Un relè automobilistico SPDT funziona come un interruttore elettronico. Utilizza un piccolo segnale elettrico per controllare un circuito potente. Questo dispositivo dirige la corrente su una delle due possibili uscite.
[Immagine: un relè automobilistico standard a 5 pin con i pin 30, 87, 87a, 85 e 86 chiaramente etichettati.]
Questo dispositivo consente a un interruttore a basso consumo, come un pulsante sul dashboard, di controllare in modo sicuro le apparecchiature ad alto consumo. Pensa a potenti ventole di raffreddamento o fari. Il relè non si limita ad accendere o spegnere le cose. Commuta l'alimentazione tra due circuiti separati da un singolo ingresso. Ciò rende il relè SPDT (Single Pole Double Throw) una delle parti più utili nei progetti di cablaggio automobilistico personalizzato.
Anatomia di un relè SPDT
È necessario capire cosa succede all'interno di un relè SPDT per utilizzarlo in modo efficace. Non è una scatola misteriosa. In realtà è un dispositivo semplice e resistente.
[Immagine: un diagramma annotato che mostra i componenti interni di un relè SPDT: la bobina dell'elettromagnete, l'armatura (polo), il contatto normalmente chiuso e il contatto normalmente aperto.]
All'interno della custodia in plastica ci sono due circuiti correlati. Il primo gestisce la bassa corrente per il controllo. Il secondo gestisce la corrente elevata per il carico effettivo. Quando il circuito di controllo alimenta un elettromagnete, muove fisicamente un interruttore chiamato "polo". Questo reindirizza il flusso di corrente-elevato.
Diamo un'occhiata a cosa fa ciascuno dei cinque perni.
Il circuito di controllo
Questo è il "cervello" della staffetta. Per funzionare necessita solo di una piccola quantità di corrente (solitamente inferiore a 200 mA).
Il pin 85 collega la bobina a terra. Questo pin deve essere collegato a una solida massa del telaio affinché l'elettromagnete interno funzioni correttamente.
Il pin 86 riceve alimentazione o il segnale di attivazione. Questo pin riceve un segnale da 12 V+ dall'interruttore di controllo. Potrebbe trattarsi di un interruttore a levetta, di un sensore o del computer del tuo veicolo. Quando i 12 V raggiungono il pin 86 mentre il pin 85 è messo a terra, l'elettromagnete si accende.
Il circuito di carico
Questo è il "muscolo" della staffetta. È costruito per gestire correnti elevate che distruggerebbero un piccolo interruttore.
Il pin 30 è la connessione comune. Questo riceve energia dalla sorgente ad alta-corrente. Dovrebbe collegarsi direttamente alla batteria tramite un fusibile di dimensioni adeguate. Questo è il "polo singolo" nel nome SPDT.
Il pin 87a è il contatto normalmente chiuso (NC). Quando il relè è a riposo (non alimentato), il pin 30 si collega internamente al pin 87a. Per impostazione predefinita, la potenza scorre da 30 a 87a. Pensa ad "a" come a "a riposo".
Il pin 87 è il contatto normalmente aperto (NO). Questo pin non ha alcuna connessione con il pin 30 quando il relè è a riposo. Solo quando la bobina riceve alimentazione (i pin 85 e 86 sono attivati) l'interruttore interno si inverte. Quindi il pin 30 si collega al pin 87.
I numeri pin 30, 85, 86, 87 e 87a non sono casuali. Seguono la norma tedesca DIN 72552. Questa specifica è utilizzata in tutto il mondo nell'industria automobilistica. Ciò significa che è possibile sostituire un relè di un produttore con uno di un altro senza riapprendere il cablaggio.
Ecco un rapido riferimento per le funzioni dei pin e i loro stati.
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Numero PIN |
Nome standard |
Funzione |
Stato quando il relè è OFF |
Stato quando il relè è attivo |
|
30 |
Comune |
Ingresso-corrente elevata |
Collegato a 87a |
Collegato all'87 |
|
87 |
Normalmente aperto |
Uscita-corrente alta 1 |
Nessuna connessione |
Connesso a 30 |
|
87a |
Normalmente chiuso |
Uscita-corrente alta 2 |
Connesso a 30 |
Nessuna connessione |
|
85 |
Massa della bobina |
Massa del circuito di controllo |
N/A |
N/A |
|
86 |
Grilletto a bobina |
Alimentazione del circuito di controllo |
N/A |
N/A |
Cablaggio e applicazioni SPDT
Comprendere i perni è solo teoria. Utilizzando questa conoscenza nei circuiti reali è dove il relè SPDT mostra il suo valore. Esploreremo due dei suoi usi più potenti.
