Diagram Sirkuit Relai Pengunci: Prinsip Kerja, Panduan Pengkabelan, dan Tip Pemilihan

Merancang diagram rangkaian relai pengunci adalah salah satu tugas yang terlihat rumit sampai Anda memahami ide intinya: relai mengingat keadaan terakhirnya tanpa mengonsumsi arus kumparan terus menerus. Kesimpulan praktisnya sederhana: setelah Anda memutuskan antara perangkat koil tunggal dan koil ganda, pola pengkabelan menjadi desain dua tombol yang dapat diprediksi dan dapat Anda gunakan kembali pada pengukur pintar, kontrol pencahayaan, dan aplikasi tumpukan pengisian daya. Dalam panduan ini, kami menguraikan prinsip kerja, menunjukkan contoh diagram, membandingkan relai pengunci dengan relai standar, dan menelusuri kriteria pemilihan yang penting dalam produksi.

Apa itu Relay Pengunci?

Relai pengunci adalah relai elektromekanis yang menahan kontaknya dalam posisi terbuka atau tertutup melalui struktur pengunci magnet, tanpa memerlukan arus kontinu melalui kumparan. Dalam relai non-pengunci standar, koil harus tetap diberi energi agar kontak tetap berada pada posisi sakelar. Sebaliknya, relai pengunci hanya memerlukan pulsa pendek untuk mengubah keadaan, dan kemudian magnet permanen atau gaya magnet sisa mempertahankan keadaan tersebut.

Dari sudut pandang seorang desainer, hal ini mengatasi tiga masalah sekaligus: konsumsi energi, pembangkitan panas, dan risiko koil terbakar. Pertimbangkan meteran pintar yang beroperasi sepanjang waktu. Kumparan relai non-pengunci yang menghasilkan daya 150 mW secara kontinyu mengonsumsi sekitar 1,3 kWh per tahun, sedangkan relai pengunci hampir tidak mengeluarkan daya apa pun di antara peristiwa peralihan. Selama masa pakai sepuluh tahun, perbedaan itu bertambah.

Jika Anda memerlukan penyegaran tentang cara kerja kontak relai dan kategori, Anda dapat meninjau artikel kami di cara kerja relai dan jenis kontaknya .

Bagaimana Cara Kerja Relai Pengunci?

Dua keadaan stabil

Relai pengunci mempunyai dua posisi yang stabil secara mekanis. Ketika kumparan yang disetel menerima pulsa, jangkar bergerak ke posisi tertutup, dan kait magnet menahannya di sana. Ketika kumparan reset menerima pulsa, armature bergerak mundur, dan kait menahannya pada posisi terbuka. Kontak tidak berubah keadaan ketika listrik terputus karena kait magnet tidak bergantung pada arus koil.

Desain kumparan tunggal versus kumparan ganda

Keputusan utama ketika mempelajari diagram rangkaian relai pengunci adalah jenis koil. Relai pengunci koil tunggal menggunakan pembalikan polaritas: satu kabel positif untuk disetel, negatif untuk disetel ulang, atau sebaliknya. Relai pengunci kumparan ganda menggunakan dua kumparan independen: satu untuk pengaturan dan satu lagi untuk pengaturan ulang. Ini menyederhanakan pengkabelan ketika Anda hanya memerlukan kontrol dorong-tarik sederhana atau ketika IC driver hanya memiliki satu output per arah.

Untuk desain dimana salah satu opsi dapat diterima, maka Relai pengunci listrik FH31L dengan opsi koil tunggal dan koil ganda menawarkan kedua versi dalam ukuran yang kompatibel, memberi Anda fleksibilitas tanpa desain ulang papan.

Relai Pengunci FH31L 80A dengan Opsi Kumparan Tunggal dan Ganda Relai pengunci 80A ini menawarkan versi koil tunggal dan ganda dalam ukuran yang kompatibel, sehingga menyederhanakan desain papan. Memenuhi standar IEC62052-31:2005 UC2 dan RoHS, sehingga cocok untuk aplikasi smart meter. Lihat Produk →

Contoh Diagram Rangkaian Relai Pengunci

Kabel set/reset koil ganda

Dalam konfigurasi kumparan ganda, kumparan set dan kumparan reset dihubungkan sebagai cabang terpisah dari rel positif ke ground. Menekan tombol set sebentar akan memberi energi pada koil set dan mengunci relai. Menekan tombol reset akan memberi energi pada koil reset dan melepaskan kaitnya.

