Wie verbinde ich den Zweidrahtsensor mit dem Zwischenrelais? Führung

Für viele Techniker und Ingenieure ist es verwirrend, einen einfachen Zweidrahtsensor an ein Zwischenrelais anzuschließen. Aber das muss nicht sein. Die größte Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie diese beiden Teile in einem Steuerkreis zusammenarbeiten.

Durch die Verbindung entsteht eine einfache Reihenschaltung. Der Sensor funktioniert wie ein Schalter. Es schließt oder unterbricht den Stromkreis, der den Steuereingang des Relais mit Strom versorgt.

Dieser Leitfaden bietet Ihnen eine vollständige Schritt-für-Schritt-Lösung. Wir werden die Grundlagen jedes Teils behandeln. Wir werden uns eingehend mit der Suche nach Relaisanschlüssen für Solid-State-Relais (SSRs) und elektromechanische Relais (EMRs) befassen. Sie erhalten klare Schaltpläne und erfahren, wie Sie komplexe Probleme beheben können, mit denen Sie vor Ort konfrontiert werden.

Die grundlegenden Teile verstehen

Sie müssen die Aufgabe der einzelnen Teile verstehen, bevor Sie mit der Verkabelung beginnen. Diese Grundlage verhindert häufige Fehler und hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen Geräts für Ihre Aufgabe. Lassen Sie uns den Zweidrahtsensor und die beiden Haupttypen von Zwischenrelais aufschlüsseln.

Der Zwei-Drahtsensor

Ein Zweidrahtsensor ist im Grunde ein Schalter. Es öffnet oder schließt einen Stromkreis, wenn etwas Physisches passiert. Dabei kann es sich um ein sich näherndes Metallobjekt, eine Temperaturänderung oder einen Druck, der einen bestimmten Wert erreicht, handeln.

Im Gegensatz zu Drei-Draht-Sensoren (NPN/PNP), die einen eigenen Stromanschluss für die interne Elektronik benötigen, ist ein Zwei-Draht-Sensor einfacher. Es gibt keinen separaten Stromeingang. Stattdessen leitet es beim Einschalten den Strom des Steuerkreises an die Last (in unserem Fall den Eingang des Relais) weiter.

Zu den häufigsten Beispielen, die Sie häufig sehen werden, gehören:

Mechanische Endschalter an Förderbändern oder Maschinenschutzvorrichtungen.

Reedschalter werden in Sicherheitssystemen zur Tür- und Fensterüberwachung eingesetzt.

Einfache Bimetall-Thermostate zur Temperaturregelung.

Schwimmerschalter zur Flüssigkeitsstanderkennung in Tanks.

Die Zwischenstaffel

Ein Zwischenrelais funktioniert wie ein elektrischer Verstärker und Isolator. Es verwendet ein Steuersignal mit niedriger -Leistung, wie das von unserem Zwei-{2}Draht-Sensor, um einen separaten Stromkreis mit viel höherer-Leistung zu schalten. Dieser Stromkreis mit höherer -Leistung betreibt eine Last wie einen Motor, eine Heizung oder ein großes Schütz.

Es gibt zwei Haupttypen: Elektromechanische Relais (EMRs) und Halbleiterrelais (SSRs). Ihre Wahl hängt davon ab, welche Geschwindigkeit Ihre Anwendung benötigt, wie lange sie halten soll und von der elektrischen Umgebung.

SSRs besser verstehen

Solid--State-Relais sind leistungsstarke, aber empfindliche Geräte. Der Hauptgrund für ihr Scheitern ist, dass sie nicht verstehen, wie sie funktionieren. In diesem Abschnitt erhalten Sie Informationen auf Expertenebene-, sodass Sie jedes SSR sicher und ohne Verwirrung auswählen, identifizieren und verdrahten können.

Suche nach SSR-Terminals

Die meisten Fehler beginnen mit einer Verwechslung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse. Überprüfen Sie immer zuerst das Datenblatt des Herstellers. Wenn kein Datenblatt verfügbar ist, können Sie sie jedoch häufig anhand der Suche identifizieren.

