Звонки

Звонки электрические: классификация, устройство, применение и монтаж

Электрический звонок — это электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для подачи звукового (реже светового) сигнала с целью привлечения внимания. В профессиональной электротехнической и кабельной сфере звонки рассматриваются как конечные устройства низковольтных цепей управления и сигнализации, работающие, как правило, от напряжений 12, 24, 42, 110, 220 В переменного или постоянного тока. Их установка, выбор и подключение регламентируются нормами ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и стандартами на низковольтное оборудование.

Классификация электрических звонков

Звонки систематизируются по нескольким ключевым параметрам: принципу действия, типу напряжения, конструктивному исполнению и функциональному назначению.

1. По принципу действия и устройству

• Электромеханические (ударные): Классические звонки с молоточком, бьющим по чаше (колоколу). Включают в себя электромагнит, якорь с молоточком, резонатор (чашу) и контактную группу. Бывают одноударные (при нажатии кнопки — один удар) и трещоточные (молоточок вибрирует, создавая непрерывный трезвон).
• Электронные (пьезоэлектрические или динамические): Не имеют движущихся частей. Генерация звука происходит за счет пьезоэлемента или динамика. Управляются встроенной микросхемой, что позволяет программировать мелодию, громкость, иногда реализовывать световую индикацию.
• Звонки-ревуны (сирены): Создают мощный, часто модулированный звук высокой громкости. Применяются в системах охранной и пожарной сигнализации, промышленных объектах.

2. По роду питающего тока и напряжению

• Переменного тока (AC): Наиболее распространенный тип для бытовых и промышленных сетей (220 В, 50 Гц). Электромеханические звонки для AC имеют простую конструкцию без выпрямителя.
• Постоянного тока (DC): Применяются в системах сигнализации, на транспорте, в устройствах, питающихся от аккумуляторов или выпрямленных источников. Требуют соблюдения полярности при подключении.
• Низковольтные (12-24 В): Используются в системах безопасности, домофонии, в помещениях с повышенной опасностью (сырые помещения, бани, металлические конструкции). Питание осуществляется через понижающий трансформатор или блок питания.

3. По конструктивному исполнению и степени защиты (IP)

• Для внутренней установки (IP20-IP44): Стандартные настенные или встраиваемые модели для жилых и офисных помещений.
• Для наружной установки (IP54-IP66): Имеют влаго- и пылезащищенный корпус, часто с козырьком, для монтажа на улице.
• Взрывозащищенные исполнения (Ex): Для установки во взрывоопасных зонах (химические, нефтегазовые производства).

Устройство и принцип работы электромеханического звонка

Типичный электромеханический звонок переменного тока состоит из следующих элементов:

• Электромагнит: Сердечник с катушкой, на которую подается сетевое напряжение.
• Якорь: Подвижная пластина из магнитомягкой стали, притягиваемая к электромагниту.
• Молоточек: Закреплен на якоре и расположен напротив чаши (резонатора).
• Резонатор (чаша): Металлическая или керамическая чаша, при ударе по которой возникает звонкий звук.
• Контактная группа (прерыватель): Подвижный контакт на якоре и неподвижный контакт. В исходном состоянии они замкнуты.
• Возвратная пружина: Отводит якорь с молоточком от электромагнита при размыкании цепи.

Принцип работы: При нажатии на кнопку цепь замыкается, ток проходит через катушку электромагнита и контакты прерывателя. Электромагнит притягивает якорь, молоточек ударяет по чаше. Одновременно движение якоря размыкает контакты прерывателя, цепь разрывается, электромагнит отпускает якорь, и пружина возвращает его в исходное положение. Контакты снова замыкаются, и цикл повторяется с высокой частотой, создавая непрерывный звук до тех пор, пока нажата кнопка.

Технические параметры и выбор

При подборе звонка для конкретного объекта необходимо учитывать следующие характеристики:

Параметр	Типичные значения / Описание	Критерии выбора
Рабочее напряжение, В	12, 24, 42, 110, 127, 220 AC/DC	Должно соответствовать напряжению питающей цепи. Для быта — 220 В AC или 8-12 В AC через трансформатор. Для промышленности — согласно схеме управления.
Потребляемая мощность / ток	0.5 — 10 Вт (2-50 мА для низковольтных, до 0.1 А для сетевых)	Определяет нагрузку на источник (трансформатор, блок питания) и выбор сечения проводов цепи управления.
Уровень звукового давления, дБ	60 — 110 дБ на расстоянии 1-2 м	Для квартиры достаточно 70-80 дБ. Для производственных цехов, улицы — от 90 дБ и выше.
Степень защиты IP	IP20, IP41, IP44, IP54, IP65, IP66	IP20 — для сухих помещений. IP44 — для помещений с повышенной влажностью. IP54 и выше — для улицы и пыльных сред.
Температурный диапазон	От -20°C до +40°C (стандарт), от -40°C до +60°C (расширенный)	Для неотапливаемых помещений и наружного монтажа необходим расширенный диапазон.
Способ монтажа	Накладной, встраиваемый, на DIN-рейку	Накладной — для открытой проводки. Встраиваемый — для установки в монтажную коробку. DIN-рейка — для щитов и шкафов.