Applicazione 1: inversione di polarità
Una sfida comune è controllare un motore CC per farlo muovere in due direzioni. Pensa a un motorino per alzacristallo elettrico o a un attuatore lineare. Una configurazione con relè SPDT è la soluzione classica. Ciò richiede due relè SPDT e un interruttore di controllo.
[Immagine: uno schema elettrico chiaro che mostra due relè SPDT collegati a un motore CC. Un interruttore DPDT controlla i trigger per entrambi i relè.]
L'obiettivo è invertire la polarità della tensione inviata al motore. In uno stato, il cavo positivo del motore riceve 12 V+ e il cavo negativo viene messo a terra. Per invertire la direzione, il cavo positivo deve essere messo a terra e il cavo negativo deve ricevere 12 V+.
Ecco la logica del cablaggio:
Collegare i due cavi del motore ai terminali Pin 30 di ciascun relè.
Collega entrambi i terminali Pin 87 a una sorgente da 12 V+ con fusibile e ad alta corrente-.
Collegare entrambi i terminali Pin 87a a una solida massa del telaio.
L'interruttore di controllo (idealmente un interruttore DPDT momentaneo (ON)-OFF-(ON)) controllerà i trigger della bobina del relè. Un lato dell'interruttore attiverà il Pin 86 del Relè 1. L'altro lato attiverà il Pin 86 del Relè 2. Entrambi i Pin 85 si collegano a terra.
Quando il sistema è a riposo (interruttore in posizione centrale OFF), nessuna delle bobine del relè è alimentata. Entrambi i cavi del motore (sul Pin 30 di ciascun relè) si collegano a terra tramite i terminali Pin 87a. Questo può fungere da freno dinamico per il motore.
Quando si preme l'interruttore in posizione uno, il relè 1 si accende. Il suo Pin 30 passa da terra (87a) a 12V+ (87). Nel frattempo, il Relè 2 rimane a riposo, quindi il suo Pin 30 rimane collegato a terra. Il motore ora vede 12V+ su un cavo e massa sull'altro. Questo lo fa correre in una direzione.
Quando si preme l'interruttore nella posizione opposta, il Relè 2 si accende e il Relè 1 si riposa. La polarità del motore è invertita. Questo lo fa correre nella direzione opposta.
Quando si lavora su un circuito del motore, utilizzare sempre un filo sufficientemente spesso per la corrente di stallo del motore, non solo per la sua corrente di funzionamento. Abbiamo visto fili sottodimensionati sciogliersi all'istante quando un alzacristallo elettrico si inceppava. Ciò provoca lo stallo del motore e l'assorbimento della corrente massima.
Applicazione 2: controllo della ventola a doppia-velocità
Molte ventole di raffreddamento elettriche possono funzionare a due velocità. L'alta velocità fornisce il massimo raffreddamento in condizioni di carico pesante. Una velocità inferiore è sufficiente per il raffreddamento generale ed è molto più silenziosa. Un relè SPDT è perfetto per gestirlo.
[Immagine: uno schema elettrico che mostra un singolo relè SPDT, un ventilatore elettrico, un resistore di zavorra e due sorgenti di attivazione separate.]
Questa configurazione utilizza la funzione di commutazione del relè per inviare piena potenza alla ventola o inviare potenza attraverso un grande resistore di zavorra per ridurne la velocità.
Ecco la logica del cablaggio:
Collegare il cavo positivo della ventola al pin 30 del relè.
Collega una sorgente da 12 V+ con fusibile ad alta-corrente al Pin 87.
Collegare la stessa sorgente da 12 V+ a un lato di un resistore di zavorra. Collegare l'altro lato del resistore al Pin 87a.
Un trigger a bassa-temperatura (come un interruttore termico da 195 gradi F) può essere collegato alla fonte di alimentazione della ventola senza coinvolgere il relè. Spieghiamo il caso d'uso comune per chiarezza.