An die Steuerseite bzw. den Eingang des Halbleiterrelais schließen Sie das Schwachstromsignal von Ihrem Sensorkreis an. Achten Sie auf diese Zeichen:

Markierungen: Terminals sagen oft „INPUT“ oder „CONTROL“. Bei Gleichstromeingängen sehen Sie Polaritätsmarkierungen wie + und –. Suchen Sie bei AC-Eingängen nach ~ oder A1 und A2.

Spannungsbereich: Das Etikett zeigt einen Niederspannungsbereich an, z. B. 3–32 VDC oder 90–250 VAC. Dies ist die Spannung, die zum Einschalten des Relais benötigt wird.

Physische Größe: Die Schraubklemmen und die zu ihnen führenden Drähte sind normalerweise kleiner, da sie nur wenige Milliampere Strom verarbeiten können.

An der Lastseite oder am Ausgang schließen Sie den Hochleistungsstromkreis an, den Sie schalten möchten.

Markierungen: Auf diesen Terminals steht oft „OUTPUT“ oder „LOAD“. Sie können mit den Symbolen L1 und T1 oder nur ~ gekennzeichnet sein.

Spannungs-/Stromstärke: Auf dem Etikett ist eine viel höhere Nennspannung angegeben, z. B. 24–480 VAC, 25 A. Hier wird die maximale Spannung und Stromstärke angezeigt, die das Relais schalten kann.

Physische Größe: Die Anschlüsse sind viel größer und stärker, um hohe Ströme sicher zu bewältigen und Wärme abzuleiten.

AC- vs. DC-SSRs

Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, ob ein SSR zum Schalten einer Wechselstromlast (AC) oder einer Gleichstromlast (DC) ausgelegt ist. Dies hängt vom zum Schalten verwendeten Halbleiter ab, nicht nur von der Steuerspannung.

AC-Ausgangs-SSRs verwenden interne Teile wie TRIACs oder Silizium-kontrollierte Gleichrichter (SCRs). Viele verfügen über eine Nulldurchgangserkennung. Diese intelligente Funktion wartet darauf, dass die AC-Sinuswelle nahe Null Volt liegt, bevor die Last ein- oder ausgeschaltet wird. Dadurch werden elektrische Störungen (EMI) und Einschaltströme erheblich reduziert, sodass die Last länger hält.

SSRs mit Gleichstromausgang verwenden MOSFETs oder Hochleistungstransistoren. Sie fungieren als extrem schnelle und leistungsstarke Schalter für Gleichstromlasten wie Magnetspulen, Gleichstrommotoren und gleichstrombetriebene Heizgeräte. Sie verfügen nicht über eine Nulldurchgangsfunktion, da diese für DC nicht benötigt wird.

Die goldene Regel ist absolut: Verwenden Sie niemals ein SSR mit DC-Ausgang zum Schalten einer Wechselstromlast oder ein Halbleiterrelais mit Wechselstrom-Ausgang zum Schalten einer Gleichstromlast. Eine Wechselstromlast wird ein Gleichstrom-SSR wahrscheinlich sofort zerstören. Ein AC-SSR, der an einer DC-Last verwendet wird, schaltet sich ein, lässt sich aber wahrscheinlich nicht ausschalten, da er auf einen Nulldurchgangspunkt wartet, der in einem DC-Stromkreis niemals auftritt.

Optokoppler-Isolierung

Der Zauber hinter der Sicherheit eines Halbleiterrelais liegt in der Optokoppler-Isolierung. Im Inneren des Relais besteht keine physische elektrische Verbindung zwischen dem Eingangskreis (Steuerkreis) und dem Ausgangskreis (Lastkreis).

Der Mechanismus ist einfach, aber genial: Wenn Sie Spannung an die Eingangsklemmen anlegen, leuchtet eine interne LED auf. Dieses Licht fällt über einen kleinen Spalt auf einen lichtempfindlichen Transistor auf der Ausgangsseite. Der Fototransistor schaltet dann den Hauptschalthalbleiter (den TRIAC oder MOSFET) ein, um die Last mit Strom zu versorgen.

