Relæ

emner:

introduktion
Relækredsløb
Målinger med relæ slået fra og til
Fejlfinding
Relæplaceringer

Forord:
Relæet bruges ofte i bilelektronik i forbrugernes strømkredsløb, hvorigennem en masse strøm løber. Jo højere strømstyrke, jo tykkere ledninger skal gøres. Trådens diameter bestemmer den maksimalt tilladte strøm. Vi vil så vidt muligt undgå tykke ledninger, for ellers bliver ledningsnet for store og udsat for forstyrrelser. Et andet og endnu vigtigere eksempel på brug af relæer er kontrol med en ECU. En høj strøm er forbundet med mere varme. Vi ønsker at holde varmen ude af ECU'en så meget som muligt. Eksempler på elektriske komponenter styret af et relæ omfatter:

Motor køleventilator;
Horn;
Opvarmning af bagruden;
ECU'er;
Injektorer og tændspole (benzinmotor);
Brændstof boost pumpe;
Dæmpede, høje og/eller tågelygter.

De næste to billeder viser et skema af relæet og et billede af et rigtigt relæ. På relæet finder vi fire forbindelser med standard DIN-koder:

Styrestrømindgang (86)
Styrestrømudgang (85)
Hovedstrømindgang (30)
Hovedstrømudgang (87)

Et relæ forvandler en lille styrestrøm til en stor hovedstrøm. Det er en standardsætning, som mange studerende og teknikere ved, hvordan man udtaler. Når der skal foretages målinger på et relækredsløb, bliver folk ofte forvirrede over kodningen: hvor går styrestrømmen og hovedstrømmen? Og hvordan skal der foretages målinger for at kontrollere, om relæet fungerer korrekt? De følgende afsnit beskriver, hvordan relæet fungerer, hvilke spændinger du skal måle på et korrekt fungerende relæ, og hvordan fejl kan findes.

Billedet nedenfor viser et deaktiveret og aktiveret relæ.

Relæ deaktiveret:
Afbryderen (rødt hus) er placeret i diagrammet mellem relæets udgang (klemme 85) og jorden på batteriet (hus). I virkeligheden kan denne kontakt være placeret i instrumentbrættet, for eksempel tågelygtekontakten.
Relæ aktiveret:
I det øjeblik føreren betjener kontakten, lukker kontakterne. Dette lukker strømkredsløbet i styrestrømsiden. En strøm løber fra batteriets positive, gennem 86, relæets spole, og via 85 og kontakten til jord. Fordi strøm løber gennem spolen, bliver den magnetisk og lukker kontakten mellem ben 30 og 87. Også dér skabes nu et lukket kredsløb. En hovedstrøm løber via batteriets plus, gennem sikringen til klemme 30 på relæet, hvorefter strømmen føres til forbrugeren via klemme 87. Forbrugeren tænder.

Billederne viser ofte en lampe som forbruger. I virkeligheden kan disse naturligvis være andre elforbrugere/aktuatorer. For et relækredsløb er det ligegyldigt, hvilken type forbruger der styres.

Styrestrømmen gennem et relæ er normalt mellem 150 og 200 mA (0,15 – 0,2 A). Hovedstrømmen kan være op til 20 eller 50 A. Den maksimalt tilladte hovedstrøm er ofte angivet på relæets hus.

Relækredsløb:
Med et relæ tændes en lavstrøms styrestrøm af en kontakt, som vi kan betjene manuelt, eller af en styreenhed (ECU). Kredsløbet med ECU'en findes i de fleste moderne køretøjer.

Et relæ kan være positivt eller jordforbundet. For driften af et relæ er det ligegyldigt, om det tændes ved at tænde for en strømforsyning eller jord: Så snart relæet modtager et plus og minus, vil der strømme strøm gennem spolen. De tre billeder nedenfor viser et jordkredsløb med en switch og ECU og et positivt kredsløb.

