Питание электромагнитного реле пониженным напряжением

Напряжение питания радиолюбительских устройств с годами становится всё 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 надёжно 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 применён накопительный конденсатор, который в момент коммутации подключается последовательно с источником питания, в результате чего суммарное напряжение удваивается и реле надёжно срабатывает. После разрядки конденсатора реле питается примерно вдвое меньшим напряжением, соответственно потребляя меньший ток.

Схема ещё 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 соединён 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 Шотки, поскольку падение на них меньше, чем на обычных кремниевых. Все элементы можно разместить на плате основного устройства или на отдельной односторонней плате, чертёж 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. Чертёж 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 чертёж печатной платы показан на рис. 5. В этом устройстве реле надёжно 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 определённая полярность на пряжения питания, подаваемого на обмотку. Если её не соблюдать, реле работать не будет.

Рис. 4. Схема устройства

 

Рис. 5. Чертёж 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: http://www.intio.or.jp/jf 10zl/24vr. htm (23.08.16).

5. How to drive 24 volts relay with 8 volts battery. — URL: http://www.intio.or.jp/jf10zl/ 8vrelay.htm (23.08.16).

6. За рубежом. Уменьшение времени срабатывания реле. — Радио, 2007, № 1, с. 72.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Питание реле пониженным напряжением

радиоликбез

 

Часто радиолюбителям “попадают под руку» реле с рабочим напряжением 24 В, которые обычно срабатывают при подаче на них напряжения более 13,5 В. Следовательно, об их применении при U_ПИТ=12 В не может быть и речи. Но такие реле можно заставить срабатывать и при 12 В. Как же это осуществить?

 

Рис. 1

Смотрим схему на рис.1 [1]. Когда тумблер SA1 с двумя группами контактов находится в нижнем (по схеме) положении, напряжение питания 12 В заряжает конденсатор С1. При переключении тумблера в верхнее положение источник питания и заряженный конденсатор соединяются последовательно, и напряжение, прилагаемое к обмотке реле К1, на короткое время становится равным 24 В. Реле срабатывает. После разрядки конденсатора реле удерживается напряжением 12 В (напряжение срабатывания реле обычно заметно больше минимального напряжения, при котором его якорь еще удерживается). Ток удержания реле проходит через диод VD2. Диод VD1 гасит ЭДС самоиндукции, возникающую на обмотке реле при его срабатывании.

Как показывает опыт, некоторые экземпляры 24-вольтовых реле удерживаются в положении с притянутым якорем при снижении напряжения питания до 5 В. С помощью этой схемы можно включать до 4 катушек реле параллельно. Применение такой схемы включения реле, вдобавок, увеличивает экономичность устройства, в котором имеются реле, поскольку снижает нагрев катушек реле.

В этом устройстве можно применить различные кремниевые диоды, например, типов Д226, КД105, КД226, КД202 и т.п.

Рис. 2

Следующая схема (рис.2) предназначена для переключения 12-вольтового реле напряжением 6 В [2]. В исходном состоянии транзисторы VT1 и VT2 закрыты, а конденсатор С1 заряжается до напряжения питания (6 В) по цепи R3-C1-VD2.

С приходом управляющего напряжения (U_BX>3 В при указанных сопротивлениях R1 и R2) VT1 открывается, соединяя положительную обкладку С1 с общим проводом и одновременно открывая VT2, который соединяет верхний (по схеме) вывод обмотки реле К1 с шиной питания +6 В. Таким образом, реле оказывается (при заряженном С1) под напряжением 12 В и срабатывает.

После разряда С1 напряжение на реле снижается до 6 В, которого, однако, достаточно для поддержания его в рабочем (включенном) состоянии. Диод VD2 в момент включения заперт напряжением заряженного конденсатора С1, который подключается через открытый транзистор параллельно ему, но в обратной полярности, препятствуя прохождению тока через диод. Получается, что эта цепь питания реле разорвана практически до полного разряда С1. По мере разряда С1 напряжение на нем стремится к нулю, диод VD2 открывается и обеспечивает ток удержания реле при напряжении питания 6 В. Диод VD1 — защитный. Он осуществляет защиту транзистора VT2 от бросков напряжения самоиндукции, возникающего при переключении реле К1.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Транзистор VT1 можно заменить на КТ315Г, КТ3102А…Е и т.п., VT2 — на КТ361Г, 3107А…Е. Последний транзистор следует выбирать с учетом максимального тока через обмотку реле. Диоды заменяются на КД522 и аналогичные.

Рис. 3

В принципе, реле можно питать и еще более низким напряжением, например, составляющим 1/3 от номинального [3]. На рис.3 приведена схема такого устройства. В положении SA1 “Выключено» от батареи GB1 напряжением 8 В через резисторы R2, R3 и диоды VD2, VD3 заряжаются одновременно два конденсатора С1 и С2. Эквивалентная схема для режима заряда показана на рис.4. Следует учесть, что заряд конденсаторов в этой схеме продолжается примерно минуту. При переводе тумблера в положение “Включено” напряжения с двух заряженных конденсаторов складываются с напряжением питания (8+8+8=24 В), и реле с U

р=24 В срабатывает. Эквивалентная схема для этого режима приведена на рис.5. Примерно через минуту конденсаторы разряжаются, но якорь реле остается притянутым, так как напряжение питания будет приложено к обмотке реле через диоды VD1, VD2 и VD3.

