Snížení spotřeby energie relé - udržení versus proud snímače: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Většina relé vyžaduje na začátku větší proud, než je nutné k udržení relé po sepnutí kontaktů. Proud potřebný k udržení relé na (přídržný proud) může být podstatně menší než počáteční proud potřebný k jeho aktivaci (snímací proud). To znamená, že může dojít k značné úspoře energie, pokud dokážeme navrhnout jednoduchý obvod ke snížení proudu dodávaného do relé po jeho zapnutí.

V tomto pokynu experimentujeme (úspěšně) s jednoduchým obvodem pro splnění tohoto úkolu pro jeden model 5VDC relé. Je zřejmé, že v závislosti na typu relé mohou být nutné některé hodnoty komponent upravit, ale popsaná metoda by měla fungovat pro většinu stejnosměrných relé.

Krok 1: Charakterizujte relé

Pro začátek jsem změřil proud spotřebovaný relé na řadě různých napětí a také jsem zjistil, při jakém napětí relé vypadne, když se napětí sníží. Z toho můžeme také zjistit impedanci cívky relé při různých napětích pomocí R = V/I. Zůstává poměrně konstantní přibližně v rozsahu 137 ohmů až 123 ohmů. Mé výsledky pro toto relé můžete vidět na obrázku.

Protože relé vypadne při asi 0,9 voltu nebo při tekoucím proudu asi 6 až 7 ma, budeme usilovat o to, aby v cívce protékalo asi 1,2 voltu nebo asi 9 až 10 ma proudu. To poskytne trochu rozpětí nad bodem výpadku.

Krok 2: Schéma zapojení

V příloze je obrázek schématu. Obvod funguje tak, že když je aplikováno 5 V, C1 je na okamžik zkrat a proud volně protéká C1 a R3 do základny Q1. Q1 je zapnutý a na okamžik způsobí zkrat přes R1. V podstatě tedy máme 5V aplikovaných na cívku K1, protože pin 1 relé bude mít téměř zemní potenciál, protože Q1 je na okamžik plně zapnutý.

V tomto okamžiku relé sepne. Další C1 se vybíjí přes R2 a po 0,1 sekundy se vybije o 63%, protože 100 uF x 1 000 ohmů dává 0,1 sekundovou tau nebo RC časovou konstantu. (Můžete také použít menší kondenzátor a větší hodnotu odporu, abyste získali stejný výsledek, např. 10uF x 10K ohmů). V určitém okamžiku přibližně 0,1 sekundy po zapnutí obvodu se Q1 vypne a nyní proud protéká cívkou relé a přes R1 k zemi.

Z našeho charakterizačního cvičení víme, že chceme, aby přídržný proud cívkou byl kolem 9 až 10 ma a napětí na cívce bylo asi 1,2 V. Z toho můžeme určit hodnotu R1. S 1,2 V přes cívku je jeho impedance asi 128 ohmů, jak bylo také stanoveno během charakterizace. Tak:

Rcoil = 128 ohmů Celkový součet = 5 V/9,5 ma = 526 ohmů

Rtotal = R1 + RcoilR1 = Rtotal - Rcoil

R1 = 526 - 128 = 398 ohmů Potřebujeme použít nejbližší standardní hodnotu 390 ohmů.

Krok 3: Breadboard Build

Obvod funguje dobře s časovou konstantou 0,1 s pro C1 a R2. Relé se aktivuje a rozepne okamžitě, když je aplikováno 5V a odstraněno, a při zapnutí 5V sepne. S hodnotou 390 ohmů pro R1 je udržovací proud relé asi 9,5 ma na rozdíl od měřeného snímacího proudu 36,6 ma s plným 5V aplikovaným na relé. Úspora energie je přibližně 75% při použití udržovacího proudu k udržení relé zapnuto.