De versioner, hvor en styreenhed slår styrestrømmen til og fra, har flere fordele:

Føreren kan instruere kontrolenheden om at tænde forbrugeren. Dette kan gøres med en kontakt på instrumentbrættet, eller via den digitale indbyggede computer (evt. via multimedieskærmen);
ECU'en kan selv tænde og slukke for relæet som svar på et sensorsignal (f.eks.: motortemperatur høj, blæser tændt), eller sluk for brændstofpumpen, når en ulykke registreres af airbag-ECU'en. Styringen af ECU giver derfor komfort, men også en højere grad af sikkerhed.

I diagrammerne i denne figur betragtes klemme 86 som en indgang, og 85 betragtes som en udgang. I praksis ser vi jævnligt producenter vende disse ben: 85 volt går ind ved 12 og 86 er forbundet til jord. Relæet kan så igen tilsluttes positiv eller jord. Dette kan ofte slås op i skemaet, ellers vil målinger vise, hvordan relæet er tilsluttet i køretøjet.

Målinger med relæ slukket og tændt:
Indledningen beskriver, hvordan styrestrømmen og hovedstrømmen skabes. Når en forbruger ikke længere virker, udlæses fejlhukommelsen normalt først og spændingen over forbrugeren måles. Med det samme V4 måling det kan afgøres, om der er en overgangsmodstand eller afbrydelse i strømforsyningen eller jord. Når en ledning er brudt, a sikring er defekt, eller en kontakt forbliver i "åben" position, måler vi en værdi, der ikke er lig med 3 volt i V4 og/eller V0: der er med andre ord i gang. Dette afsnit viser prøvemålinger for at kontrollere spændingerne på relæet. Vi antager situationen, hvor 86 er input og 85 output fra styrestrømsiden. Det foregående afsnit forklarede, at dette nogle gange bliver omvendt af producenterne.

Relæ deaktiveret:
Denne tekst handler om målene vist på de fire billeder nedenfor. Med et slukket relæ måler vi med multimeter spændingen på de fire ben (86, 85, 30 og 87) i forhold til jorden (hus eller med en krokodilleklemme på batteriets jordterminal).

Måling 1: indgangen på relæets styrestrømside (ben 86) indeholder 12 volt (eller 24 volt for et erhvervskøretøj);
Måling 2: spændingen forbruges ikke med et slukket relæ, så den er 12 volt på ben 85;
Måling 3: 30 volt er til stede ved indgangen på hovedstrømsiden (ben 12);
Måling 4: fordi relæet ikke er spændt, er kontakten i relæet åben, og der er en spænding på 87 volt på ben 0.

Terminal 86:	12 v
Terminal 85:	12 v
Terminal 30:	12 v
Terminal 87:	0 v

Relæ aktiveret:
Kontakten er lukket. Klemmer A1 og A2 er forbundet med hinanden. Styrekredsløbet er lukket, og en styrestrøm begynder at løbe. Med et relæ tændt måler vi igen spændingen på de fire ben (86, 85, 30 og 87) i forhold til jord.

Måling 1: 86 volt er til stede ved indgangen til styrestrømsiden af relæet (ben 12);
Måling 2: spændingen forbruges med relæet tændt og omdannet til magnetisme, så den er 0,1 volt på ben 85;
Måling 3: 30 volt er til stede ved indgangen på hovedstrømsiden (ben 12);
Måling 4: fordi relæet er spændt, er kontakten i relæet lukket, og der er en spænding på 87 volt på ben 12.

Terminal 86:	12 v
Terminal 85:	0,1 v
Terminal 30:	12 v
Terminal 87:	12 v

Fejlfinding:
Hvis forbrugeren/aktuatoren ikke fungerer korrekt, kan vi måle spændingerne på relæforbindelserne for at fastslå årsagen til fejlen. Hvis et relæ ikke tænder, kan årsagen være et defekt relæ, men hvis sikringen er defekt, og relæet ikke modtager nogen indgangsspænding, kan det ikke skifte noget. Med fire målinger på relæet (altid i forhold til jord) kan vi udelukke meget og søge mere specifikt efter den præcise afbrydelse.

Fejl 1: relæet tænder ikke
Relæet er forbundet til jord med kontakten, men der løber ingen styrestrøm. Som følge heraf løber der ingen hovedstrøm. Spændingen på ben 87 forbliver 0 volt. Dette giver anledning til at måle de andre ben på relæet. Efter tænding måles spændingsforskellen mellem ben 86 og 85 og her måles 12 volt. I denne situation er spolen afbrudt.