Особенности монтажа и схемы подключения

Монтаж звонков осуществляется в соответствии с разделом 6 ПУЭ (Электрическое освещение) и главой 3.1 (Электропроводки). Основные требования:

• Цепи питания низковольтных звонков (до 50 В AC, 120 В DC) могут прокладываться в общих коробах с силовыми цепями, но рекомендуется их разделение.
• Для звонков на 220 В применяются провода сечением не менее 0.5 мм² (медь). Чаще используется кабель ШВВП 2х0.5 или аналоги.
• Низковольтные цепи (12-24 В) выполняются проводом сечением 0.75-1.5 мм², например, КСПВ, ПВС.
• Кнопка звонка должна устанавливаться в разрыв фазного провода. Ее корпус требует заземления, если он выполнен из токопроводящего материала.
• Звонок, устанавливаемый на улице, должен иметь степень защиты не ниже IP54 и монтироваться под козырьком.

Типовые схемы подключения

Схема 1: Подключение сетевого звонка (220 В)

Фазный провод (L) через кнопку подключается к одному выводу звонка. Нулевой провод (N) подключается напрямую ко второму выводу. Заземление корпуса (PE) — при его наличии.

Схема 2: Подключение низковольтного звонка через трансформатор

Первичная обмотка понижающего трансформатора (220/12 В) подключается к сети 220 В. Вторичная обмотка (12 В) подключается в разрыв цепи: один вывод — на кнопку, второй — напрямую на звонок. Кнопка замыкает цепь низкого напряжения. Трансформатор должен иметь мощность, превышающую суммарную мощность всех подключенных звонков.

Схема 3: Подключение нескольких кнопок на один звонок

Кнопки подключаются параллельно друг другу в разрыв управляющего провода. Нажатие любой из них замкнет цепь и вызовет срабатывание звонка.

Схема 4: Подключение нескольких звонков на одну кнопку

Звонки подключаются параллельно друг другу. Важно, чтобы суммарный потребляемый ток не превышал допустимый для кнопки и источника питания.

Применение в промышленных и специальных системах

Помимо бытового использования, звонки являются элементами более сложных систем:

• Пожарная и охранная сигнализация: В качестве оповещателей звуковой сигнализации (ЗС). Используются ревуны и электронные сирены на 12/24 В DC с высоким уровнем звука (105-110 дБ).
• Системы управления доступом (СКУД) и домофонии: Встроенные или выносные электронные звонки с регулируемой громкостью и мелодией, работающие от блока питания домофона (12-24 В).
• Промышленные щиты и пульты управления: Звонки на DIN-рейку для подачи предупредительных и аварийных сигналов (например, перед включением высоковольтного оборудования). Рабочее напряжение — 24, 48, 110 В DC/AC.
• Железнодорожный транспорт и судостроение: Специализированные звонки с повышенной виброустойчивостью, широким температурным диапазоном и питанием от бортовых сетей постоянного тока.

Неисправности, диагностика и ремонт

Основные неисправности электромеханических звонков и методы их устранения:

Неисправность	Возможная причина	Способ проверки и устранения
Звонок не работает	1. Обрыв цепи (провод, кнопка). 2. Перегорание обмотки электромагнита. 3. Окисление или «залипание» контактов прерывателя.	Проверить мультиметром наличие напряжения на клеммах звонка при нажатой кнопке. Прозвонить цепь кнопки. Проверить сопротивление обмотки (должно быть 0.5-5 кОм). Очистить контакты прерывателя.
Звонок работает непрерывно без нажатия кнопки	1. Замыкание проводов цепи кнопки. 2. «Залипание» или сварка контактов кнопки.	Отсоединить провод от клеммы кнопки. Если звонок прекратил работу — неисправна кнопка или короткое замыкание в линии.
Тихий, слабый звук	1. Падение напряжения в сети (для низковольтных — неисправен трансформатор). 2. Ослабление пружины якоря. 3. Загрязнение или износ контактов прерывателя.	Проверить напряжение на клеммах звонка под нагрузкой. Отрегулировать зазор между якорем и сердечником, натяжение пружины. Очистить контакты.
Одиночный удар вместо трезвона	Неисправность контактной группы прерывателя (контакты не размыкаются или не замыкаются).	Визуально проверить работу контактов при срабатывании. Отрегулировать их положение, обеспечить чистоту и упругость.

