Przekaźnik SPDT przełącza wspólny zacisk COM między dwoma stykami: NC i NO. Przy wyłączonej cewce COM jest połączony z NC, a po jej zasileniu — z NO. Cewkę podłącza się osobno od przełączanego obwodu; przy sterowaniu cewką DC przez tranzystor należy zastosować diodę gaszeniową.
Czym jest przekaźnik SPDT?
SPDT oznacza „jeden biegun, dwa położenia”. W opisanej konfiguracji przekaźnik ma pięć zacisków: dwa wyprowadzenia cewki, zacisk wspólny (COM), styk normalnie zamknięty (NC, także N/C) i styk normalnie otwarty (NO, także N/O). Taka konfiguracja umożliwia przełączanie wspólnego wejścia między dwoma torami.
Po podaniu napięcia na cewkę zacisk wspólny łączy się ze stykiem normalnie otwartym. Gdy prąd przez cewkę nie płynie, mechanizm wraca do położenia spoczynkowego i zwiera COM ze stykiem normalnie zamkniętym.
Elektryczny przekaźnik przełączający
Jak działa przekaźnik SPDT?
Przekaźnik SPDT może znajdować się w jednym z dwóch stanów połączenia.
Obwód pokazujący działanie przekaźnika SPDT bez prądu w cewce
Schemat (1) przedstawia obwód, w którym przez cewkę nie płynie prąd stały. Zacisk T pozostaje połączony z pierwszym stykiem, zamykając ten tor obwodu. W efekcie prąd stały zasila wentylator pierwszy, lecz nie dociera do wentylatora drugiego.
Obwód pokazujący działanie przekaźnika SPDT po zasileniu cewki
Schemat 2 pokazuje stan po zasileniu cewki elektromagnetycznej. Zacisk T odłącza się od styku 1 i przełącza na styk 2. Pierwszy tor zostaje przerwany, a drugi zamknięty, dlatego prąd płynie teraz przez wentylator drugi zamiast przez wentylator 1.
Istotą działania SPDT jest zatem przełączanie jednego wspólnego zacisku między dwoma obwodami. Przekaźnik działa jak elektrycznie sterowany przełącznik, oczywiście w granicach parametrów znamionowych styków.
Przełącznik ręczny
Jak podłączyć przekaźnik SPDT w obwodzie?
Rozmieszczenie fizycznych wyprowadzeń odczytaj z karty katalogowej konkretnego modelu. Poniższe oznaczenia opisują funkcje zacisków, a nie ich kolejność na obudowie.
| Oznaczenie | Funkcja wyprowadzenia |
|---|---|
| COM | Wspólny zacisk przełączanego obwodu |
| NC / N/C | Styk połączony z COM przy wyłączonej cewce |
| NO / N/O | Styk połączony z COM po załączeniu cewki |
| A1, A2 lub „coil” | Dwa osobne wyprowadzenia cewki sterującej |
| Stan cewki | COM–NC | COM–NO |
|---|---|---|
| Wyłączona | Zwarte | Rozwarte |
| Załączona | Rozwarte | Zwarte |
Określenie „normalnie” odnosi się do stanu bez zasilania cewki. Tabela przedstawia ustalone stany połączeń, nie przebieg samego przełączania.
Przekaźnik z ruchomą żelazną zworą ma pięć zacisków: dwa odizolowane wyprowadzenia cewki, zacisk wspólny, styk normalnie otwarty i styk normalnie zamknięty.
Dwa wyprowadzenia cewki stanowią jej przeciwległe końce i to do nich doprowadza się napięcie sterujące. Po zasileniu cewki przekaźnik zmienia położenie styków.
W przypadku samej cewki polaryzacja zazwyczaj nie ma znaczenia: jeden zacisk łączy się z biegunem dodatnim, a drugi z ujemnym. Trzeba jej jednak przestrzegać, jeśli do cewki dołączono diodę zabezpieczającą.
