ラッチングリレー回路図：動作原理、配線ガイド、選定のポイント

ラッチング リレーの回路図の設計は、中核となる概念を理解するまでは複雑に見えるタスクの 1 つです。つまり、リレーは連続コイル電流を消費せずに最後の状態を記憶します。実際的な結論は単純です。シングルコイル デバイスとデュアルコイル デバイスのどちらを選択すれば、配線パターンは予測可能な 2 ボタンの設計となり、スマート メーター、照明制御、および充電パイルのアプリケーション全体で再利用できます。このガイドでは、動作原理を詳しく説明し、図の例を示し、ラッチング リレーと標準リレーを比較し、生産現場で重要な選択基準について説明します。

ラッチングリレーとは何ですか?

ラッチングリレーは、コイルに連続電流を流す必要がなく、磁気ラッチ構造によって接点を開位置または閉位置に保持する電気機械リレーです。標準的な非ラッチングリレーでは、接点がスイッチ位置に留まるためにコイルは通電状態を維持する必要があります。対照的に、ラッチング リレーは状態を変更するのに短いパルスのみを必要とし、その後は永久磁石または残留磁力によってその状態が維持されます。

設計者の観点から見ると、これにより、エネルギー消費、発熱、コイル焼損のリスクという 3 つの問題が同時に解決されます。 24 時間稼働するスマート メーターを考えてみましょう。 150 mW を継続的に消費する非ラッチング リレーのコイルは年間約 1.3 kWh を消費しますが、ラッチング リレーはスイッチング イベント間でほとんど消費しません。 10 年の耐用年数を超えると、その差はさらに大きくなります。

リレーの連絡先とカテゴリの仕組みを再確認する必要がある場合は、次の記事を参照してください。 リレーの仕組みと接点の種類 .

ラッチングリレーはどのように動作するのでしょうか?

2 つの安定状態

ラッチング リレーには、機械的に安定した 2 つの位置があります。セットコイルがパルスを受信すると、アーマチュアは閉位置に移動し、磁気ラッチが閉位置に保持します。リセットコイルがパルスを受信すると、アーマチュアが後退し、ラッチがアーマチュアを開位置に保持します。磁気ラッチはコイル電流に依存しないため、電力が遮断されても接点の状態は変化しません。

シングルコイル設計とデュアルコイル設計

ラッチングリレーの回路図を検討する際の主な決定事項は、コイルのタイプです。シングルコイル ラッチング リレーは極性反転を使用します。つまり、1 本のワイヤがセットの場合はプラス、リセットの場合はマイナス、またはその逆になります。デュアルコイル ラッチング リレーは、セット用とリセット用の 2 つの独立したコイルを使用します。これにより、単純なプッシュプル制御のみが必要な場合、またはドライバ IC に 1 方向あたり 1 つの出力しかない場合、配線が簡素化されます。

どちらのオプションも受け入れられるデザインの場合、 シングルコイルおよびデュアルコイルのオプションを備えた FH31L 電気ラッチングリレー は互換性のあるフットプリントで両方のバージョンを提供するため、ボードを再設計しなくても柔軟性が得られます。

FH31L 80A ラッチング リレー (シングル コイルおよびデュアル コイル オプション付き) この 80A ラッチング リレーは、互換性のある設置面積でシングル コイル バージョンとデュアル コイル バージョンの両方を提供し、基板設計を簡素化します。 IEC62052-31:2005 UC2 および RoHS 規格に適合しており、スマート メーター アプリケーションに適しています。 製品を見る→

ラッチングリレーの回路図例

デュアルコイルセット/リセット配線

デュアルコイル構成では、セットコイルとリセットコイルは、プラスのレールからグランドまで別々の分岐として配線されます。セットボタンを押すと、セットコイルが瞬間的に通電され、リレーがラッチされます。リセットボタンを押すとリセットコイルが通電され、ラッチが解除されます。

シングルコイル極性反転配線

シングルコイル設計では、セットとリセットの両方が同じコイルを使用します。状態を切り替えるには、コイルに印加される電圧の極性を反転します。一般的なアプローチでは、H ブリッジまたはプッシュプル構成で配置された 2 つのトランジスタを使用します。正極性のパルスがリレーをセットし、逆極性のパルスがリレーをリセットします。どちらの動作でもコイルは同じであるため、PCB の設置面積は小さくなりますが、ドライバー回路は若干複雑になります。

MCU駆動のラッチングリレー

マイクロコントローラーがラッチング リレーを駆動する場合、デュアル コイル デバイスの場合は 2 つの GPIO ピンとトランジスタを使用し、シングル コイル デバイスの場合は H ブリッジ ドライバーを使用できます。リレーはスイッチング パルス中にのみ電流を消費するため、ドライバは連続負荷ではなく短パルスに対して定格を設定できます。このため、MCU 駆動回路は、ミリワット単位が重要なバッテリ駆動デバイスやスマート メーター システムにおいて特に魅力的です。

ラッチングリレーと非ラッチングリレー

どちらを選択するかは、アプリケーションにメモリ機能が必要か、それともフェイルセーフ状態が必要かによって異なります。電力損失によりオフ状態になる必要がある場合は、非ラッチ式リレーの方が安全です。デバイスがその状態を保存し、停電後に正しい位置を回復する必要がある場合は、ラッチング リレーの方が適しています。

適切なラッチング リレーの選び方

コイル電圧

コイル電圧を電源レールに合わせます。一般的な値には、5V、12V、24V があります。 12V 定格のコイルを 5V で動作させると確実にラッチできず、過電圧により絶縁が損傷する可能性があります。回路で極性反転を使用する場合は、ドライバーが正と負の両方のパルスをきれいに提供できることを確認してください。

