Un relais automobile SPDT fonctionne comme un interrupteur électronique. Il utilise un petit signal électrique pour contrôler un circuit puissant. Cet appareil dirige le courant vers l’une des deux sorties possibles.
[Image : Un relais automobile standard à 5 broches avec les broches 30, 87, 87a, 85 et 86 clairement étiquetées.]
Cet appareil permet à un interrupteur à faible-puissance, comme un bouton sur votre tableau de bord, de contrôler en toute sécurité un équipement à haute-puissance. Pensez aux puissants ventilateurs de refroidissement ou aux phares. Le relais ne se contente pas d'allumer ou d'éteindre les choses. Il commute l'alimentation entre deux circuits distincts à partir d'une seule entrée. Cela fait du relais unipolaire double direction (SPDT) l'une des pièces les plus utiles dans les projets de câblage automobile personnalisés.
Anatomie d'un relais SPDT
Vous devez comprendre ce qui se passe à l'intérieur d'un relais SPDT pour l'utiliser efficacement. Ce n'est pas une boîte mystère. C'est en fait un appareil simple et robuste.
[Image : Un schéma annoté montrant les composants internes d'un relais SPDT : la bobine électromagnétique, l'armature (pôle), le contact normalement fermé et le contact normalement ouvert.]
À l’intérieur du boîtier en plastique se trouvent deux circuits liés. Le premier gère un courant faible pour le contrôle. Le second gère un courant élevé pour la charge réelle. Lorsque le circuit de commande alimente un électro-aimant, il déplace physiquement un interrupteur appelé « pôle ». Cela redirige le flux de courant élevé-.
Regardons ce que fait chacune des cinq broches.
Le circuit de contrôle
C'est le « cerveau » du relais. Il n’a besoin que d’une petite quantité de courant (généralement inférieure à 200 mA) pour fonctionner.
La broche 85 relie la bobine à la masse. Cette broche doit être connectée à une masse solide du châssis pour que l'électro-aimant interne fonctionne correctement.
La broche 86 reçoit l'alimentation ou le signal de déclenchement. Cette broche reçoit un signal 12 V+ de votre interrupteur de commande. Il peut s'agir d'un interrupteur à bascule, d'un capteur ou de l'ordinateur de votre véhicule. Lorsque 12 V atteint la broche 86 alors que la broche 85 est mise à la terre, l'électro-aimant s'allume.
Le circuit de charge
C'est le « muscle » du relais. Il est conçu pour gérer des courants élevés qui détruiraient un petit interrupteur.
La broche 30 est la connexion commune. Celui-ci reçoit l'énergie de la source de courant élevé-. Il doit se connecter directement à la batterie via un fusible de taille appropriée. Il s'agit du "Single Pole" dans le nom SPDT.
La broche 87a est le contact normalement fermé (NC). Lorsque le relais est au repos (non alimenté), la broche 30 se connecte en interne à la broche 87a. La puissance circule de 30 à 87a par défaut. Considérez « a » comme « au repos ».
La broche 87 est le contact normalement ouvert (NO). Cette broche n'a aucune connexion avec la broche 30 lorsque le relais est au repos. Ce n'est que lorsque la bobine est alimentée (les broches 85 et 86 sont activées) que le commutateur interne bascule. Ensuite, la broche 30 se connecte à la broche 87.
Les numéros de broches 30, 85, 86, 87 et 87a ne sont pas aléatoires. Ils suivent la norme allemande DIN 72552. Cette spécification est utilisée dans le monde entier dans l’industrie automobile. Cela signifie que vous pouvez remplacer un relais d'un fabricant par celui d'un autre sans réapprendre le câblage.
Voici une référence rapide pour les fonctions des broches et leurs états.
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Numéro de broche |
Nom de la norme |
Fonction |
État lorsque le relais est éteint |
État lorsque le relais est activé |
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30 |
Commun |
Entrée de courant-élevé |
Connecté au 87a |
Connecté au 87 |
|
87 |
Normalement ouvert |
Courant élevé-Sortie 1 |
Aucune connexion |
Connecté à 30 |
|
87a |
Normalement fermé |
Sortie 2 à courant-élevé |
Connecté à 30 |
Aucune connexion |
|
85 |
Bobine de terre |
Terre du circuit de commande |
N/A |
N/A |
|
86 |
Déclencheur de bobine |
Puissance du circuit de commande |
N/A |
N/A |
Câblage et applications SPDT
Comprendre les épingles n’est que de la théorie. C'est en utilisant ces connaissances dans des circuits réels que le relais SPDT montre sa valeur. Nous explorerons deux de ses utilisations les plus puissantes.