Spændingsforskellen over et korrekt fungerende relæ er 12 volt, fordi spændingen er brugt op. Med denne måling virker det OK, men det er det ikke. Med en afbrudt spole måler vi også 12 volt, fordi der måles en forskel på 12 volt på målestifterne: 12 volt kommer ind i den røde målestift og den sorte målestift – via den lukkede kontakt – læser 0 volt.

Hvis der er mistanke om, at spolen i relæet er knækket, kan modstanden måles. Relæet skal være adskilt og ikke længere en del af strømkredsen. Vi kan måle modstanden mellem ben 86 og 85 på de separate relæforbindelser.

modstand gennem spolen: omkring 60 til 80 ohm: OK
modstand gennem spolen: uendelig høj (1. eller OL): afbrydelse

Fejl 2: relæet tænder ikke
Ved betjening af kontakten (rødt hus) eller efter tænding af ECU'en, forbliver forbrugeren slukket. Målingen på ben 85 måler 12 volt i forhold til jord. Hermed kan vi konkludere, at spændingen ikke er blevet forbrugt i spolen, så spolen ikke er blevet magnetisk.

En forskelsmåling mellem ben 85 og ben A1 på kontakten vil vise, om ledningen er afbrudt, eller om problemet opstår i kontakten:

Spændingsforskel mellem 85 og A1: 12 volt: ledning knækket
Spændingsforskel mellem 85 og A1: 0 volt: problemet er ikke i ledningen.

Når ledningen er OK, er der 12 volt på begge sider af ledningen, hvilket betyder, at vi måler en forskel på 0. Måler vi en 12 volts forskel over kontakten (A1 i forhold til A2), så er afbrydelsen i kontakten. Med andre ord: kontakten forbliver åben. Vi måler også denne 12 volt, når kontakten er ubetjent.

Fejl 3: Forbrugeren forbliver tændt.
En mulig kundeklage er, at køretøjets køleventilator fortsætter med at køre, selvom køretøjet er parkeret og låst i nogen tid. Kunden bemærkede dette ved støjen fra ventilatoren. En anden mulighed er, at en kunde melder et lækstrømsproblem: Batteriet er altid tomt efter relativt kort stilstand, mens batteriets og ladesystemets tilstand er i orden. Så taler vi om det lækstrøm, eller en hemmelig forbruger.

Målingerne viser, at der ikke løber nogen styrestrøm (85 volt er til stede på ben 12), men at der løber en hovedstrøm.

I dette tilfælde er årsagen en "klæbende" relækontakt. Omskifteren mellem 30 og 87 forbliver lukket, selvom spolen ikke er magnetisk. Årsagen kan være alderdom, hvor kontakter er brændt.

Fejl 4: relæet tænder, men forbrugeren fungerer ikke
Når du tænder for relæet, vil du i de fleste tilfælde høre skiftet mellem 30 og 87 lukke. Ben 86 har 12 volt og ben 85 har 0,1 volt sammenlignet med jord. Det betyder, at der løber en styrestrøm, og spændingen i spolen forbruges. Styrekredsløbet er derfor OK.

Ben 30 har 0 volt i forhold til jord. Relæet har lukket hovedkredsløbet, men hvis der ikke går noget i det, kan intet skiftes igennem. I dette tilfælde er sikringen defekt.

Een sikring går ikke bare i stykker. Der er gået for høj strøm gennem sikringen, så det er vigtigt at lede efter årsagen. For mange forbrugere kan f.eks. være tilsluttet sikringen (tænk på flere 12 volt-tilslutninger til tilbehør), eller en sikring med forkert værdi kan være installeret tidligere.

Fejl 5: relæet tænder, men forbrugeren fungerer ikke
Når spændingerne på relæets fire tilslutninger er korrekte, kan du være sikker på, at relæet er styret korrekt, indgangsspændingerne er korrekte og relæet fungerer korrekt. Spændingen på ben 87 bliver 12 volt når relæet tændes og bliver 0 volt igen når det slukkes.

