساس تعداد کانال
کانال های ماژول رله به تعداد رله های جداگانه ای اشاره دارد که در یک واحد با هم قرار دارند. رایج ترین گزینه ها ماژول رله 1 کانال، ماژول رله 2 کانال، ماژول رله 4 کانال و ماژول رله 8 کانال هستند.
کانفیگهای احتمالی دیگری نیز وجود دارد که تاکنون وجود نداشته است، مانند ماژول رله 6 کانال و ماژول رله 16 کانال، اما این موارد بسیار کمتر رایج هستند.
ماژول رله 1 کانال
ماژول رله 1 کانال یک رله تکی است که روی ماژول یا برد مدار کنترل نصب شده است. این ماژول ها معمولاً برای کنترل یک چیز مانند چراغ استفاده می شوند. از آنجایی که آنها فقط یک رله دارند، انواع ماژول رله تک کانال معمولا ساده ترین و مقرون به صرفه ترین هستند.
ماژول رله 2 کانالی
یک ماژول رله 2 کاناله یک بسته شامل دو رله و مدارهای درایور آنها است. هنگام استفاده از ماژول رله، تنظیمات 2 کانالی امکان کنترل دو مدار را با یک سیگنال واحد فراهم می کند. اینها می توانند دو چراغ یا هر بار دیگری باشند.
ماژول رله 4 کانالی
ماژول رله 4 کانال یکی دیگر از گزینه های رایج است و شامل چهار رله است. هنگامی که در یک برنامه کاربردی استفاده می شود، هر رله می تواند به طور مستقل کنترل شود، و این ماژول را انتخاب خوبی برای چهار سیستمی که نیاز به کنترل دارند می کند.
ماژول رله 8 کانالی
ماژول رله 8 کاناله یکی دیگر از رایج ترین گزینه ها در مورد ماژول های چند کاناله است. این ماژولها اغلب در برنامههایی استفاده میشوند که بسیاری از چیزها باید به طور همزمان کنترل شوند. برای مثال می توانید از رله های 5 ولتی در یک ماژول 8 کانالی برای مدیریت یک سری چراغ استفاده کنید.
انواع ماژول رله بر اساس نوع سوئیچ
یک ماژول رله ممکن است یک نوع معمولی باز باشد یا ممکن است از یک کانفیگ معمولی بسته برای عملکرد سوئیچینگ خود استفاده کند. در یک کانفیگ معمولی باز، سوئیچ زمانی که رله خاموش است باز است. در یک کانفیگ معمولی بسته، زمانی که رله خاموش است، سوئیچ بسته می شود.
ماژول رله باز معمولی
یک ماژول رله معمولی باز یا NO دارای یک سوئیچ است که معمولاً به طور پیش فرض یا زمانی که رله خاموش است باز است. هنگامی که رله روشن می شود، سوئیچ بسته می شود و به جریان اجازه می دهد. کانفیگ NO اغلب در برنامههایی استفاده میشود که مهم است از روشن شدن مدار تا روشن شدن رله جلوگیری شود.
ماژول رله معمولی بسته
یک ماژول رله معمولی بسته (NC) دارای یک سوئیچ است که وقتی رله خاموش است بسته می شود. هنگامی که رله روشن می شود، سوئیچ باز می شود و جریان جریان را قطع می کند. این نوع کانفیگ ماژول رله برای برنامه هایی مناسب است که در آن لازم است گهگاه یک دستگاه یا سیستم روشن شود.
انواع دیگر کانفیگ ماژول های رله
ماژول های رله نیز با درجه بندی ولتاژشان و اینکه آیا با دستگاه فوتوالکتریک ایزوله شده اند یا خیر، متمایز می شوند. بنابراین اغلب در بازار با این نوع دستگاه های سوئیچینگ و کنترل ماژول رله مواجه خواهید شد.
ماژول رله اپتو ایزوله شده
یک اپتوکوپلر از نور برای جداسازی دو مدار الکتریکی استفاده می کند. این معمولاً یک LED است که نور را ساطع می کند و یک ترانزیستور فوتو که نور را به جریان تبدیل می کند. یک ماژول رله ایزوله شده از اصل اپتوکوپلر برای جداسازی رله از مدار کنترل یا دستگاه ورودی استفاده می کند.
ماژول رله کنترل از راه دور
یک ماژول رله کنترل از راه دور شامل یک رابط ارتباطی بی سیم است که اجازه می دهد رله از راه دور کنترل شود. گزینه های زیادی از رله کنترل از راه دور وجود دارد به عنوان مثال می تواند یک ماژول رله بلوتوث باشد که از یک رابط بلوتوث برای دریافت دستورات استفاده می کند یا یک ماژول رله Wi-Fi که از طریق WiFi با دستگاه IoT ارتباط برقرار می کند.
ماژول رله 3.3 ولت
ماژول رله 3.3 ولت نوع کمتری از دستگاه سوئیچینگ است. برای استفاده در مدارهای ولتاژ پایین، مانند مدارهایی که از سطوح منطقی 3.3 ولت استفاده می کنند، طراحی شده است. اینها شامل میکروکنترلرهای مبتنی بر ESP8266 و ESP32 است.
ماژول رله 5 ولت
ماژول رله 5 ولت برای استفاده در مدارهایی که از سطوح منطقی 5 ولت استفاده می کنند طراحی شده است. این نوع ولتاژ در برنامه های آردوینو و رزبری پای رایج است. این سیگنالهای کنترلی 5 ولتی را ارائه میدهند که برای فعال کردن ماژول رله 5 ولتی کافی است.
ماژول رله 12 ولت
ماژول رله 12 ولت برای استفاده در مدارهایی طراحی شده است که از سطوح منطقی 12 ولت استفاده می کنند، مانند مدارهایی که در کاربردهای خودرو استفاده می شود. درست مانند رله های دیگر، ماژول رله 12 ولتی را می توان برای تغییر ولتاژ AC و DC استفاده کرد.
ماژول رله 24 ولت
ماژول رله 24 ولت برای استفاده با مدارهای ولتاژ بالاتر، مانند مدارهایی که از سطوح منطقی 24 ولت استفاده می کنند، طراحی شده است. این نوع ولتاژ اغلب در کاربردهای صنعتی استفاده می شود. اینها شامل کنترل فرآیند، اتوماسیون ماشین و سیستم های کنترل قدرت است.
منابع:
https://www.geya.net/different-types-of-relay-module-configurations/
https://www.duocircle.com/content/outbound-smtp-relay-service/smtp-relay-configuration
https://www.seeedstudio.com/blog/2020/01/03/arduino-tutorial-control-high-voltage-devices-with-relay-modules/https://www.linkedin.com/pulse/why-relay-configuration-significant-while-setting-vrushank-desai