Реле являются одними из самых старых доступных коммутационных частей, но
многие аудиохакеры неправильно понимают их. Вот краткое изложение основ
и как их применять.

Реле представляют собой переключатели с электромагнитным управлением.
Буквально,
внутри реле есть электромагнит и питание этого электромагнита
заставляет переключатель изменить положение, потянув за подвижные части переключателя
механизм в другое положение. В максимально возможной степени,
электромагнит выполнен электрически изолированным от пути прохождения сигнала.

Существует два основных класса реле — с фиксацией и
незащелкивающийся. Реле без фиксации являются самыми простыми.

В незапирающемся
реле, электромагнит тянет переключатель, подпружиненный с одной стороны,
которая называется «нормальной» или «сбросной» стороной. Всякий раз, когда катушка электромагнита пропускает достаточный ток
(называемый втягивающим током ), он создает достаточно ампер-витков магнитной силы, чтобы
дернуть переключатель в положение «под напряжением» или «установить»
позиция. Переключатель остается во включенном положении, т.к.
пока ток в катушке достаточен для того, чтобы электромагнит преодолел
сила пружины. Как только ток упадет ниже холдинг
ток , пружина возвращает переключатель в обесточенное состояние.
Из-за того, как работает магнитное притяжение, требуется меньше магнитного поля.
усилие — и, следовательно, меньший ток в катушке — для удержания набора реле
чем это было сделано, чтобы переместить его туда в первую очередь, поэтому ток удержания
меньше тока включения.

реле без фиксации схематично показано в левом верхнем углу окна «Реле».
Основы». Показана часть переключателя базового реле SPDT.
в виде переключателя, состоящего из
шест, который можно переключить на один из двух бросков. Бросок, что полюс
соединяется, когда ток в катушке не течет, называется нормально закрытый (NC)
бросать. Нормально разомкнутый контакт (НО) — ну, нормально разомкнутый. Пружина удерживает переключатель в этом положении. Шест и броски
только сигнальные соединения на реле. Катушка используется только для управления реле, а не
проводить сигнальные токи.

Если вы думаете о катушке и железном сердечнике, на котором она намотана, как о
электромагнит, и представьте, что поворотный рычаг выключателя тоже сделан из
железа, вы можете видеть, что когда катушка находится под напряжением, электромагнит развивает
достаточное магнитное притяжение, чтобы движущаяся рука плюхнулась в заряженный
положение против натяжения пружины. Когда переключатель размыкается и ток катушки
падает, пружина тянет качающийся рычаг назад. Это очень упрощенный взгляд,
конечно. В одном реле может быть много секций SPDT или могут быть
только один нормально разомкнутый или только один размыкающий переключатель. Суть в том, что электромагнит
переводит переключатель в новое положение.

В правой части «Основы реле» мы видим
другой основной вид реле, фиксирующее реле. Если у нас нет весны, но сделать
поворотный рычаг магнит (обозначен полюсами n и s ), то поворотный рычаг будет притягиваться к
ближайший из двух железных сердечников катушки. Он останется в этом положении навсегда, если только
что-то заставляет его двигаться. Мы можем заставить его двигаться, кратковременно подключив переключатель
и батарея, чтобы заставить два электромагнита питаться таким образом, чтобы отталкивать
магнит в поворотном рычаге от его текущего положения. Если полярность
батарея такова, что железный сердечник притягивает качающуюся руку, рука остается
прямо там, где он есть, и ничего не происходит. Только если полярность батареи такая
что железный сердечник отталкивает качающуюся руку, а другой железный сердечник притягивает
качающейся рукой, будет ли качающаяся рука переворачиваться на другую сторону и оставаться там. К
правильная обмотка и соединения, это формирует реле с магнитной фиксацией .
Этот конкретный тип называется блокирующим реле с одной катушкой. Ты
заставить его изменить состояние, подав обратный импульс в единственную катушку. Сделать сальто
это обратно, вы должны снова инвертировать полярность катушки.