Kabel pembalikan polaritas koil tunggal

Pada desain kumparan tunggal, baik set maupun reset menggunakan kumparan yang sama. Untuk beralih keadaan, Anda membalikkan polaritas tegangan yang diberikan ke koil. Pendekatan tipikal menggunakan jembatan-H atau dua transistor yang disusun dalam konfigurasi dorong-tarik. Satu pulsa dengan polaritas positif mengatur relai, sedangkan pulsa dengan polaritas terbalik mengatur ulang relai. Karena kumparannya sama untuk kedua pengoperasian, tapak PCB lebih kecil, namun sirkuit drivernya sedikit lebih rumit.

Relai pengunci yang digerakkan oleh MCU

Saat mikrokontroler menggerakkan relai pengunci, Anda dapat menggunakan dua pin GPIO dengan transistor untuk perangkat koil ganda, atau driver H-bridge untuk perangkat koil tunggal. Karena relai hanya menarik arus selama peralihan pulsa, pengemudi dapat dinilai untuk pulsa pendek daripada beban terus menerus. Hal ini membuat sirkuit yang digerakkan oleh MCU sangat menarik pada perangkat bertenaga baterai dan sistem pengukuran cerdas di mana setiap miliwatt sangat berarti.

Relai Pengunci versus Relai Non-Pengunci

Pilihannya bergantung pada apakah aplikasi Anda memerlukan fungsi memori atau status fail-safe. Jika kehilangan daya harus mengakibatkan keadaan mati, relai non-pengunci lebih aman. Jika perangkat harus mempertahankan kondisinya dan memulihkan posisi yang benar setelah listrik padam, relai pengunci lebih cocok.

Cara Memilih Relai Pengunci yang Tepat

Tegangan kumparan

Cocokkan tegangan koil dengan rel suplai Anda. Nilai umum termasuk 5V, 12V, dan 24V. Kumparan berkekuatan 12V yang dioperasikan pada 5V tidak akan terkunci dengan baik, dan tegangan berlebih dapat merusak insulasi. Jika sirkuit Anda menggunakan pembalikan polaritas, pastikan driver dapat memberikan pulsa positif dan negatif dengan bersih.

Jenis kumparan

Pilihan antara koil tunggal dan koil ganda bergantung pada sirkuit driver Anda. Kumparan ganda menawarkan logika kontrol yang lebih sederhana karena pengaturan dan pengaturan ulang bersifat independen. Kumparan tunggal menggunakan terminal yang lebih sedikit tetapi memerlukan pembalikan polaritas, yang meningkatkan jumlah komponen penggerak. Untuk desain dengan ruang PCB terbatas, perangkat kumparan ganda dengan pinout kompak seringkali lebih mudah untuk dirutekan.

Konfigurasi kontak

Pilih formulir kontak berdasarkan beban Anda. SPST adalah yang paling sederhana, tetapi SPDT dan struktur kontak ganda memungkinkan Anda mengontrol dua sirkuit secara bersamaan. Kontak bercabang dua meningkatkan keandalan dalam peralihan sinyal arus rendah dan berguna saat Anda perlu mengalihkan sinyal daya dan tambahan dari satu relai.

Memuat peringkat

Peralihan arus, tegangan, dan arus masuk semuanya penting. Beban resistif lebih mudah ditangani dibandingkan beban induktif atau kapasitif, yang menghasilkan transien yang dapat mengelas kontak. Untuk aplikasi 16A hingga 20A dengan persyaratan persetujuan UL dan CQC, Relai pengunci FH42L dengan kepatuhan UL dan CQC adalah pilihan praktis karena telah diuji untuk pasar global dan menggunakan tata letak terminal PCB standar.

Relai Pengunci FH42L 16A/20A dengan Persetujuan UL dan CQC Bersertifikasi UL dan CQC, relai pengunci 16A/20A ini menyediakan peralihan yang andal untuk pasar global. Tegangan rusaknya 5KV dan daya koil 250mW sesuai dengan rumah pintar dan papan kontrol meteran. Lihat Produk →

Memecahkan Masalah Umum Relai Pengunci

• Relai tidak mengubah status: Periksa tegangan koil dan drivernya. Pastikan durasi pulsa setidaknya 20 ms hingga 50 ms agar armature dapat bergerak sepenuhnya.
• Relai tidak akan mempertahankan status: Periksa kait magnetnya. Denyut nadi yang terlalu pendek dapat menyebabkan jangkar berada pada posisi tengah, sehingga kait tidak dapat terpasang sepenuhnya.
• Kontak menempel atau mengelas: Kurangi arus masuk atau gunakan bahan kontak yang sesuai dengan beban, seperti AgSnO2, yang lebih tahan terhadap erosi busur dibandingkan kontak yang hanya terbuat dari perak.
• Kebisingan atau peralihan yang salah: Tambahkan dioda flyback pada kumparan, terutama pada rangkaian kumparan ganda, dan saring jalur suplai yang berisik dengan kapasitor kecil di dekat relai.

