스마트홈 제로와이어 스위치에는 어떤 릴레이가 사용되나요? 전문가 가이드

최신 스마트 스위치는 마술처럼 작동합니다. 벽 상자에 전선이 두 개만 있는 오래된 집의 기본 기계식 스위치를 교체합니다. 갑자기 음성 제어, 예약, 원격 액세스가 가능해졌습니다. 새로운 배선이 필요하지 않습니다. 중성선이 필요하지 않습니다. 하지만 스위치는 여전히 자체 Wi{5}}Fi와 프로세서에 전력을 공급합니다.

이것은 중요한 엔지니어링 퍼즐을 만듭니다. 어떻게 작동하나요? 어떤 종류의 구성 요소가 이것을 가능하게 합니까?

대답은 자기 래칭 릴레이입니다. 이 특정 릴레이 유형은 대부분의 제로{1}}와이어 스마트 스위치를 가능하게 만드는 핵심 구성 요소입니다. 이는 중립이 아닌 스마트 스위치라고도 합니다.-

일반 릴레이와 달리 켜거나 끄는 데 지속적인 전원이 필요하지 않기 때문에 작동합니다. 이 기능은 전용 중성선 없이 스마트 스위치에 전원을 공급하는 주요 문제를 해결합니다.

이 전체 가이드는 이 기술의 모든 측면을 다루고 있습니다. 당신은 배울 것입니다:

자기 래칭 릴레이란 무엇이며 제로{0}}와이어 스위치 설계에 이것이 필요한 이유입니다.

홈릴레이, 자동차릴레이, 산업기기릴레이의 상세 비교입니다.

전문가처럼 릴레이 사양을 읽고 모든 프로젝트에 적합한 제품을 선택하는 방법.

래칭 릴레이가 필수적인 이유

중립이 아닌{0}}스마트 스위치가 얼마나 뛰어난지 이해하려면 핵심 구성 요소를 이해해야 합니다. 래칭되지 않은 릴레이 대신 래칭 릴레이를 선택하는 것은-선호에 관한 것이 아닙니다. 이는 전기법에 따른 기본 요구 사항입니다.

래칭 릴레이란 무엇입니까?

자기 래칭 릴레이는 메모리가 있는 전기 기계 스위치입니다. 이는 짧은 전기 폭발을 사용하여 개방에서 폐쇄로 또는 그 반대로 변경합니다.

상태가 변경되면 내부 영구 자석이 제자리에 고정됩니다. 해당 위치를 유지하려면 추가 전력이 필요하지 않습니다. 접이식 볼펜을 생각해 보세요. 한 번 클릭하면 팁이 확장되고(켜짐) 확장된 상태가 유지됩니다. 취소하려면 다시 클릭하고(해제), 취소된 상태를 유지합니다.

이는 표준 비-래칭 릴레이와 완전히 다릅니다. 비-래칭 릴레이는 전자기장을 생성하기 위해 내부 코일을 통해 지속적인 전류가 필요합니다. 이 필드는 스위치 접점이 닫힌 상태로 유지됩니다. 코일에서 전원을 제거하면 스프링이 접점을 당겨서 열립니다.

'-중립이 아닌' 문제

제로{0}}와이어 스마트 스위치의 주요 과제는 자체 전자 장치에 전원을 공급하는 것입니다. 표준 설정에는 활선이 입력되고 전환된 활선이 조명으로 출력됩니다. 중성선은 전기의 복귀 경로를 제공합니다. 이를 통해 스위치의 내부 전자 장치(예: Wi-Fi 칩)가 완전한 회로를 형성하고 전력을 끌어올 수 있습니다.

중성선이 없으면 스위치에는 전기 경로가 하나만 있습니다. 활선을 통해 스위치의 전자 장치를 통과한 다음 조명기구로 나갑니다. 조명 기구는 스위치 전원 회로의 일부가 됩니다.

이는 스위치가 두뇌를 계속 유지하기 위해 지속적으로 전구를 통해 소량의 전류를 "누출"하거나 통과시켜야 함을 의미합니다. 이 전류는 너무 작아서 전구에 불이 들어오지 않거나 심지어 희미하게 빛나지도 않아야 합니다.

래칭 릴레이 솔루션

비-래칭 릴레이가 이 작업에 완전히 잘못된 이유는 다음과 같습니다. 불을 켜두기 위해 비-래칭 릴레이는 코일에 지속적인 전력을 공급해야 합니다. 이 코일 전류와 Wi-Fi 칩의 전류로 인해 민감한 LED 또는 CFL 전구를 꺼야 할 때 깜박이거나 윙윙거리거나 희미하게 빛나는 경우가 많습니다.