Application 1 : Inversion de polarité
Un défi courant consiste à contrôler un moteur à courant continu pour qu'il se déplace dans deux directions. Pensez à un moteur de vitre électrique ou à un actionneur linéaire. Une configuration de relais SPDT est la solution classique. Cela nécessite deux relais SPDT et un interrupteur de commande.
[Image : Un schéma de câblage clair montrant deux relais SPDT connectés à un moteur à courant continu. Un commutateur DPDT contrôle les déclencheurs des deux relais.]
Le but est d'inverser la polarité de la tension envoyée au moteur. Dans un état, le fil positif du moteur obtient 12 V+ et le fil négatif est mis à la terre. Pour inverser la direction, le fil positif doit être mis à la terre et le fil négatif doit recevoir 12 V+.
Voici la logique de câblage :
Connectez les deux fils du moteur aux bornes Pin 30 de chaque relais.
Connectez les deux bornes Pin 87 à une source 12 V+ à courant élevé et fusionné.
Connectez les deux bornes Pin 87a à une masse solide du châssis.
L'interrupteur de commande (idéalement un interrupteur DPDT momentané (ON)-OFF-(ON)) contrôlera les déclencheurs de la bobine du relais. Un côté du commutateur déclenchera la broche 86 du relais 1. L'autre côté déclenchera la broche 86 du relais 2. Les deux broches 85 se connectent à la masse.
Lorsque le système est au repos (interrupteur en position milieu OFF), aucune des bobines du relais n'est alimentée. Les deux fils du moteur (sur la broche 30 de chaque relais) se connectent à la terre via leurs bornes broche 87a. Cela peut agir comme un frein dynamique pour le moteur.
Lorsque vous appuyez sur l'interrupteur en position 1, le relais 1 s'allume. Sa broche 30 passe de la masse (87a) à 12V+ (87). Pendant ce temps, le relais 2 reste au repos, sa broche 30 reste donc connectée à la masse. Le moteur voit maintenant 12V+ sur un fil et la masse sur l'autre. Cela le fait fonctionner dans une seule direction.
Lorsque vous appuyez sur l'interrupteur dans la position opposée, le relais 2 s'allume et le relais 1 se repose. La polarité du moteur s'inverse. Cela le fait courir dans la direction opposée.
Lorsque vous travaillez sur un circuit moteur, utilisez toujours un fil suffisamment épais pour le courant de décrochage du moteur, pas seulement pour son courant de fonctionnement. Nous avons vu des fils sous-dimensionnés fondre instantanément lorsqu'une vitre électrique se bloque. Cela provoque le calage du moteur et la consommation de courant maximum.
Application 2 : Contrôle du ventilateur à double-vitesse
De nombreux ventilateurs de refroidissement électriques peuvent fonctionner à deux vitesses. La vitesse élevée offre un refroidissement maximal sous une charge importante. Une vitesse plus faible est suffisante pour un refroidissement général et est beaucoup plus silencieuse. Un relais SPDT est parfait pour gérer cela.
[Image : Un schéma de câblage montrant un seul relais SPDT, un ventilateur électrique, une résistance de ballast et deux sources de déclenchement distinctes.]
Cette configuration utilise la fonction de commutation du relais pour envoyer la pleine puissance au ventilateur ou pour envoyer de la puissance à travers une grande résistance de ballast afin de réduire sa vitesse.
Voici la logique de câblage :
Connectez le fil positif du ventilateur à la broche 30 du relais.
Connectez une source de courant élevé-avec fusible de 12 V+ à la broche 87.
Connectez la même source 12V+ à un côté d'une résistance de ballast. Connectez l'autre côté de la résistance à la broche 87a.
Un déclencheur à basse-température (comme un interrupteur thermique à 195 degrés F) peut être connecté à la source d'alimentation du ventilateur sans impliquer le relais. Expliquons le cas d'utilisation courant pour plus de clarté.