Обратите внимание, что на
фиксирующее реле. Реле так же счастливо оставаться в одном положении, как и в другом

Есть еще один способ сделать реле с магнитной фиксацией. Если
у нас есть две отдельные катушки, как на эскизе в правом нижнем углу, достаточно просто оттолкнуть качающийся рычаг от его исходного положения, и
пусть это
естественное магнитное притяжение к ненапряженной катушке втягивает ее в новую
позиция. Он будет оставаться там до тех пор, пока мы не заставим ядро ​​нового положения покоя отталкивать его.
Это реле с двумя катушками с магнитной защелкой может иметь обе катушки, присоединенные к
тот же источник питания от батареи, и реле изменит положение, если мы подадим питание на два
катушки поочередно с одним переключателем. Реле с магнитной фиксацией с одной катушкой требует
полярность батареи обратная, что сложнее с точки зрения электроники, чем
просто потянув вниз тот или иной контакт. Но оба типа доступны.

Существуют и другие способы, кроме магнитных средств, для фиксации
реле, но это хороший способ представить, как они все работают.

Чтобы поворотный рычаг вообще двигался в реле любого типа, вам
нужно заставить электромагнит тянуть достаточно сильно, чтобы рука
преодолеть либо силу пружины, либо силу магнитного запирания. Это
втягивающий ток, упомянутый выше. Как только вы превысите
ток втягивания, качающийся рычаг качается, и реле перемещается в новое положение.
В реле без фиксации ток меньше.
необходимо удерживать качающийся рычаг в новом положении, чем перемещать его туда
изначально, поэтому ток катушки можно несколько уменьшить, а качающийся рычаг
останется во включенном состоянии. Пока катушка
ток падает ниже ток удержания реле остается включенным.
Очевидно, что у реле с магнитной фиксацией этого ограничения нет — они удерживают
ток равен нулю.

Разница между током удержания некоторой фиксированной величины
(в реле без фиксации)
и нулевой ток удержания (в реле с фиксацией) является критическим для батареи.
оборудование с питанием, такое как гитарные эффекты. Обычно вы можете позволить себе импульс тока
от батареи, чтобы щелкнуть выключателем, но обычно вы не можете позволить себе непрерывный
ток для удержания реле. Вот почему реле с фиксацией, вероятно,
лучшее решение для оборудования с батарейным питанием. С другой стороны, если вы
обычно питается от адаптера переменного тока, вы можете воспользоваться более простым
схемы, задействованные в реле без фиксации.

Что определяет ток катушки реле? Пропуская несколько
страниц продвинутой математики высокой плотности, катушкам реле нужно
фиксированное количество ампер-витков для механической работы. Как вы получаете ампер
очередь зависит от дизайнера. Если для работы реле требуется 10 ампер-витков, можно поставить
10
ампер через один виток (ACK!) или один ампер через 10 витков (лучше, но все же
не большой), 100 мА через 100 витков или 10 мА через 1000 витков.

Если вы когда-нибудь смотрели на характеристики реле, вам, вероятно, было интересно
где они указывают ампер-витки. Они не делают. Все, что они указывают, это реле
Напряжение. Вот как это работает.

Поскольку медный провод имеет некоторое сопротивление, вы можете воспользоваться
это сопротивление заставляет медный провод в катушке ограничивать собственный ток. Делать
таким образом, разработчик реле выбирает напряжение реле для реле. Он знает, сколько
ампер-витки необходимы для того, чтобы реле сработало от магнитной конструкции
реле, поэтому его работа состоит в том, чтобы получить достаточное количество витков провода, чтобы реле
работать и сделать этот медный провод нужного размера, чтобы медный
сопротивление пропускает столько тока.