자기 래칭 릴레이는 이 문제를 우아하게 해결합니다. 조명을 켜기 위해 스위치 회로는 릴레이의 "설정" 코일에 짧고 높은{1}}에너지 펄스를 보냅니다. 영구 자석으로 인해 릴레이 접점이 닫히고 그대로 유지됩니다. 펄스가 종료됩니다. 이제 릴레이는 전력을 전혀 사용하지 않습니다.

릴레이가 잠긴 상태에서 스위치 전자 장치는 이제 불이 켜진 전구를 통해 필요한 소량의 전력을 빨아들일 수 있습니다.- 계전기는 전력을 소비하지 않으므로 총 누설 전류는 문제를 피할 수 있을 만큼 충분히 낮게 유지됩니다. 조명을 끄고 싶을 때 회로는 "리셋" 코일에 또 다른 펄스를 보내고 접점이 열립니다.

자동차 대 산업용 계전기

스마트 스위치는 매우 구체적인 저전력 래칭 릴레이를 사용합니다.- 그러나 더 넓은 릴레이 세계는 거대합니다. 자동차 릴레이와 공장 현장 릴레이의 차이점을 이해하면 엔지니어링 상충관계에 대한 중요한 맥락을 얻을 수 있습니다-. 이는 애플리케이션 환경이 계전기 설계의 모든 측면을 어떻게 형성하는지 보여줍니다.

설계 표준, 적재 용량, 환경 저항, 수명 및 일반적인 용도 등 5가지 주요 영역에 걸쳐 이를 비교해 보겠습니다. 자동차 계전기와 산업용 계전기를 비교하면 계전기 애플리케이션의 차이가 설계 선택에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있습니다.

차이점에 대한 심층 분석

이러한 각각의 중요한 차이점을 자세히 살펴보겠습니다.

설계 표준

자동차 계전기는 혹독한 환경에서 사용됩니다. SAE J-시리즈와 같이 SAE(Society of Automotive Engineers)가 정한 표준을 따라야 합니다. 이러한 표준은 지속적인 진동 저항, 움푹 들어간 곳으로 인한 기계적 충격, 추운 겨울 시작부터 더운 여름 엔진 베이까지의 극심한 온도 변화에 대한 엄격한 테스트를 요구합니다. 기계적 생존이 주요 관심사입니다.

산업용 계전기는 다양한 규칙을 따릅니다. UL(Underwriters Laboratories), IEC(International Electrotechnical Commission), NEMA(National Electrical Manufacturer Association)와 같은 기관이 이를 관리합니다. 산업 제어 장비에 대한 UL 508은 핵심 표준입니다. 여기서 초점은 전기 안전, 수백만 주기에 걸친 장기적인 신뢰성,{4}}공장 제어반과 같이 통제된(그러나 전기적으로 잡음이 많은) 환경에서 예측 가능한 성능입니다.

부하 용량

자동차 계전기는 DC 전력을 처리하는 데 탁월합니다. 전동 창문이나 라디에이터 팬과 같은 12V 또는 24V DC 모터의 높은 돌입 전류를 전환합니다. 30A DC 정격의 계전기는 모터 시동 중 몇 분의 1초 동안 80A 피크를 처리할 수 있습니다.

산업용 계전기는 훨씬 더 다양합니다. 일반적으로 제어 로직의 경우 24V DC이지만 모터, 히터 및 중장비 제어의 경우 120V, 240V 또는 심지어 480V AC까지 넓은 전압 범위를 처리합니다. 연속 사용을 위해 설계되었습니다. 즉, 과열 없이 연중무휴 24시간 동안 전원을 공급하고 정격 전류를 전달할 수 있습니다.

환경 저항

이것이 결정적인 차이입니다. 자동차 계전기는 물 분무, 오일, 휘발유 증기 및 도로 염분으로부터 보호하기 위해 에폭시로 밀봉되거나 내후성 케이스에 보관되는 경우가 많습니다. -40도에서 125도 이상까지 작동하는 것이 표준입니다.

대부분의 산업용 계전기는 보호된 전기 캐비닛 내부에 있습니다. 주요 환경 문제는 먼지와 다른 장치의 전자기 간섭(EMI)입니다. 견고하기는 하지만 일반적으로 이러한 혹독한 작업에 맞게 특별히 설계 및 평가되지 않는 한 직접 물에 잠기거나 엔진실의 극한 온도 범위에서 살아남을 필요는 없습니다.-

수명과 주기

자동차 경적용 자동차 릴레이는 자동차 수명 동안 수천 번 사용될 수 있습니다. 헤드라이트 릴레이는 10,000주기를 볼 수 있습니다. 이는 적당한 주기 수에 걸쳐 높은 신뢰성을 제공하도록 설계되었으며 비용은 상당한 설계 제약 조건입니다.