La gâchette à basse-vitesse (comme un capteur de liquide de refroidissement se fermant à 195 degrés F) n'active pas le relais. Dans cet état, l'énergie circule depuis la source, via la résistance du ballast et vers la broche 87a. Puisque le relais est au repos, la broche 87a se connecte à la broche 30, qui alimente le ventilateur. Le ventilateur tourne à basse vitesse.
Le déclencheur à haute-vitesse (comme un capteur se fermant à 210 degrés F ou l'embrayage de climatisation qui s'engage) envoie un signal 12 V + à la broche 86 du relais. La broche 85 se connecte à la masse.
Cela alimente la bobine du relais. Le commutateur interne déconnecte immédiatement la broche 30 de la broche 87a et la connecte à la broche 87.
Désormais, le ventilateur de la broche 30 reçoit la pleine puissance de la batterie directement de la broche 87, en contournant la résistance. Le ventilateur passe instantanément en fonctionnement à grande vitesse-. Lorsque la condition de température élevée-disparaît, le déclencheur sur la broche 86 est supprimé. Le relais s'éteint et revient au circuit normalement fermé à basse vitesse-.
Guide d'installation du technicien
Connaître les schémas est une chose. Construire un circuit sûr, fiable et facile à dépanner en est une autre. Cela vient de l'expérience du garage.
Meilleures pratiques d'installation
Une installation de qualité professionnelle-est définie par sa durabilité et sa facilité d'entretien.
Tout d’abord, choisissez le bon relais. La plupart des relais SPDT automobiles sont classés 30/40A. Cela signifie qu'ils peuvent gérer 40 A sur le circuit normalement ouvert (broche 87) et 30 A sur le circuit normalement fermé (broche 87a). Faites toujours correspondre cette valeur nominale à la consommation de courant attendue de votre charge, avec une marge de sécurité. Pour les composants exposés aux intempéries, utilisez un relais étanche et résistant aux intempéries.
Utilisez toujours une prise relais ou un faisceau. Bien que vous puissiez utiliser des cosses individuelles sur les broches du relais, une prise dédiée permet une installation beaucoup plus propre. Cela facilite également grandement le remplacement d’un relais défectueux.
La fusion n'est pas facultative. C'est essentiel pour la sécurité. L'alimentation électrique principale du circuit de charge (le fil allant à la broche 30) doit être équipée d'un fusible. Ce fusible doit être évalué correctement pour le calibre du fil et la charge. Il doit être placé le plus près possible de la source d’alimentation (comme la batterie). Cela protège l'ensemble du câblage contre les courts-circuits.
Le calibre des fils est extrêmement important. L'utilisation d'un fil trop fin pour le courant qu'il transporte crée un risque d'incendie. Le fil va chauffer, sa résistance va augmenter, la tension va chuter et l'isolation peut fondre. Vérifiez un tableau de calibre de fil 12 V. Tenez compte à la fois de l'ampérage de votre appareil et de la longueur totale du câble.
Enfin, établissez des liens solides. Pour la plupart des environnements automobiles, les connecteurs à sertir-de haute qualité, non isolés-, recouverts d'une gaine thermorétractable doublée d'adhésif, fonctionnent mieux. Ils offrent la meilleure combinaison de résistance mécanique et d’étanchéité environnementale. Bien que la soudure crée une bonne liaison électrique, elle peut créer un point rigide susceptible de se briser à cause des vibrations s'il n'est pas correctement soutenu.
Dépannage des problèmes courants
Même avec un plan parfait, les choses peuvent mal tourner. Une approche systématique du dépannage vous évitera des heures de frustration.
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Symptôme |
Cause(s) possible(s) |
Comment tester/solution |
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Le relais ne « clique » pas lorsque le commutateur est activé |
1. Mauvaise masse sur la broche 85. |
1. Utilisez un multimètre sur son réglage de continuité pour tester la connexion de la broche 85 à une masse de châssis en bon état. |
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Le relais "clique" mais l'appareil ne s'allume pas |
1. Pas d'alimentation en courant-élevé sur la broche 30. |
1. Utilisez un multimètre pour vérifier la présence constante de 12 V+ à la broche 30. |
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L'appareil sur la broche 87a est toujours allumé |
1. La bobine du relais ne se déclenche pas. |
1. C'est la fonction prévue. Le problème réside dans le circuit de contrôle. On ne demande pas au relais de s'activer. Reportez-vous au symptôme « Le relais ne clique pas » ci-dessus pour diagnostiquer le circuit de commande. |
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Le relais émet un bourdonnement ou un bavardage |
1. Tension ou courant insuffisant dans la bobine. |
1. Vérifiez la tension de la batterie du véhicule. Une batterie faible peut en être la cause. Vérifiez également l'intégrité du fil de déclenchement (vers la broche 86) pour une résistance élevée. |
Configurations SPDT avancées
La polyvalence du relais SPDT va bien au-delà des simples tâches marche/arrêt ou de commutation. Voici quelques idées avancées pour montrer son potentiel.
