Питание электромагнитного реле пониженным напряжением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Напряжение питания радиолюбительских устройств с годами становится все меньше и меньше. Кроме того, широкое распространение получили различные устройства на микроконтроллерах и цифровых микросхемах, напряжение питания которых тоже неуклонно снижается, и напряжение 5 В уже кажется большим. Но построение устройств с таким напряжением питания иногда приводит к затруднениям. В частности, если необходимо коммутировать сетевое напряжение, в некоторых случаях целесообразно применить электромагнитное реле. Но реле с номинальным напряжением 3...5 В встречаются гораздо реже, чем с напряжением 12 В. В то же время известно, что ток (и соответственно напряжение), при котором реле отпускает, в несколько раз меньше тока (напряжения) срабатывания. Кроме того, реле в большинстве случаев уверенно срабатывают при напряжении на 20...40% меньше номинального. Если поставить вопрос немного по-другому, то надо заставить реле сработать при пониженном напряжении, при котором оно будет надежно удерживать контакты в замкнутом (или разомкнутом) состоянии. Кроме того, питание реле пониженным напряжением существенно повышает экономичность всего устройства.

Схем устройств, обеспечивающих срабатывание реле при пониженном напряжении, много в различных печатных источниках [1, 2], в том числе и запатентованых [3], а также и на просторах Интернета [4, 5]. Аналогичные устройства применяют и для уменьшения времени срабатывания реле при питании их номинальным напряжением [6]. Принцип работы большинства таких устройств основан на том, что в них применен накопительный конденсатор, который в момент коммутации подключается последовательно с источником питания, в результате чего суммарное напряжение удваивается и реле надежно срабатывает. После разрядки конденсатора реле питается примерно вдвое меньшим напряжением, соответственно потребляя меньший ток.

Схема еще одного варианта такого устройства показана на рис. 1. С его помощью можно запитать реле напряжением, примерно вдвое меньшим номинального, или при номинальном напряжении питания включить последовательно не одно, а два реле. Для коммутации здесь применены полевые транзисторы, поэтому в качестве источника управляющего сигнала можно применить маломощный узел (микроконтроллер, логическую микросхему и т. д.), не обеспечивающий требуемого для коммутации реле тока. После подачи питающего напряжения через обмотку реле и диоды конденсатор С1 заряжается практически до напряжения питания. Происходит это быстро, поскольку сопротивление обмотки реле, как правило, невелико. Само реле, как правило, не срабатывает. После подачи сигнала управления оба транзистора открываются. При этом плюсовой вывод конденсатора С1 оказывается соединен с общим проводом, а минусо-вый - с обмоткой реле. К обмотке будет приложено напряжение около 10 В, и реле сработает. После разрядки конденсатора реле будет питаться напряжением чуть меньше 5 В.

Рис. 1. Схем устройства, обеспечивающего срабатывание реле при пониженном напряжении

В качестве примера было испытано реле MZP A 001 46. По паспорту у него минимальное напряжение питания - 8,99, максимальное - 22,5 В, его один переключающий контакт рассчитан на коммутацию нагрузки с сетевым питанием, сопротивление обмотки - 450 Ом. Реальные измерения показали, что это реле срабатывает при напряжении около 6,5 В, а отпускает при 1,5 В.

Ёмкость конденсатора должна быть достаточной для срабатывания реле. Согласно паспорту, время срабатывания указанного реле при номинальном напряжении питания - не более 10 мс, а постоянная времени обмотки реле совместно с конденсатором - около 200 мс. Это обеспечит его уверенное срабатывание. Диод, который обычно устанавливают параллельно катушке реле, защищающий коммутирующий элемент (в данном случае полевой транзистор) от ЭДС самоиндукции при прекращении тока через обмотку, в данном случае не нужен. Когда транзисторы закрываются, возникающий при этом в обмотке ток через диоды будет заряжать конденсатор. Применены диоды Шоттки, поскольку падение на них меньше, чем на обычных кремниевых. Все элементы можно разместить на плате основного устройства или на отдельной односторонней плате, чертеж которой показан на рис. 2, а внешний вид - на рис. 3. В этом устройстве реле уверенно срабатывало при снижении напряжения до 4,2 В.