자동화된 포장 라인의 산업용 계전기는 3초마다 작동할 수 있습니다. 연간 천만 주기가 넘는 셈입니다. 이 계전기는 극도의 전기적 수명을 위해 설계되었습니다. 접점 재료, 내부 메커니즘 및 코일 구조는 전체 전기 부하에서 실패 없이 수백만 번의 작동을 견딜 수 있도록 최적화되었습니다. 이것이 유사한 정격 전류를 갖는 자동차 계전기보다 크기가 더 크고 가격이 더 비싼 이유입니다.

일반적인 응용 분야

응용 프로그램은 디자인 철학을 드러냅니다. 자동차에서는 간헐적인 고전류 DC 부하를 제어하는 ​​릴레이(예: 스타터 모터 솔레노이드(매우 높은{2}}전류 릴레이), 연료 펌프, 파워 시트 및 조명)를 볼 수 있습니다.

업계에서는 저전압 두뇌(PLC 또는 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러)와 고전력 공장 근육 사이의-인터페이스를 중계합니다. 이는 모터 제어 센터, 비상 시 장비의 전원을 차단하는 안전 시스템, 건물 전체의 조명 및 HVAC를 제어하는 ​​패널에 사용됩니다.

올바른 릴레이를 선택하는 방법

이론을 실제로 적용한다는 것은 데이터시트를 읽고 프로젝트에 적합한 구성 요소를 선택하는 방법을 배우는 것을 의미합니다. 잘못된 릴레이 선택은 기껏해야 프로젝트 실패, 최악의 경우 화재 위험으로 이어질 수 있습니다. 우리는 이를 명확한 단계별-별-프로세스로 나누어 보겠습니다. 안전한 작동을 위해서는 릴레이 전압 전류 정격을 이해하는 것이 중요합니다.

1단계: 코일 전압 일치

릴레이 코일이 트리거입니다. 전원이 공급되면 스위치를 작동시키는 전자석입니다. 코일 전압 사양은 제어 회로 전압과 일치해야 합니다.

Arduino 또는 Raspberry Pi로 릴레이를 제어하는 ​​경우 5V DC 또는 3.3V DC 코일이 있는 릴레이가 필요합니다. 자동차 작업은 12V DC 코일을 사용합니다. 산업용 또는 HVAC 시스템은 일반적으로 24V AC 또는 24V DC 코일을 사용합니다. 잘못된 전압은 릴레이를 활성화하지 못하거나 너무 높으면 즉시 코일을 소손시킵니다.

2단계: 연락처 등급 확인

가장 중요한 안전사양입니다. 접점 정격은 릴레이의 내부 스위치가 안전하게 처리할 수 있는 최대 부하를 정의합니다. AC 또는 DC에 대해 항상 전류 및 전압으로 표시됩니다.

10A @ 250V AC 또는 30A @ 14V DC로 표시됩니다.

첫 번째 계전기는 250V AC 이하의 전압에서 최대 10A의 부하를 안전하게 전환할 수 있습니다. 두 번째는 최대 14V DC에서 30A를 처리합니다. 항상 예상 부하보다 접점 정격이 훨씬 높은 릴레이를 선택하십시오. 이 안전 마진은 매우 중요합니다.

3단계: 문의 양식 이해

문의 양식에는 릴레이의 내부 스위치 구성이 설명되어 있습니다. 가장 일반적인 형태는 이해하기 쉽습니다.

SPST(단극, 단투):기본적인 ON/OFF 스위치입니다. 부하용 단자가 2개 있습니다. 코일에 전원이 공급되면 스위치가 닫히고 두 단자가 연결됩니다. 일반 전등 스위치와 같습니다. SPST-NO(상시 개방형) 및 SPST-NC(상시 폐쇄형) 버전을 찾을 수 있습니다.

SPDT(단극, 쌍투):전환스위치 입니다. 여기에는 세 개의 로드 터미널이 있습니다. 하나는 공통(COM)이고 다른 두 개는(A 및 B)입니다. 릴레이가 정지되면 공통이 하나의 터미널에 연결됩니다. 코일에 전원이 공급되면 스위치가 뒤집히고 공통 단자가 다른 단자에 연결됩니다. 이는 온도 조절기의 가열과 냉각 간 전환과 같이 서로 다른 두 경로 사이에 전류를 전달하는 데 유용합니다.