Il trigger a bassa-velocità (come un sensore del liquido di raffreddamento che si chiude a 195 gradi F) non attiva il relè. In questo stato, la potenza fluisce dalla sorgente, attraverso il resistore di zavorra, e al Pin 87a. Poiché il relè è a riposo, il pin 87a si collega al pin 30, che alimenta la ventola. La ventola funziona a bassa velocità.
Il trigger ad alta-velocità (come un sensore che si chiude a 210 gradi F o l'innesto della frizione A/C) invia un segnale di 12 V+ al Pin 86 del relè. Il pin 85 si collega a terra.
Questo alimenta la bobina del relè. L'interruttore interno disconnette immediatamente il pin 30 dal pin 87a e lo collega al pin 87.
Ora, la ventola sul Pin 30 riceve la piena alimentazione della batteria direttamente dal Pin 87, bypassando il resistore. La ventola passa immediatamente al funzionamento ad alta-velocità. Quando la condizione di alta-temperatura scompare, l'attivatore sul Pin 86 viene rimosso. Il relè si spegne e ritorna al circuito normalmente chiuso, a bassa-velocità.
Una guida all'installazione per un tecnico
Conoscere i diagrammi è una cosa. Costruire un circuito sicuro, affidabile e facile da risolvere è un altro. Questo deriva dall'esperienza in garage.
Migliori pratiche di installazione
Un'installazione di qualità professionale- è definita dalla sua durabilità e facilità di manutenzione.
Innanzitutto, scegli il relè giusto. La maggior parte dei relè SPDT per autoveicoli hanno una portata nominale di 30/40 A. Ciò significa che possono gestire 40 A sul circuito normalmente aperto (Pin 87) e 30 A sul circuito normalmente chiuso (Pin 87a). Abbinare sempre questo valore all'assorbimento di corrente previsto del carico, con un margine di sicurezza. Per i componenti esposti agli agenti atmosferici, utilizzare un relè sigillato e resistente alle intemperie.
Utilizzare sempre una presa o un cablaggio relè. Sebbene sia possibile utilizzare connettori a forcella individuali sui pin del relè, una presa dedicata rende l'installazione molto più pulita. Inoltre, rende molto più semplice la sostituzione di un relè difettoso.
La fusione non è opzionale. È fondamentale per la sicurezza. L'alimentazione principale per il circuito di carico (il filo al Pin 30) deve avere un fusibile. Questo fusibile deve essere dimensionato correttamente per il calibro del filo e il carico. Deve essere posizionato il più vicino possibile alla fonte di alimentazione (come la batteria). Ciò protegge l'intero cavo dai cortocircuiti.
La sezione del filo conta enormemente. L'uso di un filo troppo sottile per la corrente che trasporta crea pericolo di incendio. Il filo si surriscalda, la sua resistenza aumenta, la tensione diminuisce e l'isolamento può sciogliersi. Controllare una tabella del diametro dei cavi da 12 V. Considera sia l'amperaggio del tuo dispositivo che la lunghezza totale del cavo.
Infine, stabilisci connessioni solide. Per la maggior parte degli ambienti automobilistici, i connettori a crimpare di alta-qualità, non-isolati e ricoperti con guaina termorestringente-rivestita di adesivo funzionano meglio. Offrono la migliore combinazione di resistenza meccanica e tenuta ambientale. Sebbene la saldatura crei un buon legame elettrico, può creare un punto rigido incline a rompersi a causa delle vibrazioni se non adeguatamente supportato.
Risoluzione dei problemi comuni
Anche con un piano perfetto, le cose possono andare storte. Un approccio sistematico alla risoluzione dei problemi ti farà risparmiare ore di frustrazione.
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Sintomo |
Possibili cause |
Come testare/risolvere |
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Il relè non "fa clic" quando l'interruttore è attivato |
1. Massa difettosa sul Pin 85. |
1. Utilizzare un multimetro con l'impostazione di continuità per testare la connessione dal Pin 85 a una massa del telaio sicuramente funzionante. |
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Il relè "clic" ma il dispositivo non si accende |
1. Nessuna alimentazione ad alta-corrente sul Pin 30. |
1. Utilizzare un multimetro per verificare la presenza di 12 V+ costanti sul Pin 30. |
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Il dispositivo sul Pin 87a è sempre acceso |
1. La bobina del relè non viene attivata. |
1. Questa è la funzione prevista. Il problema sta nel circuito di controllo. Al relè non viene detto di attivarsi. Fare riferimento al sintomo "Il relè non fa clic" sopra per diagnosticare il circuito di controllo. |
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Il relè emette un ronzio o un tintinnio |
1. Tensione o corrente insufficiente alla bobina. |
1. Controllare la tensione della batteria del veicolo. Una batteria scarica può causare questo. Controlla anche l'integrità del filo del grilletto (al Pin 86) per un'elevata resistenza. |
Configurazioni SPDT avanzate
La versatilità del relè SPDT va ben oltre le semplici attività di accensione/spegnimento o di commutazione. Ecco alcune idee avanzate per mostrarne il potenziale.