Hvis forbrugeren ikke virker, er der en god chance for, at forbrugeren selv er defekt, eller at der er en ledningsbrud mellem relæet og forbrugeren, eller forbrugeren og jord. I så fald vil en V4-måling af forbrugeren give en løsning til at fastslå fejlens placering.

Når spændingen over forbrugeren er lig med batterispændingen, altså 12 volt, er forbrugeren defekt. I dette eksempel filament af lampe gået i stykker.

Fejl 6: relæet tænder, forbrugeren fungerer, men ikke godt nok
Forbrugeren virker, men ved halv kraft. I en lampe kan dette genkendes på et svagt lys, hvilket især er bemærkelsesværdigt, hvis der er flere lamper tændt, og en af dem er forskellig i lysstyrke. En forbruger kan også være en elektrisk motor, der drejer langsomt, eller et horn, der giver for lidt lyd. I så fald indtaster vi en V4 måling ud til hovedstrømafsnittet. Relæet tænder for forbrugeren, så vi ikke skal fokusere på styrestrømsdelen.

Med V4-målingen i nederste venstre billede ser vi, at lampen brænder på 9 volt, mens batterispændingen er 12 volt. I V3 (fra positivt batteri til positiv lampe) måles en spændingsforskel på 3 volt. Dette går tabt i det positive kredsløb. Opfølgende målinger vil vise, om spændingstabet sker før relæet, i relæet eller efter relæet (mellem ben 87 og B1). Billedet nederst til højre viser, at spændingsforskellen over relæet (30 i forhold til 87) er 3 volt. Spændingstabet opstår i relæet. Kontakterne på kontakten er snavsede eller brændte, hvilket forårsager en overgangsmodstand.

Genoptag:
På grund af den omfattende fejlbeskrivelse og store billeder er en oversigt over de forskellige fejl og årsager listet her:

opbevaring 1: relæet tænder ikke, fordi relæspolen er ødelagt. Strøm kan ikke længere løbe gennem spolen, hvilket betyder, at spolen ikke længere kan blive magnetisk. Bruddet kan detekteres med en modstandsmåling: omkring 60 til 80 ohm er godt, uendeligt højt betyder en afbrydelse;
opbevaring 2: relæet tænder ikke, fordi ledningen mellem ben 85 (styrestrømudgang) i kontakten er afbrudt. I så fald forbliver spændingen på ben 85 12 volt, selv når den er tændt;
opbevaring 3: relæet klæber, hvilket får forbrugeren til at forblive på. Spændingen på ben 87 forbliver 12 volt, selvom relæet ikke er aktiveret. Dette kan bemærkes ved at blive set eller hørt, men i en "stille" (hemmeligt) forbruger, batteriet er afladet;
opbevaring 4: relæet tænder, men forbrugeren virker ikke på grund af en defekt sikring;
opbevaring 5: fordi forbrugeren er defekt, fungerer den ikke længere. De fire målinger på relæet udelukker, at det er styringen;
opbevaring 6: en overgangsmodstand sikrer, at forbrugeren/aktuatoren fungerer dårligere. V4-målingen kan bruges til at detektere placeringen af overgangsmodstanden. I eksemplet måles en spændingsforskel over omskifteren mellem 30 og 87, hvilket viser, at der er et spændingstab på grund af overgangsmodstanden i relæet.

konklusion:
De seks mulige årsager til fejl, som vi kan støde på i køretøjer, viser vigtigheden af viden og færdigheder til at måle spændingerne på relæet. Måling af de fire forbindelser giver hurtigt en søgeretning, og man ved hurtigt, om der er noget galt i ind- eller udgangsstyrestrøm, ind- eller udløb af hovedstrøm eller i relæet.

Relæplaceringer:
Relæer er ofte monteret ét sted i bilen. Dette kan være i sikringsboksen (som vist på billedet) eller på en separat relæplade. Der kan også være relæer monteret i motorrummet, såsom motorens køleblæserelæ. Relæpositionerne kan findes i bilens instruktionsbog og/eller værkstedsdokumentation.

Relaterede sider: