
Być może słyszałeś, że uniwersalnym przekaźnikiem, który poradzi sobie w nieomal wszystkich sytuacjach, jest przekaźnik elektromagnetyczny? Być może powiedziano Ci, że najlepiej wykorzystać najpopularniejszą opcję, ponieważ większość użytkowników nie może się mylić? Albo interesuje Cię jedynie sterowanie elektrozaworem i toniesz już w morzu niepotrzebnych informacji? Przyjrzyjmy się dostępnym rodzajom przekaźników i zastanówmy się jakiego naprawdę potrzebujesz.
Odrobina teorii
Do czego służą przekaźniki?
Gdyby chcieć zawrzeć funkcję przekaźnika w czterech słowach, należałoby powiedzieć, że otwiera on lub zamyka układ elektryczny. Zamknięcie uzyskuje się dzięki wprowadzeniu separacji galwanicznej, tj. izolacji elektrycznej bloków obwodu. Dzięki niej chroni on sterownik przed wypadkami losowymi (np. zwarciami) i błędami, jakie może napotkać ze strony obwodu.
Przekaźniki ponadto sprawdzają się przy przełączaniu obciążeń dużej mocy (kiedy mamy do czynienia z wysokim napięciem lub natężeniem prądu elektrycznego), zużywając przy tym niewielką ilość energii.
Dodatkowy ich atut uwydatnia się, kiedy w Twoim obwodzie znajduje się pojedyncze źródło napięcia, podczas gdy elementy wchodzące w jego skład potrzebują jego różnych poziomów. Przekaźniki umożliwią Ci taką konwersję.
Przekaźnik elektromagnetyczny
Powszechnie używanym podtypem jest przekaźnik elektromagnetyczny. Nieprzypadkowo, bowiem cechuje go prostota, a – jak głosi mądrość ludowa – proste urządzenia rzadko się psują.
Opiera swoje działanie na podstawowych prawach fizyki: przez cewkę znajdującą się w pierwszej części obwodu (zwanego sterowniczym) przepływa prąd, co powoduje wygenerowanie się pola magnetycznego. Pole to oddziałuje na stalowy element w drugiej części obwodu (“roboczego”) – zwiera on styki i obwód zostaje zamknięty. Kiedy napięcie na cewce zostaje wyzerowane, siła znika, a zwornik zostaje rozwarty mechanicznie za pomocą sprężyny zwrotnej.
Przekaźnik półprzewodnikowy
Konkurencją dla elektromagnetycznych są przekaźniki półprzewodnikowe, których zasada działania jest optoelektroniczna. Pomijając zbędne technikalia, ponownie mamy do czynienia z podwójnym obwodem: w części sterowniczej znajduje się nadajnik, najczęściej podczerwona dioda LED, a w roboczej – fototranzystor. Oba te elementy izolowane są świetlnie od otoczenia. Zamknięcie obwodu następuje wtedy, kiedy fototranzystor odbierze odpowiedni sygnał świetlny i przetworzy go na elektryczny – ten z kolei może być dalej wzmacniany.
Porównanie obu podtypów
- w kontekście trwałości, konkurs wygrywają przekaźniki półprzewodnikowe: zarówno pod względem wytrzymałości mechanicznej (tu znajdzie się odporność na wibracje, czy zabrudzenia – zwłaszcza kurz, będący zmorą styków przekaźników elektromagnetycznych) jak i elektrycznej (obciążenia elektryczne);
- spójrzmy na pobór mocy: tutaj co prawda przekaźniki półprzewodnikowe wygrywają z przebiciem kilkakrotnym. Należy się tu jednak liczyć z pewną stowarzyszoną wadą: w stanie załączenia cechują się one wysoką produkcją ciepła, a co za tym idzie – koniecznością odprowadzania go;
- przewagą przekaźników półprzewodnikowych dostrzeżesz przyglądając się ich stykom, na których – w przeciwieństwie do drugiego rodzaju produktów – nie występują łuki elektryczne. Pociąga to za sobą zmniejszenie zakłóceń podczas przesyłania sygnałów;
- szybkość przełączania, np. podczas sterowania elektrozaworem, wypada na korzyść przekaźników półprzewodnikowych, jednak dopiero kiedy potrzebujesz naprawdę skrajnych częstotliwości;
- czasami, ze względów bezpieczeństwa, istotna jest dodatkowa izolacja galwaniczna – wewnątrz obwodu roboczego. Taką cechą przekaźniki półprzewodnikowe nie mogą się poszczycić;
- jeśli istotna jest dla Ciebie cena, w większości przypadków tańsze okażą się przekaźniki elektromagnetyczne.
Który podtyp do elektrozaworu?
Po wstępnej analizie możliwości i towarzyszących im zespołów cech jesteśmy gotowi do przeanalizowania naszych potrzeb i dokonania rozsądnego wyboru. Oczywiście zależy nam na tym, aby tak dopasować przekaźnik, aby móc cieszyć się nim jak najdłużej i zapewnić sobie pracę możliwie bez awarii.
Kategoria obciążenia
Przede wszystkim należy pamiętać, że natężenie prądu podane na obudowie przekaźnika nie mówi wprost o natężeniu znamionowym elektrozaworu, który planujesz do niego podłączyć. Wynika to z faktu, że charakterystyki prądowe elektrozaworu podczas startu oraz wyłączania są różne. W związku z czym narażasz styki układu na pojawienie się łuku podczas gwałtownej zmiany napięcia, a to prowadzi do ich szybszej degradacji.
Elektrozaworów działających na prąd zmienny dotyczy zatem charakterystyka AC15, natomiast tych na prąd stały – DC13.
Częstość przełączania
Jeśli w Twoim układzie cykl czas włączenia-czas wyłączenia jest odpowiednio długi (rzędu dziesiątek sekund), przekaźnik elektromagnetyczny sprawdzi się wystarczająco dobrze. Jeśli jednak okres zbliży się do pojedynczych sekund lub pojawią się wyższe częstotliwości, lepiej będzie wybrać przekaźnik półprzewodnikowy. Jest zdecydowanie odporniejszy na zużycie – dzięki temu oszczędzisz sobie częstych prac serwisowych.
Przekaźnik a obciążalność
Przekaźniki półprzewodnikowe dobrze znoszą duże obciążenia i łączą tę cechę z bardzo wysoką częstotliwością przełączania (powyżej 150k cykli/h). Jeśli jednak niewielki przekaźnik 6 A to za mało dla Twojego zaworu, warto przyjrzeć się przekaźnikom hockey puck, gotowym na sterowanie elektrozaworem o nieco większej mocy lub – dla jeszcze znakomitszego obciążenia – przekaźniki wyposażone w radiatory lub wentylatory. Te ostatnie są jednak dość duże, więc jeśli zależy Ci na kompaktowości rozwiązania, warto przyjrzeć się modelowi 77.01.
W wyborze przekaźnika powinniśmy zatem kierować się przede wszystkim częstotliwością przełączania jaką zamierzamy zadać oraz mocą wybranego elektrozaworu. Rozmiar oraz koszta traktujmy zdecydowanie drugoplanowo.