Если вы делаете
В случае 100 мА/1000 витков вы можете запитать реле, скажем, от 12 В, поэтому, если вы
можно сделать 1000 витков провода 12 В/100 мА = 120 Ом, можно просто подключить 12 В
непосредственно к реле, а сопротивление катушки будет ограничиваться вправо
значение ампер-витка сопротивлением провода. Обычно это можно сделать с помощью
возиться с количеством витков и толщиной (или тонкостью!) меди
проволока. Производители обычно выпускают несколько версий, каждая из которых имеет разные номинальные значения.
напряжение катушки, возясь с ампер-витками и толщиной провода, чтобы получить различные
модели, которые все работают с различными напряжениями. Наиболее распространенные напряжения 5
(логическое напряжение), 6 (от питания накала вакуумной лампы), 9(да,
Вирджиния, есть реле на 9 В!), 12, 24 и 48 в (обычно) переменного и постоянного тока.
Не все они одинаково доступны. Часто дистрибьютор будет только
стандартные реле на 5, 12 и 24 В постоянного тока, а также небольшое количество других, в основном
24 В переменного тока и 120 В переменного тока.

Вы можете немного схитрить после того, как реле сконструировано, вот как
люди работают с уже существующими реле. На практике люди работают с напряжениями катушки и
сопротивления. Если у вас уже есть напряжение питания, которое слишком велико, например, 12 В, для реле, которое
рассчитанный на 5 В, вы можете получить ампер правильно, вставив достаточное количество
сопротивление последовательно с катушкой, чтобы снизить общий ток. Например,
если у вас есть реле с номиналом 5 В/50 Ом, вы можете запустить его на 12 В, поставив 70 Ом.
последовательно с ним резистор. Резистор 70 Ом последовательно с резистором 50 Ом.
медное сопротивление делает ток таким же, как если бы у вас было только 5 В на
реле. На самом деле, если вы установите это и измерите, вы обнаружите, что есть
на самом деле всего 5В на катушке реле.

Есть еще кое-что, что вам нужно знать. Эти катушки в
электромагниты — они действуют как (и являются!) индукторами. Когда вы настраиваете
ток в них, чтобы заставить реле переключать положения, вы загружаете
индуктор с током. Когда вы пытаетесь выключить его, индуктор отвечает
меняя его напряжение, чтобы попытаться сохранить ток. Это происходит так же быстро
как вы можете отключить ток, так катушки индуктивности могут создавать очень быстрое, резкое напряжение
шипы. Поскольку индуктивность изменяется пропорционально квадрату числа витков на катушке,
обычно бывает, что много витков очень тонкого провода на более высоком напряжении (и
следовательно, версия реле с более низким током будет иметь гораздо большую индуктивность, чем
реле того же физического размера при более низком напряжении (следовательно, меньше витков большего
медный провод) вариант. Индуктивность катушки непосредственно замедляет накопление и
спад тока в катушке при подаче напряжения, так что в целом выше
реле напряжения срабатывают дольше.

Быстрый резкий скачок напряжения, исходящий от реле
катушка, изменяющая свое напряжение, чтобы попытаться сохранить ток, может убить
Твой управляющий транзистор. Вы должны защитить устройство от напряжения
шип. Обычно это делается путем включения диода параллельно
катушка реле, но в направлении, где диод не проводит, когда
катушка реле включена. Диод работает только тогда, когда катушка реле
меняет напряжение на нем при выключении. Это фиксирует напряжение
всплеск только на одном диоде, падение больше, чем напряжение питания.

Кроме того, всплеск может быть связан с трактом сигнала паразитными
емкости внутри реле. При этом часть изменения напряжения на катушке
от полностью включенного до только диодного падения на катушке. Ты можешь
предотвратить эту связь несколькими способами. Один — покупать только экранированные
реле. У них есть электрический экран между катушкой и сигналом.
контакты для шунтирования любого емкостного изменения напряжения на землю. Другой способ
заключается в том, чтобы заставить напряжение на катушке медленно изменяться, управляя
драйвер с рампой вверх или вниз при переключении. Это предотвращает
соединение, делая края слишком медленными, чтобы их можно было соединить очень
небольшая (обычно 1-2 пФ) паразитная емкость связи.