コイルの種類

シングルコイルとデュアルコイルのどちらを選択するかは、ドライバー回路によって異なります。デュアルコイルはセットとリセットが独立しているため、よりシンプルな制御ロジックを提供します。シングルコイルでは使用する端子の数は少なくなりますが、極性の反転が必要となるため、ドライバーのコンポーネント数が増加します。 PCB スペースが限られた設計の場合、多くの場合、コンパクトなピン配列を持つデュアルコイル デバイスの配線が容易です。

接点構成

負荷に応じて問い合わせフォームを選択してください。最もシンプルなSPSTですが、SPDTと二重接点構造により2回路を同時に制御することができます。二股接点は、低電流信号スイッチングの信頼性を向上させ、1 つのリレーから電源信号と補助信号の両方を切り替える必要がある場合に役立ちます。

定格荷重

スイッチング電流、電圧、突入電流はすべて重要です。抵抗負荷は、接点を溶着させる可能性のある過渡現象を生成する誘導負荷や容量負荷よりも扱いが簡単です。 UL および CQC 承認要件のある 16A ～ 20A アプリケーションの場合、 ULおよびCQC準拠のFH42Lラッチングリレー は、世界市場向けにテストされており、標準的な PCB 端子レイアウトを使用しているため、実用的なオプションです。

FH42L 16A/20A ラッチング リレー UL および CQC 承認付き UL および CQC の認定を受けたこの 16A/20A ラッチング リレーは、世界市場に信頼性の高いスイッチングを提供します。 5KVの降伏電圧と250mWのコイル電力は、スマートホームおよびメーター制御ボードに適しています。 製品を見る→

ラッチングリレーの一般的な問題のトラブルシューティング

• リレーの状態は変わりません: コイル電圧とドライバを確認してください。アーマチュアが完全に移動できるように、パルス幅が少なくとも 20 ミリ秒から 50 ミリ秒であることを確認します。
• リレーは状態を保持しません: 磁気ラッチを検査します。パルスが短すぎるとアーマチュアが中間位置に留まり、ラッチが完全に係合しなくなる可能性があります。
• 接点の固着または溶着: 突入電流を減らすか、銀のみの接点よりも耐アーク浸食性に優れた AgSnO2 など、負荷に応じた定格の接点材料を使用してください。
• ノイズまたは誤ったスイッチング: 特にデュアルコイル回路では、コイルの両端にフライバック ダイオードを追加し、リレーの近くの小さなコンデンサでノイズの多い電源ラインをフィルタリングします。

ラッチングリレーが活躍するアプリケーション

スマート電力メーターではラッチングリレーが一般的です。これは、リレーがメーターを空にすることなく長期間特定の状態を維持する必要があるためです。また、スマート ホームの照明制御、充電パイル、産業オートメーション、新エネルギー システムでも広く使用されています。このような環境では、コイルに連続電力を供給しなくても状態を保持できるため、自己発熱が軽減され、PCB アセンブリの耐用年数が延長されます。

スマート メーターおよび照明制御アプリケーションの場合、 スマートメーターと照明制御用に設計されたW30Lラッチングリレー は、コンパクトな設置面積と切り替え可能な保持機構を備えており、メーターや照明制御ボードに直接適合します。探索することもできます Fanhar がスマート電力メーター アプリケーションをどのようにサポートしているか これらのコンポーネントが運用環境でどのように統合されるかを確認します。

W30L スマートメーターおよび照明制御用 40A/50A ラッチングリレー このラッチング リレーは、コンパクトな設置面積と手動制御スイッチで最大 50A を処理します。 UL、TUV、および CQC に準拠しており、メーターおよび照明制御アプリケーションに直接適合します。 製品を見る→

よくある質問

Q1: ラッチングリレーには定電力が必要ですか?

いいえ、ラッチングリレーは状態を切り替えるためにパルスのみを必要とします。スイッチング後、コイル電流が継続しなくても磁気ラッチが接点を所定の位置に保持するため、リレーがアイドル状態の間、コイルは電力を消費しません。

Q2: シングルコイルとデュアルコイルのどちらが優れていますか?

それはドライバー次第です。デュアルコイルはセットとリセットが独立しているため、シンプルな GPIO で制御するのが簡単です。シングルコイルは端子を節約しますが、H ブリッジなどの極性反転回路が必要です。 PCB スペースを最適化する場合は、通常、コンパクトな端子レイアウトを備えたデュアルコイルが便利です。

Q3: ラッチングリレーはフェイルオープンまたはフェイルクローズする可能性がありますか?

はい。機械的磨耗、接点の溶着、または磁気ラッチの故障により、両方の故障モードが発生する可能性があります。適切な負荷の選択、適切なコイル駆動、および堅牢な接点構造を備えたリレーは、これらの故障を防ぐのに役立ちます。

Q4: 制御パルスの長さはどのくらいにすればよいですか?

通常、12V または 24V のラッチング リレーには 20 ミリ秒から 50 ミリ秒で十分です。より長いパルスはリレーを損傷することはありませんが、エネルギーを浪費しますが、極端に短いパルスはアーマチュアを完全に動かさない可能性があり、スイッチングの信頼性が低下する可能性があります。

結論

デバイスが 1 つのコイルを使用するか 2 つのコイルを使用するかがわかれば、ラッチング リレーの回路図は読みやすくなります。コイルのタイプが明確になると、配線は予測可能なパターンに従い、主な設計作業は正しいコイル電圧、接点定格、および保護コンポーネントの選択に移ります。スマート メーター、照明制御、および新エネルギー機器の場合、ラッチ式リレーのエネルギー節約と長期信頼性を非ラッチ式リレーと比較するのは困難です。