Рис. 4, 5

Диоды в этой схеме можно использовать 1N4148, КД522 и другие аналогичные. При напряжении батареи 9 В надежность срабатывания и удержания 24-вольтового реле возрастает. Время срабатывания реле после включения SA1 (рис.З) порядка минуты, что определяет область применения этого устройства.

Литература

1.    K.Sunamura, JF10ZL. How to use 24V-relay with 12V-Vcc. — http:// www.intio.or.jp/jf1 Ozl/24vr.htm

2.    R. Graiam. Схема включения реле пониженным напряжением. — Elector Electronics, July 1999, p.88 (http ://rf atn n. ru/s5/rl-x599. html)

 3. Kazuhiro Sunamura, JF10ZL. How to drive 24 volt relay with 8 V battery. — «http://www.intio.or.jp/jf10zl/8vrelay.htm»>http://www.intio.or.jp/jf10zl/8vrelay.htm

Смотрите также: Схема выделения сигналов ЭДС самоиндукции

Как создать схему срабатывания реле низкого напряжения

\$\начало группы\$

У меня есть реле на картинке выше, и оно питается от 5 вольт. Мой вопрос в том, как мне подключить триггер. Поправьте меня, если я ошибаюсь, но я предполагаю, что если я отправлю 5v 2a на триггерный контакт, он поджарится. Итак, как мне сбросить мультитаж и/или силу тока, чтобы безопасно управлять этим реле. С реле не поступило никакой информации о требованиях к напряжению/силе тока.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

У меня вопрос, как подключить триггер.

Вы предоставили схему, которая показывает вас. Подключите вход «T» к GND (DC-) один раз для каждого изменения состояния.

Поправьте меня, если я ошибаюсь, но я предполагаю, что если я пошлю 5 В, 2 А на триггерный контакт, он поджарится.

1. Вы не подаете на него 5 В. Вы подключаете его к земле.
2. Цепи потребляют только ту мощность, которая им необходима. Если вы подключите лампу мощностью 20 Вт к домашнему источнику питания, она будет потреблять ток, который ей нужен, а не тот, на который способен источник питания.

…так как мне сбросить мультаж

«Мультаж» — незнакомый мне инженерный термин.

и/или сила тока для безопасной работы этого реле.

Нет. Оно позаботится о себе.

С реле не поступила информация о требованиях к напряжению/силе тока.

Рекомендуем: «Нет паспорта? Нет в продаже.»

Ток, требуемый модулем, на 99 % определяется сопротивлением катушки реле. Если у вас есть мультиметр и вы можете найти контакты катушки, вы можете измерить сопротивление катушки,

R . Тогда ток I можно вычислить из \$ I = \frac {V}{R} \$.

Если, например, сопротивление катушки составляет 200 Ом, то требуемый ток будет \$ I = \frac {5}{200} = 0,025 \ A = 25 \ мА\$.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Цепь реле переменного входного напряжения

\$\начало группы\$

Я пытаюсь найти способ переключения 12 В, 25 А с помощью реле. Проблема: триггер имеет два состояния, положение ВЫКЛ 4,8 В, 0,3 А и положение ВКЛ 25 В, 0,3 А.

Я пробовал с обычным реле на 24 В, но 4,8 В слишком много, чтобы реле сработало. Я мог бы использовать резистор на 10 кОм, чтобы снизить напряжение вдвое, и реле на 12 В, но я не уверен, что это будет лучший способ. Любые лучшие решения?

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Простейшим решением, не требующим больших усилий, было бы что-то вроде этого:

^{смоделируйте эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab}

Это даст реле 0 В, когда на входе 4,8 В, и около 19 V, когда на входе 24 В. Это зависит от того, работает ли ваше реле при напряжении 19 В, что не редкость для реле на 24 В; просто проверьте, чтобы «напряжение срабатывания» было меньше 19V. D1, естественно, должен быть рассчитан на ток катушки реле, но реле на 24 В обычно не требуют большого тока, поэтому ваш стандартный стабилитрон мощностью 1 Вт подойдет. Возьмите 3 Вт, если вы беспокоитесь. Я использовал стабилитрон на 5,1 В, потому что это наиболее распространенное стандартное значение выше 4,8 В, но вы даже можете использовать более низкое напряжение, чем 4,8 В, если вы убедитесь, что он снижает входное напряжение 4,8 В ниже номинального напряжения реле. «.

Если, с другой стороны, это не сработает, вы можете сделать несколько более сложных вещей. Тот, что мне сразу приходит на ум, это по сути опять тот же трюк, примененный к транзисторному ключу:

^{смоделируйте эту схему}

Сопротивление R1 должно быть выбрано в зависимости от вашего стабилитрона и транзистора. D1 здесь представляет собой стабилитрон на 10 В, но может быть от 4,8 до 24 В, если вы учитываете это в расчетах.