رله ها

رله چیست؟

رله نوعی کلید الکتریکی سریع یا بی‌درنگ است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود.

از آنجایی که شاید شما هم مثل من از تعریف های علمی خوشتان نیاید یک تعریف ساده تر و خودمانی تر برای آن بیان می کنم که تا آخر عمر این تعریف از ذهنتان پاک نشود.

در واقع رله یک کلید تبدیل است، با این تفاوت که در کلید تبدیل به یک انسان نیاز است تا با دست خود، کلید تبدیل را فشار دهد. ولی در رله یک جریان برق این کلید را تغییر حالت می دهد. یعنی ما یک ولتاژ برق را به رله می دهیم و رله، کلیدِ تبدیلی را که در داخل آن تعبیه شده است، برای ما خاموش و روشن می کند.

در رله های الکترومکانیکی، این ولتاژی که ما به رله می دهیم تا رله فعال شود، معمولاً ولتاژ کوچکی است ولی کلیدی که در داخل رله تغییر حالت پیدا می کند، می تواند جریان بزرگی را برای ما قطع و وصل کند.

بعداً خواهید دید که از این خاصیت چه استفاده های زیادی در برق ساختمان، برق صنعتی و الکترونیک می توان کرد.

اگر خاطرتان باشد در قسمت آموزش کلید تبدیل ، مدار داخلی یک کلید تبدیل را به صورت زیر طراحی کردیم. این مدار که نحوه عملکرد کلید تبدیل را نشان می دهد، در پایین نشان داده شده.

همان طور که می بینید. در کلید تبدیل، زمانی که کلید پایین است، پیچ طلایی رنگ با پیچ نقره ای رنگِ شماره ۲ در تماس است و وقتی کاربر کلید را تغییر حالت میدهد، پیچ طلایی رنگ با پیچ نقره ای رنگِ شماره ۱ تماس پیدا می کند.

خب حالا اگر ما دست کاربر را حذف کنیم و به جای آن یک بوبین قرار دهیم، در این حالت ما یک رله ساخته ایم. به طور خلاصه بوبین یک سیم پیچ است که وقتی به آن برق وصل می کنیم خاصیت آهنربایی پیدا می کند و یک تیغه را به سمت خود جذب می کند.

همان طور که در تصویر بالا مشاهده می کنید، زمانی که برق بوبین قطع است، پایه POLE که از این به بعد به آن COM می گوییم به پایه NC وصل است و وقتی به بوبین برق می دهیم، تیغه داخل رله جابجا شده و این بار پایه POLE به پایه NO وصل می شود.

حتماً می پرسید خب این رله به چه دردی می خورد؟ بد نیست به مدار فتوسل معکوس نگاهی بیندازید و یکی از کاربردهای این قطعه الکترونیکی را مشاهده کنید. این قطعه در داخل چشم راه پله، تایمر راه پله، ریموت کنترل ها و فتوسل ها استفاده می شود. اگر خاطرتان باشد در کتاب آموزش برق ساختمان هم از این قطعه در یکی از مدارات برق ساختمان استفاده کرده ایم.

رله های الکترومکانیکی در بازار به صورت مکعب های کوچکی ساخته می شوند که اندازه آنها حدوداً به بزرگی یک بند انگشت است. تعدادی از این رله ها را در پایین مشاهده می کنید.

یک رله ۵ ولت دی سی

یک رله ۹ ولت دی سی

یک رله ۱۲ ولت دی سی

قیمت این رله ها بسیار پایین است و می توانید با ۲ یا ۳ هزار تومان یکی از آنها را تهیه کنید. تمام رله هایی که در بالا مشاهده کردید ۵ پایه دارند. دو تا از پایه ها مربوط به بوبین داخل رله است که باید به این دو پایه یک ولتاژ مثبت و منفی DC وصل شود. و سه پایه دیگر هم مربوط به NC و NO و COM است. برای اینکه بتوانید این پایه ها را تشخیص دهید به تصویر زیر نگاه کنید.

تصویر یک رله ۵ پایه را در دست من مشاهده می کنید. همانطور که می بینید وقتی پشت رله را به سمت خود می‌گیرید بطوری که ۳ تا از پایه های آن به سمت پایین و ۲ تا پایه ها به سمت بالا باشد. از چپ به راست و از بالا به پایین، اولین پایه NO است. دومین پایه NC است. سومین پایه منفی بوبین است. چهارمین پایه COM است و پنجمین پایه مثبت بوبین است. البته در رله ها ترتیب پایه مثبت و منفی برای بوبین مهم نیست و اگر مثبت و منفی جابجا شوند مشکلی پیش نمی‌آید.

