Relaattien soveltaminen signaalijärjestelmissä

Mikä on relays?

Relay on sähköinen kytkin, joka käyttää sähkömagneettista voimaa yhden tai useamman sähköpiirin avaamiseen ja sulkeutumiseen. Se koostuu yleensä pääkomponenteista, kuten sähkömagneetista, yhteyksistä ja kevyistä. Kun sähkömagneetin spulassa on virtaa, se luo sähkömagneettisen kentän, joka vetää tai vapauttaa varren, mikä puolestaan ajaa yhteyksiä toimimaan ja saavuttaa piiriyhteyden tai -katkaisun.

Relayjen luokittelu

Relayt jaetaan pääasiassa kahteen suureen luokkaan: DC-relayit ja AC-relayit.

• DC-relayit:

  • Virtalähde: Toimii DC-virran avulla.
  • Luokittelu: Perustuen virran polariteettiin, ne voidaan luokitella epäpolaariseksi, polaariseksi ja epäsuoraksi relayiksi.
  • Toimintaperiaate: Kaikki ovat sähkömagneettisia relayja, jotka toimivat sähkömagneettisen kentän avulla, jonka tuottaa virta-kytketty spuuli, ja vetävät varren, mikä puolestaan ajaa yhteyksien toiminnan.

• AC-relayit:

  • Virtalähde: Toimii AC-virran avulla.
  • Luokittelu: Perustuen toimintaperiaatteeseen, ne sisältävät sekä sähkömagneettisiä että induktiivisia relayja.
    • Sähkömagneettinen relay: Toimii samalla tavalla kuin DC-sähkömagneettinen relay, mutta sen ydin sisältää yleensä varjoammukkeen tai -rengas, joka estää varren värähtelyn, kun AC-virta kulkee nollakohdan läpi.
    • Induktio-relay: Käyttää vaihtelevan sähkömagneettisen kentän, jonka tuottaa spuuli, ja eddy-nykyjen, jotka syntyy liikutussa osassa (kuten siiven), välistä vuorovaikutusta tuottamaan sähkömagneettisen voiman, joka ajaa siiven kiertämään ja aktivoimaan relayn.

Relayt rautatieviestintäjärjestelmissä

Relayt käytetään laajasti rautatieviestintäjärjestelmissä. Päätyyppejä ovat: DC-epäpolaariset relayt, polaariset relayt, polaariset pitotrelayt, AC-relayt jne.

• DC-epäpolaarinen relay:

  • DC-sähkömagneettinen relay, jonka spuulilla ei ole polariteettia, ja jota voidaan yhdistää DC-virtalähteeseen minkä tahansa polariteetin kanssa, toiminta tulee luotettavasti virta-kytketyksi.

• Polaarinen relay:

  • DC-polaarinen relay, jonka spuulilla on kiinteä positiivinen ja negatiivinen polariteetti, ja jota tarvitaan yhdistettäväksi DC-virtalähteeseen määritellyllä polariteetilla.
  • Kun etuvaraus virtaa spuulissa, etuyhteys sulkeutuu yhteiseen yhteyteen; kun takavaraus virtaa, takayhteys sulkeutuu yhteiseen yhteyteen; kun spuuli on virta-kytketty, relay ei toimi.

• Polaarinen pitorelay:

  • Erikoislaatuinen polaarinen relay, jolla on sekä polariteettifunktio että pitofunktio.
  • Kun virta-kytketty, se sulkee vastaavat yhteydet spuulin virtan polariteetin perusteella; virta-kytkettyjen jälkeen yhteydet pysyvät edellisessä tilassaan, kunnes vastapolariteettinen virta annetaan. Tämä "muisti" ominaisuus tekee siitä laajasti käytössä loogisissa piireissä.

• AC-relayt:

  • Toimivat AC-virran avulla, mukaan lukien erilaisia tyyppejä, kuten valoampujen filamenttisulkuja, FD-tyyppisiä elektroniikkakoodereita, JRJC-tyyppisiä kaksiosainen kahdenpaikan relayja ja suodattajarelayja.

• Suodattaja-relay:

  • Pari DC-epäpolaarisen relayn paranneltu versio. Se sisältää suodattimen ja jännitestabilisaattorin syöttönsä, muuttaen AC:n DC:ksi ennen kuin se toimitetaan relayn spuulille.
  • DJ (filamenttirelay), jota käytetään valoampuihin, käyttää yleensä tätä tyyppistä relayta.

• Kaksiosainen kahdenpaikan relay:

  • Typillinen induktiivinen relay. Se käyttää eddy-nykyjen, joita tuottaa siiveen kaksi vaihtelevaa sähkömagneettista kenttää (yleensä rautatiesijasta ja paikallisvirrasta) välisen vuorovaikutuksen, joka tuottaa sähkömagneettisen voiman, joka ajaa siiven kiertämään ja aktivoimaan relayn.
  • GJ (rautatiesiirelay) 25 Hz fasisensitiivisessä rautatiesiipiirissä on tällainen relay.

• Aikarelay:

  • Relay, jossa on aikaviivettä. Kun syöttösignaali annetaan tai poistetaan, sen ulostuloyhteydet sulkeutuvat tai avautuvat vain asetetun viiveajan jälkeen.
  • Aikarelayt käytetään yleisesti risteyksen aloituspiireissä ajanhallintaan risteyksen muuntamisen aikana.

Syyt relayiden käytölle rautatieviestintäjärjestelmissä

• Korkea luotettavuus:Relayt ovat kypsyneitä kytkimet komponentteina, joilla on yksinkertainen rakenne, vakaa suorituskyky, ja ne voivat toimia luotettavasti pitkään raskeissa rautatieolosuhteissa (kuten lämpötilavaihtelut, värähtely, kosteus ja pöly). Tämä on olennaista keskeisten laitteiden, kuten signaalien, risteysten ja rautatiesiipiirien turvalliseksi toiminnaksi.
• Korkea turvallisuus:Relayt perustuvat "epäonnistumisen turvallisuuteen" -periaatteeseen, joka on perustavanlaatuinen niiden sovelluksessa rautatieviestintään. Kun relay epäonnistuu (esim. spuulin katkeaminen, virta-kytkeminen), sen yhteydet avautuvat automaattisesti gravitaation tai kevyen voiman vuoksi, mikä saa viestintäjärjestelmän siirtymään turvalliseen tilaan (esim. punainen signaali), mikä minimoi onnettomuuksien riskiä.
• Korkea tarkkuus ja determinismi:Relayilla on lyhyt ja ennustettava vasta-aika, mikä mahdollistaa tarkkan toiminnan. Monimutkaisissa loogisissa verkostoissa relaytoiminnot ovat hyvin deterministisiä, mikä taataan signaalien ohjauksen tarkkuuden.
• Joustavuus ja skaalautuvuus:Relay-loogiset piirit (relay-interlocking) voivat toteuttaa monimutkaisia ohjausloogioita eri wiringsuunnitelmiin. Järjestelmä on helppo suunnitella, muuttaa ja laajentaa aseman rakenteen ja toimintatarpeiden mukaan.
• Hyvä sähköinen eristys:Relayn ohjauspiiri (spuulipuoli) ja ohjattu piiri (yhteydenpuoli) ovat täysin sähköisesti eristetty, mikä parantaa järjestelmän sähköisen häiriön vastausta ja turvallisuutta.