Для электронных звонков диагностика сводится к проверке входного напряжения и целостности динамика/пьезоизлучателя. Ремонт, как правило, нерентабелен, осуществляется замена модуля.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какое максимальное расстояние от кнопки до звонка можно сделать?

Расстояние ограничено падением напряжения в линии. Для звонка на 220 В при использовании провода сечением 0.5 мм² и потребляемом токе до 0.1 А расстояние может достигать 100-150 м без существенных потерь. Для низковольтных цепей (12 В) расстояние критично: при том же сечении провода 0.5 мм² и токе 0.5 А максимальная длина линии без значительных потерь не должна превышать 10-15 метров. Для увеличения расстояния необходимо увеличивать сечение провода или использовать более высокое напряжение (например, 24 В).

2. Можно ли подключить звонок на 220 В через понижающий трансформатор?

Нет, это приведет к его неработоспособности. Звонок, рассчитанный на 220 В, при подключении к низкому напряжению (12-24 В) либо не сработает, либо будет издавать очень слабый звук. И наоборот, подключение низковольтного звонка к сети 220 В вызовет мгновенный выход его из строя.

3. Как выбрать мощность трансформатора для низковольтного звонка?

Мощность трансформатора (в ВА) должна быть как минимум на 20% больше суммарной потребляемой мощности всех подключенных к нему устройств (звонков, ламп подсветки кнопок и т.д.). Например, для двух звонков по 4 Вт каждый требуется трансформатор мощностью не менее: (4 Вт + 4 Вт)

• 1.2 = 9.6 ВА. Выбирается ближайшее стандартное значение в большую сторону — 10 ВА.

4. Почему звонок на 220 В иногда гудит (издает гудящий звук) даже при отжатой кнопке?

Это признак утечки тока или наводки. Наиболее вероятные причины: плохая изоляция провода, идущего от кнопки к звонку (провод проходит рядом с фазным проводом освещения), или наличие емкостной связи в длинной линии. Проблема решается заменой проводки, использованием экранированного кабеля или подключением шунтирующего резистора (например, 100-200 кОм, 1 Вт) параллельно клеммам звонка внутри его корпуса.

5. В чем разница между звонком для переменного (AC) и постоянного (DC) тока?

Конструктивное отличие в электромагните. Катушка звонка AC имеет низкое сопротивление и рассчитана на определенный индуктивный импеданс при частоте 50 Гц. При подключении к DC такой звонок потребует чрезмерно большой ток и сгорит. Звонок DC имеет катушку с высоким омическим сопротивлением. Кроме того, в звонках постоянного тока обязательно наличие контакта прерывателя, так как для создания переменного магнитного поля необходим прерывающийся ток. Некоторые современные электронные звонки универсальны и могут работать в широком диапазоне напряжений AC/DC.

6. Как правильно подобрать провод для монтажа звонковой цепи?

Выбор зависит от напряжения и тока:

• 220 В AC: Подойдет любой гибкий монтажный провод (ШВВП, ПВС) сечением 0.5 или 0.75 мм². Для скрытой проводки в стене — совместная прокладка с силовыми линиями в общей гофре допустима, но нежелательна из-за возможных наводок.
• 12-24 В AC/DC: Рекомендуется использовать отдельный кабель, например, КСПВ 2х0.5 или КСПЭВ 2х0.5 (экранированный, для защиты от помех). Сечение выбирается исходя из длины линии и тока нагрузки с учетом падения напряжения (не более 10%).

7. Можно ли использовать звонок в качестве источника звука для самодельной сигнализации?

Да, особенно электромеханические звонки постоянного тока. Они могут управляться непосредственно через выходные реле контроллеров охранной сигнализации или таймеров. Важно согласовать напряжение питания и учесть, что в момент включения из-за индуктивности катушки возникает броск тока, который может повредить слаботочные полупроводниковые ключи. Рекомендуется использовать защитные диоды (для DC) или варисторы (для AC).

8. Каков средний срок службы электрического звонка?

Срок службы электромеханического звонка определяется износом контактной группы и механических частей. При среднем использовании он составляет 5-10 лет. Электронные звонки имеют срок службы 10-15 лет и более, так как в них отсутствуют изнашивающиеся механические компоненты. Основной фактор выхода из строя электронных модель — пробой элементов схемы из-за скачков напряжения в сети.

Заключение

Электрический звонок, несмотря на кажущуюся простоту, является важным элементом систем сигнализации и управления. Его корректный выбор, основанный на анализе напряжения, уровня защиты, звукового давления и условий эксплуатации, а также профессиональный монтаж с учетом требований ПУЭ, гарантируют надежную и долговечную работу устройства. Понимание принципов работы и типовых неисправностей позволяет оперативно обслуживать и ремонтировать эти устройства, минимизируя простой систем.