Zaciski SPDT: N/O, N/C i COM
N/O oznacza styk normalnie otwarty. Podłączone do niego urządzenie pozostaje wyłączone, dopóki cewka przekaźnika nie zostanie zasilona. Po wytworzeniu pola magnetycznego styk zamyka się i urządzenie się włącza.
N/C oznacza styk normalnie zamknięty i działa odwrotnie do N/O. Gdy przez cewkę nie płynie prąd, urządzenie podłączone do tego styku jest zasilane. Po uruchomieniu przekaźnika połączenie zostaje przerwane i urządzenie się wyłącza.
Elektroniczna płytka drukowana
COM to zacisk wspólny i jeden z najważniejszych elementów przekaźnika. Do niego doprowadza się wspólny tor przełączanego obwodu. Po zasileniu cewki ciągłość występuje między COM i N/O. W stanie spoczynkowym połączone są natomiast COM i N/C.
Po zrozumieniu funkcji poszczególnych zacisków można podłączyć przekaźnik do układu z dwiema diodami LED. W stanie spoczynkowym świeci dioda czerwona, a po zasileniu cewki czerwona gaśnie i włącza się zielona.
Napięcie zasilania cewki dobiera się wg noty katalogowej danego przekaźnika. W poniższym przykładzie obliczeniowym przyjęto cewkę 12 V; nie jest to uniwersalna wartość maksymalna dla przekaźników SPDT ani zalecenie zasilania dowolnym niższym napięciem.
Żarówka LED
Sterowanie cewką przez tranzystor — przykład obliczeniowy
Przyjmijmy cewkę 12 V o rezystancji 400 Ω. Są to założenia przykładu, a nie parametry każdego przekaźnika SPDT. Prąd i moc cewki obliczamy następująco:
- I = U/R = 12 V / 400 Ω = 30 mA.
- P = U²/R = 144 V² / 400 Ω = 0,36 W.
Do sterowania z logiki 5 V zastosuj tranzystor NPN jako przełącznik, np. BC337 lub 2N2222 po sprawdzeniu jego noty. Jeden koniec cewki połącz z +12 V, drugi z kolektorem, emiter z masą, a bazę z wyjściem logiki przez rezystor. Masa logiki i zasilania cewki musi być wspólna.
Przy wymuszonym stosunku IC/IB ≈ 10 prąd bazy wynosi IB = IC/10 = 30 mA / 10 = 3 mA. Przyjmując w obliczeniu spadek baza–emiter 0,7 V:
RB = (5 V − 0,7 V) / 0,003 A ≈ 1,43 kΩ. Wybór 1,5 kΩ z szeregu E12 daje IB ≈ 2,87 mA. Sprawdź, czy wyjście logiki może dostarczyć ten prąd i czy tranzystor poprawnie załącza cewkę przy takim sterowaniu.
W układzie z wieloma przekaźnikami zsumuj prądy wszystkich cewek, które mogą działać jednocześnie, i dobierz zasilacz z zapasem. Dotyczy to również modułów przekaźnikowych z ośmioma kanałami.
Dioda gaszeniowa i przepięcie przy wyłączaniu cewki
Przy wyłączaniu cewki powstaje napięcie indukowane, którego wartość opisuje zależność U = L · |di/dt|: im szybsza zmiana prądu, tym większe przepięcie. Może ono wielokrotnie przekroczyć napięcie zasilania i uszkodzić tranzystor sterujący.
Diodę gaszeniową podłącz równolegle do cewki DC: katodą do +12 V, anodą do kolektora w opisanym przykładzie. Zwykle stosuje się 1N4007 lub diodę szybką, dobierając ją wg noty katalogowej. Jeśli korzystasz z gotowego modułu przekaźnika, sprawdź, czy takie zabezpieczenie jest już zamontowane.