Рис. 2. Чертеж платы устройства

Рис. 3. Внешний вид платы устройства

Если напряжение питания основного устройства 3...3,3 В, совместно с ним можно применить реле с номинальным напряжением 5 В. Была проверена работоспособность малогабаритного реле EA2-5NJ, у которого две группы контактов на переключение, сопротивление обмотки - 180 Ом, а максимальное коммутируемое переменное напряжение - 250 В. Реле срабатывало при напряжении 3,6 В, а отпускало при 0,7 В.

Если применить элементы для поверхностного монтажа (рис. 4), размеры устройства будут отличаться от габаритных размеров реле незначительно. Для указанных на схеме элементов (конденсатор - танталовый для поверхностного монтажа типоразмера D). Возможный чертеж печатной платы показан на рис. 5. В этом устройстве реле надежно срабатывало при напряжении питания 2,5 В. В устройстве желательно применить транзисторы с напряжением открывания не более 1,5...2 В. Но следует учесть, что особенность этого реле - J определенная полярность напряжения питания, подаваемого на обмотку. Если ее не соблюдать, реле работать не будет.

Рис. 4. Схема устройства

Рис. 5. Чертеж платы устройства

Не следует также забывать о защите полевых транзисторов от пробоя статическим электричеством. Для этого на период транспортировки или хранения вход соединяют с общим проводом отрезком неизолированного провода. И, конечно же, надо предварительно проверить, при каких напряжениях реле срабатывает и отпускает. Кроме того, при пониженном напряжении (вблизи напряжения отпускания) усилие, прикладываемое к контактам реле, уменьшается, что может привести к увеличению переходного сопротивления контактной группы.

Литература

1. Прокопцев Ю. Включение реле при пониженном напряжении. - Радио, 1971, № 1, с. 43.
2. Graiam R. Схема включения реле пониженным напряжением. - Elektor Electronics, July 1999, p.88.
3. Устройство для включения реле при пониженном напряжении питания. Авторское свидетельство СССР № 1501188, кл. H 01 H 47/32, 1982.
4. How to use 24V-relay with 12V-Vcc. - URL: intio.or.jp/jf 10zl/24vr. htm (23.08.16).
5. How to drive 24 volts relay with 8 volts battery. - URL: intio.or.jp/jf10zl/ 8vrelay.htm.
6. За рубежом. Уменьшение времени срабатывания реле. - Радио, 2007, № 1, с. 72.

Автор: И. Нечаев

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Технология беспроводных соединений между чипами внутри микросхемы 28.02.2014 Компоновка нескольких чипов в одном корпусе позволяет повысить уровень интеграции, но вызывает немало проблем. Одна из них - дорогостоящая процедура проводного соединения чипов между собой. Специалистами ThruChip разработана технология беспроводных соединений между чипами внутри микросхемы ThruChip Interface (TCI), способная составить конкуренцию межслойным соединениям (through-silicon via, TSV) между кристаллами, распложенными друг поверх друга, и проволочным соединениям между кристаллами, распложенными друг рядом с другом. Идея TCI состоит в индуктивном взаимодействии цепей. Важнейшим достоинством такого подхода можно считать то, что он реализуется средствами стандартной технологии CMOS без каких-либо дополнительных затрат. Приемопередающая цепь построена обычных транзисторах, а антенны формируются из металлических проводников - таких же, как и в остальных частях микросхемы. Причем поместить антенны можно в удобной части кристалла. Компания, созданная в 2007 году, уже опробовала свою разработку на десяти тестовых микросхемах. В частности, в одном тесте сигналы передавались через 128 слоев с использованием повторителей. Пропускная способность канала достигает 1 ТБит/с. Отметим, что такие соединения подходят только для информационных сигналов, но не для питания, которое подается по проводным соединениям. По мнению разработчиков, их технология подходит для памяти и для других микросхем.

Другие интересные новости:

▪ SAMSUNG выпустил первый мобильник с винчестером

▪ Основная причина лишнего веса

▪ Энергетические футляры для iPhone 6 и iPhone 6s

▪ Глаз вместо дисплея

▪ 45-дюймовый ЖК-телевизор от Sharp

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заводские технологии на дому. Подборка статей

▪ статья Абсолютное оружие. Крылатое выражение

▪ статья Когда было обнаружено золото? Подробный ответ

▪ статья Накачал матрас, зашнуровал - лодка. Советы туристу

▪ статья Еще один вариант антенны для сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Медь присоединяется к серебру. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024