Dadurch entsteht eine galvanische Isolationsbarriere. Es schützt Ihre empfindlichen Steuerteile mit niedriger -Spannung-wie den Sensor, eine SPS oder einen Mikrocontroller-vor hohen{{4}Spannungsspitzen, elektrischem Rauschen und schwerwiegenden Ausfällen, die auf der Seite der Hochstromlast auftreten können.

Häufige Verkabelungsfehler

Jahrelange Praxiserfahrung zeigt, dass die meisten SSR-Ausfälle auf einige häufige, vermeidbare Verkabelungsfehler zurückzuführen sind. Wenn Sie diese verstehen, sparen Sie Zeit, Geld und Frust.

Eingangspolarität umkehren. Bei einem DC--Eingangs-SSR führt der Anschluss des positiven Steuerkabels an den Minuspol und umgekehrt dazu, dass das Relais nicht mehr funktioniert. Je nach Modell kann es auch zu dauerhaften Schäden an der Eingangsschaltung kommen. Überprüfen Sie stets die Markierungen + und -.

Anschließen der Last an den Eingang. Dies ist ein schwerwiegender, aber überraschend häufiger Fehler. Die Eingangsklemmen sind für einige Milliampere Strom ausgelegt. Wenn Sie eine Last mit mehreren Ampere daran anschließen, wird der Eingangsschaltkreis sofort zerstört.

Kühlkörper ignorieren. SSRs sind nicht vollkommen effizient; Sie erzeugen Wärme, wenn sie Strom leiten. Eine gute Regel besteht darin, pro Ampere Laststrom etwa 1,5 Watt Wärme einzuplanen. Für jede Last, die mehr als ein paar Ampere verbraucht, ist ein Kühlkörper nicht optional -sondern erforderlich. Überhitzung ist die Todesursache Nummer eins bei SSRs.

Den Mindestlaststrom vergessen. Einige AC-SSRs, insbesondere Nicht--Nulldurchgangstypen-, benötigen eine kleine Strommenge, um durch die Last zu fließen und ordnungsgemäß zu funktionieren. Wenn Ihre Last sehr klein ist (z. B. eine winzige LED-Anzeige), kann es sein, dass das SSR nicht einrastet oder flackert.

Nicht übereinstimmender Lasttyp. Die Verwendung eines für eine „ohmsche“ Last (z. B. eine Heizung) ausgelegten SSR zum Schalten einer stark „induktiven“ Last (z. B. eines Motors oder eines Magnetventils) ist riskant. Induktive Lasten können beim Ausschalten eine große Spannungsspitze (Gegen-EMK) erzeugen, die den Ausgang des SSR beschädigen kann. Wählen Sie für diese Lasten ein SSR, das speziell für induktives Schalten ausgelegt ist, oder verwenden Sie eine externe Überspannungsschutzschaltung.

Die Hauptaufgabe: Verkabelung

Nachdem Sie nun die Teile und potenziellen Probleme verstanden haben, können wir mit der Hauptaufgabe fortfahren. In diesem Abschnitt finden Sie klare, Schritt-für-Anleitungen für die Verkabelung Ihres Zweidrahtsensors mit SSRs und EMRs.

Sicherheit geht vor

Bevor Sie ein Kabel berühren, müssen Sie wichtige Sicherheitsmaßnahmen befolgen. Elektroarbeiten bergen Risiken-und es gibt keinen Platz für Abkürzungen.

Schalten Sie IMMER alle zugehörigen Stromquellen aus und sperren Sie sie ab, bevor Sie mit der Arbeit beginnen. Hierzu zählen sowohl die Regelleistung als auch die Lastleistung.

Überprüfen Sie mit einem geeigneten Multimeter, ob der Stromkreis stromlos ist. Testen Sie Ihr Messgerät zuerst an einer bekannten Stromquelle und dann an der Schaltung, an der Sie arbeiten werden.

