Stromversorgung des elektromagnetischen Relais mit reduzierter Spannung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Die Versorgungsspannung von Amateurfunkgeräten ist im Laufe der Jahre immer geringer geworden. Darüber hinaus haben sich verschiedene Geräte auf Basis von Mikrocontrollern und digitalen Mikroschaltungen durchgesetzt, deren Versorgungsspannung ebenfalls stetig abnimmt und die Spannung von 5 V bereits hoch erscheint. Doch der Bau von Geräten mit einer solchen Versorgungsspannung führt manchmal zu Schwierigkeiten. Insbesondere wenn eine Umschaltung der Netzspannung erforderlich ist, empfiehlt sich in manchen Fällen der Einsatz eines elektromagnetischen Relais. Allerdings sind Relais mit einer Nennspannung von 3...5 V deutlich seltener anzutreffen als solche mit einer Spannung von 12 V. Gleichzeitig ist bekannt, bei welchem ​​Strom (und damit auch bei welcher Spannung) das Relais abschaltet ist um ein Vielfaches kleiner als der Betriebsstrom (Spannung). Darüber hinaus arbeiten Relais in den meisten Fällen zuverlässig bei einer Spannung, die 20...40 % unter der Nennspannung liegt. Wenn wir die Frage etwas anders stellen, müssen wir dafür sorgen, dass das Relais mit einer reduzierten Spannung arbeitet, bei der es die Kontakte zuverlässig im geschlossenen (oder offenen) Zustand hält. Darüber hinaus erhöht die Versorgung des Relais mit reduzierter Spannung die Effizienz des gesamten Geräts erheblich.

Es gibt viele Diagramme von Geräten, die den Relaisbetrieb bei Niederspannung gewährleisten, in verschiedenen gedruckten Quellen [1, 2], darunter auch patentierten [3], sowie im Internet [4, 5]. Ähnliche Geräte werden auch verwendet, um die Reaktionszeit von Relais zu verkürzen, wenn sie mit ihrer Nennspannung betrieben werden [6]. Das Funktionsprinzip der meisten dieser Geräte basiert auf der Tatsache, dass sie einen Speicherkondensator verwenden, der zum Zeitpunkt des Umschaltens in Reihe mit der Stromquelle geschaltet wird, wodurch sich die Gesamtspannung verdoppelt und das Relais zuverlässig arbeitet. Nachdem der Kondensator entladen ist, wird das Relais mit etwa der halben Spannung versorgt und verbraucht entsprechend weniger Strom.

Ein Diagramm einer anderen Version eines solchen Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Mit seiner Hilfe können Sie das Relais mit einer Spannung versorgen, die etwa der Hälfte der Nennspannung entspricht, oder bei der Nennversorgungsspannung nicht ein, sondern zwei Relais in Reihe schalten. Zum Schalten werden hier Feldeffekttransistoren verwendet, so dass als Quelle des Steuersignals eine Einheit mit geringem Stromverbrauch (Mikrocontroller, Logikchip usw.) verwendet werden kann, die nicht den für die Relaisschaltung erforderlichen Strom liefert. Nach Zuführung der Versorgungsspannung über die Relaiswicklung und Dioden wird der Kondensator C1 nahezu auf die Versorgungsspannung aufgeladen. Dies geschieht schnell, da der Widerstand der Relaiswicklung normalerweise niedrig ist. Das Relais selbst funktioniert in der Regel nicht. Nachdem ein Steuersignal gegeben wurde, öffnen beide Transistoren. In diesem Fall ist der Pluspol des Kondensators C1 mit der gemeinsamen Leitung und der Minuspol mit der Relaiswicklung verbunden. An die Wicklung wird eine Spannung von ca. 10 V angelegt und das Relais schaltet. Nachdem sich der Kondensator entladen hat, wird das Relais mit einer Spannung von etwas weniger als 5 V versorgt.

Reis. 1. Schemata eines Geräts, das den Relaisbetrieb bei niedriger Spannung gewährleistet

Als Beispiel wurde das Relais MZP A 001 46 getestet. Laut Datenblatt beträgt seine minimale Versorgungsspannung 8,99, die maximale 22,5 V, sein einziger Schaltkontakt ist zum Schalten der Last mit Netzstrom ausgelegt, der Wicklungswiderstand beträgt 450 Ohm. Echte Messungen ergaben, dass dieses Relais bei einer Spannung von etwa 6,5 ​​V arbeitet und bei 1,5 V abfällt.