Aplikasi Dimana Relai Pengunci Bersinar

Relai pengunci biasa terjadi pada meteran listrik pintar karena relai harus tetap dalam kondisi tertentu untuk waktu yang lama tanpa menguras meteran. Mereka juga banyak digunakan dalam kontrol pencahayaan rumah pintar, tiang pengisi daya, otomasi industri, dan sistem energi baru. Dalam lingkungan ini, kemampuan untuk mempertahankan keadaan tanpa daya kumparan yang terus menerus mengurangi pemanasan sendiri dan memperpanjang masa pakai rakitan PCB.

Untuk aplikasi pengukur pintar dan kontrol pencahayaan, Relai pengunci W30L dirancang untuk pengukur pintar dan kontrol pencahayaan menawarkan tapak yang kompak dan mekanisme penahan yang dapat diganti, membuatnya cocok langsung untuk papan kontrol meteran dan pencahayaan. Anda juga bisa menjelajah bagaimana Fanhar mendukung aplikasi meteran listrik pintar untuk melihat bagaimana komponen-komponen ini terintegrasi dalam penerapan produksi.

Relai Pengunci W30L 40A/50A untuk Meteran Cerdas dan Kontrol Pencahayaan Relai pengunci ini menangani hingga 50A dengan tapak yang ringkas dan sakelar kontrol manual. Ini sesuai dengan UL, TUV, dan CQC, sehingga cocok langsung untuk aplikasi meteran dan kontrol pencahayaan. Lihat Produk →

Pertanyaan Umum

Q1: Apakah relai pengunci memerlukan daya yang konstan?

Tidak. Relai pengunci hanya memerlukan pulsa untuk berpindah status. Setelah peralihan, kait magnet menahan kontak di tempatnya tanpa arus koil yang kontinu, sehingga koil tidak mengonsumsi daya saat relai dalam keadaan idle.

Q2: Mana yang lebih baik: koil tunggal atau koil ganda?

Itu tergantung pada pengemudi. Kumparan ganda lebih mudah dikendalikan dengan GPIO sederhana karena pengaturan dan pengaturan ulang bersifat independen. Kumparan tunggal menghemat terminal tetapi memerlukan sirkuit pembalikan polaritas, seperti jembatan-H. Jika Anda mengoptimalkan ruang PCB, koil ganda dengan tata letak terminal yang ringkas biasanya nyaman.

Q3: Dapatkah relai pengunci gagal membuka atau menutup?

Ya. Keausan mekanis, kontak yang dilas, atau kait magnet yang rusak dapat menyebabkan kedua mode kegagalan tersebut. Pemilihan beban yang tepat, penggerak koil yang memadai, dan relai dengan struktur kontak yang kuat membantu mencegah kegagalan ini.

Q4: Berapa lama pulsa kontrolnya?

Biasanya 20 ms hingga 50 ms sudah cukup untuk relai pengunci 12V atau 24V. Pulsa yang lebih panjang tidak merusak relai tetapi membuang energi, sedangkan pulsa yang sangat pendek mungkin tidak menggerakkan jangkar sepenuhnya dan dapat mengakibatkan peralihan yang tidak dapat diandalkan.

Kesimpulan

Diagram rangkaian relai pengunci mudah dibaca setelah Anda mengetahui apakah perangkat menggunakan satu atau dua kumparan. Setelah jenis kumparan jelas, pengkabelan mengikuti pola yang dapat diprediksi, dan pekerjaan desain utama beralih ke pemilihan tegangan kumparan, peringkat kontak, dan komponen perlindungan yang benar. Untuk meteran pintar, kontrol pencahayaan, dan peralatan energi baru, penghematan energi dan keandalan jangka panjang dari relai pengunci sulit ditandingi dengan alternatif non-pengunci.