Реле — это устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне; оно состоит из релейного элемента (с двумя устойчивыми состояниями) и группы электрических контактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного элемента. Различают реле тепловые, механические, электрические, оптические, акустические. Реле используются в системах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и т. д.
Основным элементом электромагнитного реле является электромагнит.
Электромагнитное реле состоит из катушки, сердечника, якоря и контактной системы (рис. 2). Катушка и сердечник образуют электромагнит. Контакты связаны механически с якорем. Якорь образует подвижную часть магнитопровода, сердечник – неподвижную. Контакты могут в отключённом состоянии реле находиться как в замкнутом положении, так и в разомкнутом.
Рассмотрим принцип действия реле с одним нормально-разомкнутым контактом (то есть с таким контактом, который при отключённом реле разомкнут) (см. рис. 3 – рис. 5). Электромагнитное реле может использоваться, например, для того, чтобы с помощью небольшого безопасного напряжения и тока управлять (то есть включать и отключать) цепью с высоким напряжением. Например катушка реле NRP05-A12DH питается от 12 В, а контакт может коммутировать нагрузку в цепи переменного тока напряжением до 250 В, при токе нагрузки 3 А.
Принцип действия. Включение реле. При подключении катушки реле к источнику напряжения, через неё начинает протекать ток. Этот электрический ток создаёт магнитное поле вокруг катушки. Ферромагнитный сердечник значительно усиливает магнитное поле. Якорь обычно делают стальным, поэтому, при возникновении магнитного поля вокруг катушки с током, он притягивается к сердечнику. С якорем механически связан рычаг. При притягивании якоря к сердечнику рычаг также перемещается и воздействует на контакт, замыкая его. Отключение реле. При снятии напряжения с катушки магнитное поле исчезает и якорь возвращается в исходное положение с помощью пружины. Рычаг движется вслед за якорем. При этом контакт реле размыкается.
Подключив контакт реле в какую-либо цепь можно управлять этой цепью, то есть включать и отключать (коммутировать) её (рис. 6).
Реле также можно использовать для построения устройств работающих по определённой логической схеме. Например, на основе двух реле можно сделать устройство, осуществляющее логическую операцию «И» (конъюнкцию). Реле может находится в двух состояниях: включено (логическая единица, истина, «1») или отключено (логический нуль, ложь, «0»). Сигналом управляющим реле будет напряжение питания. Подать на катушку реле напряжение – это то же, что и подать единицу, сигнал «1» на вход. См. рис. 7. Второй вывод катушки при этом всегда подключён ко второму полюсу источника питания. Провод, соединяющий выводы всех катушек и подключённый ко второму полюсу источника питания называется общим проводом. Первый полюс источника питания можно называть сигнальным, так как он используется для подачи сигнала «1» на катушку реле. Катушку реле можно рассматривать как «вход» логического устройства, а контакт реле как «выход» логического устройства.
Разумеется, на основе реле можно создавать гораздо более сложные логические устройства. Пример более сложного устройства приведен на рис. 9.
ВЫПОЛНИТЕ ЗАДАНИЕ: заполните таблицу истинности № 1 (см. ниже), характеризующую работу схемы, изображённой на рис. 9.