Démarreur-Interruption Anti-Vol
Un système antivol simple mais efficace-peut être créé à l'aide d'un seul relais SPDT. Le but est d'interrompre le signal vers le solénoïde du démarreur à moins qu'un interrupteur caché ne soit activé.
La configuration consiste à couper le fil de déclenchement du démarreur (le petit fil sur le solénoïde du démarreur). Ce fil est ensuite acheminé à travers les contacts normalement ouverts du relais. Le fil du contacteur d'allumage va à la broche 30. Le fil qui continue jusqu'au solénoïde du démarreur se connecte à la broche 87.
Par défaut, avec le relais au repos, le circuit est ouvert. Tourner la clé ne fera rien. La bobine du relais (broches 86 et 85) se connecte à un interrupteur à bascule caché. Ce n'est que lorsque vous actionnez cet interrupteur caché que le relais s'allume. Cela connecte la broche 30 à 87 et permet à la voiture de démarrer. La broche 87a reste inutilisée.
Tout-terrain-Conversion d'éclairage et de klaxon
Cette configuration permet à un seul bouton, comme le bouton du klaxon, d'effectuer deux fonctions différentes en fonction de l'état d'un interrupteur principal.
La configuration nécessite un câblage soigné. Le fil de sortie du bouton du klaxon est utilisé comme déclencheur pour le relais SPDT, connecté à la broche 86. Un commutateur principal « mode tout-terrain - contrôle si le relais est utilisé. Cela peut devenir complexe, impliquant souvent un deuxième relais.
Une configuration plus simple pour un résultat similaire : la sortie du bouton du klaxon est divisée. Un chemin mène au klaxon standard. L'autre chemin mène à la broche 86 d'un relais qui contrôle les feux hors route-. Un interrupteur principal est placé en-en ligne avec ce deuxième chemin. Lorsque l'interrupteur principal est éteint, appuyer sur le klaxon ne fait que faire retentir le klaxon. Lorsque l'interrupteur principal est allumé, une pression sur le klaxon déclenche désormais également le relais des lumières.
Basculer entre deux klaxons
Imaginez avoir un klaxon de ville standard et un klaxon de train puissant. Les deux sont contrôlés par le même bouton au volant mais sélectionnés par un interrupteur séparé. Un relais SPDT rend cela facile.
Nous utilisons le relais SPDT comme routeur de signal. La sortie du bouton du klaxon se connecte à la broche 30. Le fil de déclenchement du klaxon de ville se connecte à la broche 87a. Le déclencheur du relais du klaxon du train se connecte à la broche 87.
Un interrupteur à bascule séparé sur le tableau de bord contrôle la bobine du relais SPDT (broche 86).
Lorsque l'interrupteur à bascule est sur OFF, le relais est au repos. Appuyer sur le bouton du klaxon envoie le signal de la broche 30 à la broche 87a. Cela active le klaxon de la ville.
Lorsque vous activez l'interrupteur à bascule, le relais s'allume. Désormais, lorsque vous appuyez sur le bouton du klaxon, le signal de la broche 30 passe par la broche 87. Cela active le klaxon du train.
Votre allié automobile polyvalent
Le relais SPDT automobile est un composant simple doté de capacités puissantes. Nous avons vu comment il fonctionne comme inverseur. Il utilise un petit signal pour diriger en toute sécurité un courant de puissance élevée - vers l'une des deux destinations.
De l'inversion de la polarité du moteur à la possibilité de contrôler un ventilateur à deux vitesses-en passant par la création de circuits de sécurité et de commodité personnalisés, sa polyvalence n'est limitée que par votre imagination. En comprenant ses cinq broches et en appliquant des principes d'installation sûrs, vous disposez d'un outil puissant pour tout projet 12 V. Vous êtes désormais équipé pour créer des systèmes électriques automobiles plus complexes, plus robustes et de qualité professionnelle-.
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