Verwenden Sie Drähte mit der richtigen Größe für den erwarteten Laststrom. Zu kleine Drähte können überhitzen und eine Brandgefahr darstellen.

Stellen Sie sicher, dass alle Schraubklemmenverbindungen fest und sicher sind. Eine lockere Verbindung kann Lichtbogenbildung und Aussetzer verursachen.

Wenn Sie bei irgendeinem Schritt unsicher sind, halten Sie inne und fragen Sie einen qualifizierten Elektriker.

Szenario 1: Verkabelung mit einem SSR

Die Logik hier besteht darin, eine einfache Reihenschaltung zu erstellen. Die Stromversorgung, der Zweidrahtsensor und der SSR-Eingang sind alle in einer einzigen Schleife verbunden. Wenn der Sensor schließt, schließt er die Schleife und aktiviert das SSR.

Benötigte Komponenten:

Steuerstromversorgung (z. B. 24 VDC)

Zwei-Drahtsensor

Solid--State-Relais (mit passendem DC-Eingang)

Verbindungsdrähte

Schritt-für-Schritt-Anleitung:

Finden Sie Terminals. Bestätigen Sie + und - Ihres Netzteils. Finden Sie die beiden Drähte Ihres Sensors. Suchen Sie am SSR die DC-Eingangsklemmen, die normalerweise mit 3 (+) und 4 (-) ​​gekennzeichnet sind.

Schließen Sie den Sensor an die Stromversorgung an. Verbinden Sie ein Kabel vom Pluspol (+) Ihrer Steuerstromversorgung mit einem der beiden Kabel vom Sensor.

Sensor an SSR anschließen. Verbinden Sie das zweite Kabel vom Sensor mit dem positiven Eingangsanschluss des SSR (wie Anschluss 3).

Schließe den Rundkurs ab. Verbinden Sie einen Draht vom negativen Eingangsanschluss des SSR (z. B. Anschluss 4) zurück mit dem negativen (-) Anschluss Ihrer Steuerstromversorgung.

Endkontrolle. Der Steuerkreis ist nun abgeschlossen. Wenn der Sensor aktiviert ist (schließt), lässt er Strom von der Stromversorgung durch den Sensor, durch den Eingang des SSR und zurück zur Versorgung fließen, wodurch das SSR eingeschaltet wird.

Für eine vollständige Installation würden Sie dann Ihren Hochleistungslastkreis-an die Ausgangsklemmen des SSR anschließen. Schließen Sie beispielsweise die Wechselstromleitung an Klemme 1 an und verbinden Sie Klemme 2 mit Ihrer Wechselstromlast. Die andere Seite der Wechselstromlast würde wieder an den Wechselstrom-Neutralleiter angeschlossen.

Szenario 2: Verkabelung mit einem EMR

Das Prinzip der Verdrahtung eines elektromechanischen Relais ist das gleiche wie bei einem SSR. Der einzige Unterschied besteht in der Terminologie für die Eingangsanschlüsse. Anstelle eines polarisierten elektronischen Eingangs versorgen Sie eine einfache Drahtspule mit Strom.

Schritt-für-Schritt-Anleitung:

Finden Sie Terminals. Finden Sie Ihre Steuerstromquelle und Sensorkabel. Suchen Sie am EMR die Spulenanschlüsse. Diese sind fast immer mit A1 und A2 gekennzeichnet. Bei den meisten Industrierelais ist die Spule nicht polarisiert, sodass die Polarität des Gleichstromanschlusses keine Rolle spielt.

In Reihe schalten. Erstellen Sie die Schaltung nach der gleichen Reihenlogik:

Verbinden Sie den Pluspol (+) der Stromversorgung mit einem Kabel des Sensors.

Verbinden Sie das zweite Kabel des Sensors mit der A1-Klemme des Relais.