Dioda ogranicza przepięcie, lecz wydłuża zanik prądu cewki, a więc także zwolnienie styków. To opis zjawiska, nie wynik naszych pomiarów. Czasy zadziałania i zwolnienia są typowo rzędu milisekund; wartości wg noty katalogowej należy sprawdzić wraz z warunkami zastosowania zabezpieczenia.
Obciążalność styków i dobór parametrów z noty
Dokładne wartości katalogowe zależą od producenta i wersji przekaźnika — sprawdź kartę katalogową. Samo oznaczenie SPDT określa układ styków, nie dopuszczalną moc obciążenia.
| Parametr do sprawdzenia wg noty katalogowej | Znaczenie przy doborze |
|---|---|
| Napięcie i rezystancja lub prąd cewki | Dobór zasilacza i tranzystora sterującego |
| Maksymalny prąd i napięcie styków dla AC oraz DC | Obciążalność DC bywa niższa niż AC; sprawdź także tabelkę na obudowie |
| Trwałość mechaniczna i elektryczna — liczba cykli | Rozróżnienie pracy mechanizmu i przełączania określonego obciążenia |
| Czas zadziałania i zwolnienia | Ocena opóźnień przełączania, z uwzględnieniem diody gaszeniowej |
Przy obciążeniach indukcyjnych i pojemnościowych iskrzenie skraca żywotność styków. Dobierz obwód gaszący RC, warystor lub diodę do rodzaju obciążenia i zasilania wg noty katalogowej. Dioda przy cewce chroni tranzystor sterujący; ochrona przełączanego obciążenia wymaga osobnego doboru. Dla małych prądów sygnałowych wybieraj przekaźniki z pozłacanymi stykami.
Przekaźnik SPDT a przekaźnik DPDT
SPDT oznacza jeden biegun i dwa położenia, natomiast DPDT — dwa bieguny i dwa położenia. W wielu zastosowaniach przekaźnik DPDT może zastąpić SPDT, ale oba typy różnią się liczbą przełączanych torów. Najważniejsze różnice opisano poniżej.
Przekaźnik SPDT ma trzy zaciski styków, natomiast DPDT ma ich dwa razy więcej.
SPDT przełącza jeden tor między dwoma obwodami, a DPDT jednocześnie obsługuje dwa takie tory.
DPDT może równocześnie przełączać dwa niezależne tory, na przykład w układzie odwracającym polaryzację zasilania urządzenia. SPDT przełącza jeden tor.
DPDT zawiera zatem dwa sprzężone mechanizmy przełączające, podczas gdy SPDT ma jeden.
Przemysłowe silniki elektryczne z przekaźnikami
Najczęstsze pytania o przekaźniki SPDT
Czy można użyć DPDT zamiast SPDT?
Tak, przekaźnik DPDT może zastąpić SPDT, trzeba jednak zachować ostrożność przy podłączaniu. DPDT odpowiada w praktyce dwóm przekaźnikom SPDT sterowanym wspólną cewką. Jeśli ma pełnić funkcję SPDT, wykorzystuje się tylko jedną sekcję jego styków.
Jaką funkcję pełni SPDT?
Podobnie jak inne przekaźniki elektromagnetyczne, SPDT wykorzystuje obwód magnetyczny o małej reluktancji. Działa jak sterowany przełącznik: łączy jedno wejście z jednym z dwóch wyjść. Rozwiązanie to jest powszechne w instalacjach samochodowych i układach przemysłowych, na przykład w rozrusznikach silników.
Podsumowanie
Przekaźniki SPDT są często stosowane w układach z silnikami elektrycznymi. Sygnał sterujący pozwala za ich pomocą bezpiecznie przełączać napięcie w obwodzie wykonawczym.
Mamy nadzieję, że ten przewodnik jasno wyjaśnił budowę i działanie przekaźnika SPDT. Więcej materiałów znajdziesz w pozostałych artykułach, a jeśli potrzebujesz pomocy, skontaktuj się z nami.