برد رله:

اگر حوصله لحیم کاری و اتصال سیم به پایه های این رله ها را ندارید می توانید از بردهای آماده استفاده کنید که برای هر کدام از پایه های آن یک ترمینال نصب شده و به راحتی می توانید سیم برق را به این ترمینال ها متصل کنید، در این صورت نیازی به لحیم کاری ندارید. یک نمونه از این برد رله ها را مشاهده می کنید.

نکته: توان مصرفی بوبین این رله ها معمولا ۰.۲ تا ۰.۳ وات است. یعنی جریان بسیار کمی در حد ۲۰ تا ۵۰ میلی آمپر مصرف می کنند.

رله هایی که در بالا مشاهده کردید، به رله های تک کنتاکت الکترومکانیکی معروفند، چون عملکرد آنها از طریق یک عمل مکانیکی صورت می گیرد و یک تیغه فلزی در داخل این رله ها جابجا می شود. نوع دیگری از رله ها وجود دارند که به رله های الکترونیکی یا SSR معروفند. عملکرد این رله ها دقیقاً مانند رله های الکترومکانیکی ست با این تفاوت که در داخل آنها هیچ تیغه ای جابجا نمی شود یا اصطلاحاً هیچ قطعه مکانیکی در داخل آنها استفاده نشده است. به همین خاطر دارای طول عمر بالاتری نسبت به رله های قبلی هستند. تصویر یک رله SSR را در پایین مشاهده می کنید.

همانطور که روی این رله نوشته شده، این رله با یک ولتاژ ۳ الی ۳۲ ولت DC فعال می شود. برای فعال شدن آن هم کافیست که این ولتاژ به پایه های شماره ۳ (مثبت) و شماره ۴ (منفی) متصل شود. و وقتی که فعال شود پایه های شماره ۱ و ۲ را به همدیگر متصل می کند و می توانید جریانی تا ۲۵ آمپر را با آن قطع و وصل کنید.

رله ها در انواع دیگری مثل دو کنتاکت، سه کنتاکت، چهار کنتاکت و… هم ساخته می شود و موارد استفاده خود را دارند. وقتی گفته می شود که یک رله دو کنتاکت است. یعنی در داخل آن رله دو تیغه حرکت می کنند پس در کل یک رله دو کنتاکت یعنی دو رله معمولی که در داخل یک رله تعبیه شده است. مثلاً تصویر یک رله سه کنتاکت را در پایین مشاهده می کنید.

یک مدار ساده با استفاده از رله:

فرض کنید که یک دستگاه برش آبی طراحی کرده‌اید که برای برش سنگ های نما استفاده می‌شود. زمانی که اپراتور در کار حال با این دستگاه است، به خاطر پاشیده شدن قطرات آب، اپراتور کاملاً خیس خواهد شد. و از این می‌ترسید که وقتی اپراتور با دستان خیس کلید دستگاه را خاموش و روشن می کند دچار برقگرفتگی شود. و می دانید که اگر شخصی در یک محیط مرطوب دچار برقگرفتگی شود، بایستی باقی مانده آن مرحوم را با جارو و خاک انداز از روی زمین جمع کرد. بنابراین می توانید به جای اینکه برق ۲۲۰ ولت را مستقیم به کلید بیاورید، یک برق ۱۲ ولت DC ( که کاملاً بی خطر است) را ابتدا به کلید بدهید، آنگاه از کلید به یک رله وصل کنید، تا رله فعال شود و برق ۲۲۰ ولت را به دستگاه وصل کند. در این صورت این رله است که با برق ۲۲۰ ولت سروکار دارد نه خود اپراتور. البته نوع واقعی تر این مدار در برق صنعتی با کنتاکتور طراحی می شود.

یک مدار ساده دیگر را در پایین مشاهده می کنید که با رله دو کنتاکت طراحی شده. این مدار با هر بار تغییر حالت دادن کلید آن، جای مثبت و منفی را تغییر می دهد و جهت حرکت موتور را برعکس می کند.