Уменьшение потребления тока реле

 

Уменьшение потребления тока реле, в радиолюбительской литературе достаточно часто описываются схемы удвоения напряжения, позволяющие включать реле от источника питания с более низким напряжением, чем номинальное напряжение катушки реле. При этом используется тот факт, что номинальное напряжение должно прикладываться к катушке только на короткое время во время подтягивания якоря реле, впоследствии для поддержания якоря в рабочем состоянии достаточно значительно меньшего напряжения на катушке, обычно около четверти номинального напряжения.

Схема удвоения не только дает возможность использовать «не то» реле, но и экономит потребляемую мощность реле, так как, например, при напряжении включения, равном половине номинального напряжения, через катушку протекает половина номинального тока, и катушка, таким образом, имеет только четверть номинальной мощности. Это особенно выгодно для устройств с батарейным питанием. Однако также есть схемы, которые позволяют экономить потребляемую мощность катушки реле, даже если она питается от источника, обеспечивающего то же напряжение, что и ее номинальное напряжение. Принципиальная схема такого устройства показана на рисунке.

Уменьшение потребления тока реле

Схема работает по принципу ключевого источника тока, питающего катушку. В момент возбуждения катушки источник тока закорочен, на катушке присутствует номинальное напряжение и через нее протекает номинальный ток. Примерно через две секунды короткое замыкание исчезает, и источник тока затем непрерывно подает на катушку ток, величину которого можно регулировать подстроечным резистором R9 в диапазоне от 35 до 140 мА. Этот ток целесообразно установить равным половине номинального тока катушки используемого реле, тогда на катушке постоянно находится половина номинального напряжения, и мощность катушки таким образом снижается до четверти ее мощности.

Источник тока выполнен на операционном усилителя LM321 (IO1) и силовом транзисторе T1. Ток, протекающий через катушку реле RE, подключенную к клеммам J3 и J4, регулируется транзистором Т1, величина этого тока определяется шунтом выполненного на резисторах R8 и R10. Величина тока постоянно поддерживается такой, чтобы напряжение с шунта, подаваемое на инвертирующий вход операционного усилителя IO1, было равно опорному напряжению, подаваемому на неинвертирующий вход (через разделительный резистор R7) с подстроечного резистора R9.

 

Реле RE имеет катушку с номинальным напряжением 24 В. Для включения катушки на клеммы J2 и J5 подается постоянное напряжение URE 24 В (+24 В на J2 и земля на J5). URE также подается на неинвертирующий вход через R1 и C1. В состоянии покоя напряжение на клемме J2 относительно земли равно нулю, а конденсатор C1 разряжен. При скачке напряжения на клемме J2 от нуля до +24 В при возбуждении катушки напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя также увеличивается через C1 и выход операционного усилителя переходит в насыщение и на катушке почти полное напряжение URE (уменьшенное падением напряжения на шунте R8 и R10).

Когда конденсатор C1 полностью зарядится примерно через две секунды, источник тока начинает нормально работать, и установленный ток течет в катушке. Наличие напряжения +24 В на клемме J2 отображается светодиодом D6, снижение напряжения на транзисторе Т1 при нормальной работе источника тока показывает светодиод D5 (D5 загорается примерно через 1 с после загорания D6, затем яркость D5 плавно увеличивается и стабилизируется примерно через 2 с).

Сам источник тока питается напряжение 12 В, которое подается на клеммы J1 (+12 В) и J5 (ЗЕМЛЯ). Потребляемый ток около 6 мА. Наличие напряжения питания сигнализируется светодиодом D4. Операционный усилитель, используемый в схеме, можно заменить на LM324. Также можно использовать и другие операционные усилители, но это должны быть такие усилители, которые работают даже в условиях, когда разность между его входным напряжением и отрицательным напряжением питания близка к нулю (подойдут типа rail-to-rail).

В качестве транзистора Т1 можно использовать транзистор IPB067N08N3 или что-то подобное с соответствующими параметрами. Транзистор T1 рассеивает до 1 Вт, поэтому его необходимо установить на небольшой радиатор. Диоды D1 — D3 – это диоды Шоттки, подойдут D1 и D2 типа BAT48 и D3 типа SK24A (40 В, 2 А). Светодиоды D4 — D6 обычные, цвет на усмотрение, возможно лучше было бы использовать сверхъяркие светодиоды и увеличить сопротивления их резисторов R4 — R6, чтобы через светодиоды протекал ток в 1 мА.

Также к устройству можно подключить реле с номинальным напряжением катушки ниже 24 В, в этом случае мы должны откорректировать значения компонентов R1, C1 и R4-R6. И еще, если мы хотим подавать на катушку реле ток, отличный от того, который можно установить с помощью потенциометра R9, мы можем отрегулировать сопротивление шунта при помощи резисторов R8 и R10.

Оставьте комментарий