Verbinden Sie den A2-Anschluss des Relais wieder mit dem Minuspol (-) der Stromversorgung.

Wenn der Sensor schließt, schließt er den Stromkreis und Strom fließt durch die Spule. Dadurch entsteht ein Magnetfeld, das die internen Kontakte physisch schließt und den Lastkreis schaltet, der mit den gemeinsamen (COM), den normalerweise offenen (NO) und den normalerweise geschlossenen (NC) Anschlüssen des Relais verbunden ist.

Erweiterte Überlegungen

Eine einfache Verkabelung löst die meisten Probleme, aber bei professionellen -Installationen müssen nicht{1}offensichtliche Probleme vorhergesehen werden. In diesem Abschnitt werden häufige, aber komplexe Probleme behandelt, deren Behebung ohne Vorkenntnisse frustrierend sein kann.

Der „undichte“ Sensor

Einige Halbleitersensoren (wie bestimmte Näherungssensoren oder fotoelektrische Sensoren) sind keine perfekten Schalter. Selbst im ausgeschalteten Zustand können sie einen sehr geringen Leckstrom durchlassen.

Das Problem tritt auf, wenn dieser Leckstrom gerade hoch genug ist, um von einem sehr empfindlichen SSR-Eingang erkannt zu werden. Das SSR geht davon aus, dass es sich bei diesem winzigen Strom um ein „Ein“-Signal handelt, das dazu führt, dass das Relais angezogen bleibt oder flackert, selbst wenn der Sensor ausgeschaltet sein sollte.

Die Lösung besteht darin, einen Ableitwiderstand, auch Dummy-Load-Widerstand genannt, zu installieren. Dieser Widerstand ist parallel zu den Eingangsklemmen (+ und -) des SSR geschaltet.

Dies funktioniert, indem es einen einfacheren, alternativen Weg für den Fluss des kleinen Leckstroms zur Erde bietet. Dieser Strom ist zu niedrig, um am Widerstand eine nennenswerte Spannung aufzubauen, sodass der Eingang des SSR nie die Triggerspannung sieht und ordnungsgemäß im ausgeschalteten Zustand bleibt. Wenn sich der Sensor ordnungsgemäß einschaltet, liefert er genügend Strom, um sowohl den Widerstand als auch den SSR-Eingang mit Strom zu versorgen und das Relais wie vorgesehen einzuschalten.

Als praktischer Ausgangspunkt für ein typisches 24-V-Gleichstrom-Steuerungssystem ist ein Widerstand mit 2,2 kΩ (2200 Ohm) und 1/2 Watt eine gängige und effektive Wahl.

Schnelle Fehlerbehebungstabelle

Wenn die Dinge nicht wie erwartet funktionieren, ist ein systematischer Ansatz der Schlüssel. In dieser Tabelle werden die häufigsten Symptome, ihre wahrscheinlichen Ursachen und die richtigen Lösungen aufgeführt.

Verdrahtung mit Zuversicht

Der Anschluss des Zweidrahtsensors an das Zwischenrelais ist eine grundlegende Aufgabe in der industriellen Automatisierung und Steuerung. Das Kernprinzip ist eine einfache Reihenschaltung, bei der der Sensor als Gatekeeper für den Strom fungiert, der das Relais erregt.

Der Erfolg liegt jedoch im Detail. Das Verständnis der entscheidenden Unterschiede zwischen dem Eingang und Ausgang des Halbleiterrelais, das Respektieren der Nuancen des Wechselstrom-Gleichstrom-SSR-Unterschieds und das Erkennen der Schutzfunktion der Optokoppler-Isolation unterscheiden einen Anfänger vom Profi.

Wenn Sie dieser Anleitung folgen, verfügen Sie nun über das Wissen, nicht nur eine Verbindung zwischen einem Sensor und einem Relais herzustellen, sondern auch Fehler zu beheben und zu verbessern. Sie können mit der Gewissheit voranschreiten, dass Ihre Installation sicher, zuverlässig und auf Langlebigkeit ausgelegt ist.

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