Verstehen Sie das 5-Pin-Relais und wie es funktioniert

Ein 5-Pin-Relais ist ein vielseitiges elektrisches Bauteil, das zur Steuerung von Geräten mit hohem Stromverbrauch und Signalen mit geringem Stromverbrauch verwendet wird und häufig in Automobilsystemen, in der Heimautomatisierung und in Industriemaschinen zu finden ist. Dieser Leitfaden befasst sich mit der Funktionalität, der Konfiguration und der richtigen Verdrahtung von 5-poligen Relais und bietet Einblicke in ihren Betrieb und ihre Anwendungen.

5-Pin-Relais - Komponentenaufschlüsselung

Kredit an Omron 

Ein 5-poliges Relais besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenwirken, um seine Schaltfunktion zu ermöglichen:

• Elektromagnetische Spule: Er besteht aus Kupferdraht, der um einen Eisenkern gewickelt ist, und erzeugt bei Erregung ein Magnetfeld.
• Armatur: Ein beweglicher Metallhebel, der auf das Magnetfeld der Spule reagiert und die Relaiskontakte ein- oder ausschaltet.
• Kontakte: Die Schaltelemente, einschließlich:
  • Gemeinsamer Kontakt (COM): Der zentrale Anschlusspunkt (Pin 30).
  • Normalerweise offen (NO) Kontakt: Wird mit COM verbunden, wenn er unter Spannung steht (Pin 87).
  • Normalerweise geschlossen (NC) Kontakt: Im stromlosen Zustand mit COM verbunden (Pin 87A).
• Frühling: Bietet eine Rückstellkraft zur Wiederherstellung des Ankers, wenn die Spule stromlos geschaltet wird.
• Gehäuse: Ein Schutzgehäuse, in der Regel aus Kunststoff oder Metall, das alle internen Komponenten umschließt.
• Terminals: Die fünf externen Stifte (85, 86, 30, 87, 87A) für den Anschluss an externe Schaltungen.

Diese Komponenten arbeiten zusammen, damit das Relais zwischen den Stromkreisen umschalten kann, was eine elektrische Isolierung und die Steuerung von Hochstromlasten mit Signalen geringer Leistung ermöglicht.

Relais-Pin-Konfiguration

Die 5-polige Relaiskonfiguration besteht aus zwei verschiedenen Stiftsätzen:

• Spulenstifte (85 und 86): Diese ziehen das Relais an, wenn eine Spannung angelegt wird, und erzeugen ein Magnetfeld, das den Schalter aktiviert.
• Schaltstifte (30, 87, und 87A): Pin 30 ist der gemeinsame Kontakt, der mit der Stromquelle verbunden ist, während 87 der Schließer (NO) und 87A der Öffner (NC) ist.

Bei Erregung schaltet das Relais die Verbindung von Pin 30 auf 87 um und ermöglicht so die Steuerung von zwei verschiedenen Stromkreisen. Durch diesen Aufbau kann das Relais als einpoliger Umschalter (Single Pole Double Throw, SPDT) fungieren, der in verschiedenen elektrischen Anwendungen vielseitig einsetzbar ist.

Erläuterung des Relaisbetriebs

Die Funktionsweise eines 5-Pin-Relais basiert auf elektromagnetischen Prinzipien und ermöglicht die Steuerung von Hochstromkreisen mit Signalen geringer Leistung. Wenn Spannung an die Spulenstifte (85 und 86) angelegt wird, erzeugt sie ein Magnetfeld, das einen internen Anker anzieht. Diese Bewegung führt dazu, dass der gemeinsame Kontakt (Stift 30) aus seiner normalen Position schaltet.

Im stromlosen Zustand ist der Stift 30 mit dem Öffnerkontakt (87A) verbunden. Wenn die Spule erregt wird, bewegt sich der Anker, unterbricht diese Verbindung und stellt eine neue zwischen Stift 30 und dem Schließer (87) her. Durch diesen Schaltvorgang kann das Relais zwei getrennte Stromkreise gleichzeitig steuern.

Die Fähigkeit des Relais, unterschiedliche Spannungspegel zwischen den Steuer- und Schaltkreisen zu verarbeiten, ist ein entscheidender Vorteil. So kann beispielsweise ein 12-V-Signal zur Steuerung eines Schaltkreises verwendet werden, der mit einer viel höheren Spannung arbeitet, was eine elektrische Isolierung und Sicherheit gewährleistet.