일반적인 함정과 전문가의 팁

수십 년간의 전자 설계 경험을 통해 초보자가 흔히 저지르는 실수를 알 수 있습니다. 이를 피하면 시간, 비용, 좌절감을 줄일 수 있습니다.

돌입 전류 무시

많은 부하는 일정한 전류를 끌어오지 않습니다. 모터, 전원 공급 장치 또는 대형 LED 조명 어레이는 처음 켜졌을 때 밀리초 동안 막대한 돌입 전류를 가질 수 있습니다. 이 스파이크는 정상-상태 작동 전류의 5~15배일 수 있습니다. 100-와트 LED 조명기구는 1암페어 미만에서 작동할 수 있지만 돌입 전류는 10암페어일 수 있습니다. 정격이 5A에 불과한 계전기를 사용하면 이 반복적인 돌입 전류로 인해 계전기 접점이 물리적으로 서로 용접되어 "켜짐" 위치에서 오류가 발생할 수 있습니다. 항상 데이터시트에서 "텅스텐" 또는 "돌입" 등급을 확인하거나 모터 또는 대형 LED 부하에 대해 상당히 과대평가된 계전기를 확인하세요.

혼란스러운 AC 및 DC 정격

이는 심각한 안전 오류입니다. AC에 대한 계전기의 접점 정격은 거의 항상 동일한 전압에서 DC 정격보다 훨씬 높습니다. 10A @ 250V AC 정격의 릴레이는 0.5A @ 125V DC 정격만 있을 수 있습니다.

그 이유는 물리학 때문입니다. AC 전압은 초당 120회(60Hz 시스템에서) 0을 통과합니다. 이 제로-교차는 릴레이 접점이 열릴 때 형성되는 전기 아크를 소멸하는 데 도움이 됩니다. DC 전압은 일정합니다. 결코 0으로 떨어지지 않습니다. 이로 인해 DC 아크를 끄기가 훨씬 더 어려워집니다. 아크가 지속되어 막대한 열이 발생하고 릴레이 접점이 파손될 수 있습니다. AC 등급이 DC 부하에 적용된다고 가정하지 마십시오.

잘못된 유형 선택

마지막으로 항상 기본 선택인 래칭과 비-래칭으로 돌아가세요.

전력 소비가 0으로 유지되는 상태가 필요한 경우 래칭 릴레이를 사용하십시오. 이는 배터리-구동 기기, 에너지 절약-애플리케이션 및 앞서 본 것처럼 중립 스마트 스위치가 없는-스마트 스위치에 적합합니다.

상태에 적극적인 관리가 필요하거나 일시적인 작업이 필요한 경우 비-래칭 릴레이를 사용하세요. 이는 마이크로 컨트롤러 또는 스위치가 릴레이를 유지하기 위해 지속적인 전원을 제공하는 대부분의 간단한 제어 회로에 대한 기본 선택입니다. 또한 제어 전원이 손실되면 항상 꺼지므로 많은 설계에서 본질적으로 "실패{3}}안전"합니다.

결론: 스마트 스위치에서 산업용 전력으로

우리는 제로{0}}와이어 스마트 스위치 내부 기술에 대한 간단한 질문으로 시작했습니다. 그 대답인 자기 래칭 릴레이는 스마트한 엔지니어링이 어떻게 복잡한 전기적 문제를 해결하고 그러한 장치를 불가능하게 만드는 심각한 전력 누출 문제를 해결하는지에 대한 더 깊은 이해를 열어주었습니다. 이는 스마트 홈 제로 와이어 스위치 애플리케이션에 사용되는 릴레이를 다룹니다.

거기에서 우리는 특수 홈 릴레이를 매우 다양한 자동차 및 산업용 부품과 비교하면서 시야를 넓혔습니다. 중요한 점은 자동차 계전기 진동 저항부터 놀라운 산업용 계전기 주기 수명에 이르기까지 애플리케이션 환경이 설계를 결정한다는 것입니다.

가장 중요한 것은 우리가 이 지식을 실용적인 기술로 전환했다는 것입니다. 사양을 읽고 준수하는 방법을 이해함으로써-특히 중요한 연락처 전압 및 전류 정격-이론에서 안전하고 성공적인 적용으로 이동할 수 있습니다.

스마트 홈 장치의 문제 해결, 프로젝트 차량 배선 또는 현대 세계에 전력을 공급하는 눈에 보이지 않는 구성 요소에 대한 단순한 호기심 등 모든 작업에 적합한 릴레이를 이해하고 선택할 수 있는 견고한 프레임워크가 있습니다.

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