Die Kapazität des Kondensators muss ausreichen, um das Relais zu betreiben. Laut Datenblatt beträgt die Reaktionszeit des angegebenen Relais bei Nennversorgungsspannung nicht mehr als 10 ms und die Zeitkonstante der Relaiswicklung zusammen mit dem Kondensator beträgt etwa 200 ms. Dadurch wird der zuverlässige Betrieb gewährleistet. Eine Diode, die normalerweise parallel zur Relaisspule installiert ist und das Schaltelement (in diesem Fall einen Feldeffekttransistor) vor Selbstinduktions-EMF schützt, wenn der Strom durch die Wicklung stoppt, ist in diesem Fall nicht erforderlich. Wenn die Transistoren ausgeschaltet werden, lädt der resultierende Strom in der Wicklung durch die Dioden den Kondensator auf. Schottky-Dioden werden verwendet, da der Spannungsabfall bei ihnen geringer ist als bei herkömmlichen Siliziumdioden. Alle Elemente können auf der Hauptplatine des Geräts oder auf einer separaten einseitigen Platine platziert werden, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 2, und das Aussehen ist in Abb. 3. Bei diesem Gerät arbeitete das Relais zuverlässig, als die Spannung auf 4,2 V abfiel.

Reis. 2. Zeichnung der Geräteplatine

Reis. 3. Aussehen der Geräteplatine

Wenn die Versorgungsspannung des Hauptgeräts 3...3,3 V beträgt, kann zusammen mit diesem ein Relais mit einer Nennspannung von 5 V verwendet werden. Die Leistung des kleinen Relais EA2-5NJ, das über zwei Kontaktgruppen verfügt Zum Schalten ist ein Wicklungswiderstand von 180 Ohm erforderlich, die maximal geschaltete Wechselspannung beträgt 250 V. Das Relais arbeitete bei einer Spannung von 3,6 V und fiel bei 0,7 V ab.

Wenn Sie Elemente zur Aufputzmontage verwenden (Abb. 4), weichen die Abmessungen des Geräts geringfügig von den Gesamtabmessungen des Relais ab. Für die im Diagramm angegebenen Elemente (Kondensator - Tantal für Oberflächenmontage, Größe D). Eine mögliche Zeichnung einer Leiterplatte ist in Abb. dargestellt. 5. In diesem Gerät arbeitete das Relais zuverlässig bei einer Versorgungsspannung von 2,5 V. In dem Gerät ist es wünschenswert, Transistoren mit einer Öffnungsspannung von nicht mehr als 1,5...2 V zu verwenden. Es ist jedoch zu beachten, dass die Die Besonderheit dieses Relais ist eine bestimmte Polarität der Versorgungsspannung, die der Wicklung zugeführt wird. Bei Nichtbeachtung funktioniert das Relais nicht.

Reis. 4. Diagramm des Geräts

Reis. 5. Zeichnung der Geräteplatine

Wir sollten auch nicht vergessen, Feldeffekttransistoren vor Durchschlägen durch statische Elektrizität zu schützen. Zu diesem Zweck wird der Eingang während des Transports oder der Lagerung mit einem Stück blankem Draht an einen gemeinsamen Draht angeschlossen. Und natürlich müssen Sie zunächst prüfen, bei welchen Spannungen das Relais arbeitet und abgibt. Darüber hinaus nimmt bei reduzierter Spannung (nahe der Auslösespannung) die auf die Relaiskontakte ausgeübte Kraft ab, was zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstands der Kontaktgruppe führen kann.

Literatur

1. Prokoptsev Yu. Einschalten des Relais bei niedriger Spannung. – Radio, 1971, Nr. 1, S. 43.
2. Graiam R. Relaisschaltkreis mit reduzierter Spannung. - Elektor Electronics, Juli 1999, S. 88.
3. Ein Gerät zum Einschalten eines Relais, wenn die Versorgungsspannung niedrig ist. Urheberrechtszertifikat der UdSSR Nr. 1501188, Klasse. H 01 H 47/32, 1982.
4. So verwenden Sie ein 24-V-Relais mit 12 V-Vcc. - URL: intio.or.jp/jf 10zl/24vr. htm (23.08.16).
5. So betreiben Sie ein 24-Volt-Relais mit einer 8-Volt-Batterie. - URL: intio.or.jp/jf10zl/8vrelay.htm.
6. Im Ausland. Verkürzung der Reaktionszeit des Relais. – Radio, 2007, Nr. 1, S. 72.

Autor: I. Nechaev

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