Die Reaktionszeit ist ein weiterer wichtiger Aspekt des Relaisbetriebs. Die meisten Kfz-Relais können innerhalb von 5-10 Millisekunden schalten und eignen sich daher für zeitkritische Anwendungen. Es ist jedoch zu beachten, dass wiederholtes Schalten mit der Zeit zu einer Abnutzung der Kontakte führen kann.

Um das Relais zu schützen und seine Lebensdauer zu verlängern, wird in der Regel eine Diode zwischen den Spulenstiften eingesetzt. Dieses Bauteil, das oft als Flyback-Diode bezeichnet wird, verhindert Spannungsspitzen, die beim Abschalten der Spule auftreten und andernfalls empfindliche elektronische Komponenten im Steuerkreis beschädigen könnten.

Das Verständnis der internen Mechanik eines 5-poligen Relais ist für die ordnungsgemäße Implementierung und Fehlerbehebung unerlässlich. Wenn Ingenieure und Techniker diese Funktionsprinzipien verstehen, können sie diese vielseitigen Komponenten effektiv in eine Vielzahl von elektrischen Systemen integrieren, von einfachen Automobilschaltungen bis hin zu komplexen industriellen Steuerungsanwendungen.

Verdrahtungshinweise

Um ein 5-poliges Relais richtig zu verdrahten, gehen Sie folgendermaßen vor:

1. Identifizieren Sie die Stifte: 30 (Common), 87 (Normalerweise offen), 87A (Normalerweise geschlossen), 85 (Spulenstrom) und 86 (Spulenmasse).
2. Schließen Sie die Spule an, indem Sie einen Draht von Stift 85 an die Schaltungsmasse und einen anderen von Stift 86 an den Steuerschalter oder die Stromquelle anschließen.
3. Verdrahten Sie die Last mit Pin 30 (Common). Für Geräte, die aktiviert werden sollen, wenn das Relais erregt ist, schließen Sie an Pin 87 (NO) an. Für Geräte, die aktiv bleiben, wenn das Relais aus ist, verwenden Sie Pin 87A (NC).
4. Nach Fertigstellung der Anschlüsse testen Sie die Einrichtung, indem Sie Spannung an die Spulenanschlüsse (Stifte 85 und 86) anlegen und überprüfen, ob das Relais korrekt zwischen den Stiften 87 und 87A schaltet. Vergewissern Sie sich, dass alle Anschlüsse sicher sind, und verwenden Sie geeignete Schutzvorrichtungen, wie z. B. Dioden über der Spule, um Spannungsspitzen zu vermeiden, die Bauteile beschädigen könnten.

Gemeinsame Anwendungen

5-Pin-Relais sind vielseitige Komponenten, die in verschiedenen elektrischen Systemen eingesetzt werden. Hier ist eine Liste der häufigsten Anwendungen:

• Fahrzeugsysteme:
  • Steuerung von Scheinwerfern, Nebelscheinwerfern und Zusatzbeleuchtung
  • Verwaltung von elektrischen Fensterhebern und Zentralverriegelungen
  • Betrieb von Kraftstoffpumpen und Motorlüftern
• Industrielle Maschinen:
  • Steuerung von Motoren und Stellgliedern in Produktionsanlagen
  • Verwaltung von Sicherheitsverriegelungen und Notauskreisen
  • Umschalten zwischen Stromquellen in Backup-Systemen
• Hausautomatisierung:
  • Steuerung von HLK-Systemen und Thermostaten
  • Bedienung von Garagentoröffnern und Sicherheitssystemen
  • Verwaltung von Smart Home-Geräten und Lichtsteuerungen
• Stromverteilung:
  • Isolierung von Stromkreisen in Schalttafeln
  • Umschalten zwischen Haupt- und Notstromversorgung
  • Steuerung von Hochstromlasten in Solar- und Windenergieanlagen

Diese Anwendungen nutzen die Fähigkeit des 5-poligen Relais, zwischen Stromkreisen zu schalten, hohe Ströme zu verarbeiten und elektrische Isolierung zu bieten, was es zu einer entscheidenden Komponente in verschiedenen elektrischen und elektronischen Systemen macht.