Starter-Interrupt Anti-Furto
È possibile creare un sistema antifurto semplice ma efficace utilizzando un singolo relè SPDT. L'obiettivo è interrompere il segnale al solenoide di avviamento a meno che non venga attivato un interruttore nascosto.
L'installazione prevede il taglio del filo del grilletto del motorino di avviamento (il filo piccolo sul solenoide del motorino di avviamento). Questo filo viene quindi instradato attraverso i contatti normalmente aperti del relè. Il filo dall'interruttore di accensione va al Pin 30. Il filo che continua al solenoide di avviamento si collega al Pin 87.
Di default, con il relè a riposo, il circuito è aperto. Girare la chiave non servirà a nulla. La bobina del relè (pin 86 e 85) si collega a un interruttore a levetta nascosto. Solo quando si gira questo interruttore nascosto il relè si accende. Questo collega il Pin 30 a 87 e consente all'auto di avviarsi. Il pin 87a rimane inutilizzato.
Conversione-di luci e clacson fuoristrada
Questa configurazione consente a un singolo pulsante, come il pulsante del clacson, di eseguire due diverse funzioni a seconda dello stato di un interruttore principale.
La configurazione richiede un cablaggio accurato. Il filo di uscita del pulsante del clacson viene utilizzato come trigger per il relè SPDT, collegandosi al Pin 86. Un interruttore principale "modalità fuori-strada" controlla se viene utilizzato il relè. Questo può diventare complesso e spesso coinvolge un secondo relè.
Una configurazione più semplice per un risultato simile: l'uscita del pulsante del clacson è divisa. Un percorso porta al corno standard. L'altro percorso va al Pin 86 di un relè che controlla le luci fuori-strada. Un interruttore principale è posizionato in-in linea con questo secondo percorso. Quando l'interruttore principale è spento, premendo il clacson si suona solo il clacson. Quando l'interruttore generale è acceso, premendo il clacson ora si attiva anche il relè delle luci.
Passaggio tra due corni
Immagina di avere un clacson standard da città e un potente clacson da treno. Entrambi sono controllati dallo stesso pulsante al volante ma selezionati da un interruttore separato. Un relè SPDT lo rende semplice.
Usiamo il relè SPDT come router di segnale. L'uscita del pulsante del clacson si collega al Pin 30. Il filo di attivazione del clacson cittadino si collega al Pin 87a. L'attivazione del relè del clacson del treno si collega al Pin 87.
Un interruttore a levetta separato sul cruscotto controlla la bobina del relè SPDT (Pin 86).
Quando l'interruttore a levetta è su OFF, il relè è a riposo. Premendo il pulsante del clacson si invia il segnale dal Pin 30 al Pin 87a. Questo attiva il clacson della città.
Quando si accende l'interruttore a levetta, il relè si accende. Ora, quando si preme il pulsante del clacson, il segnale dal Pin 30 passa attraverso il Pin 87. Questo attiva il clacson del treno.
Il tuo versatile alleato automobilistico
Il relè SPDT automobilistico è un componente semplice con potenti funzionalità. Abbiamo visto come funziona come commutatore. Utilizza un piccolo segnale per dirigere in sicurezza la corrente ad alta-potenza verso una delle due destinazioni.
Dall'inversione della polarità del motore all'attivazione del controllo della ventola a doppia-velocità fino alla creazione di circuiti personalizzati di sicurezza e comodità, la sua versatilità è limitata solo dalla tua immaginazione. Comprendendo i suoi cinque pin e applicando i principi di installazione sicura, hai acquisito un potente strumento per qualsiasi progetto a 12 V. Ora sei attrezzato per costruire sistemi elettrici automobilistici più complessi, robusti e di livello professionale-.
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