Zníženie spotreby energie relé - udržanie oproti odberovému prúdu: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Väčšina relé vyžaduje na začiatku aktiváciu väčšieho prúdu, než je potrebné na udržanie relé po zatvorení kontaktov. Prúd požadovaný na udržanie relé (udržovací prúd) môže byť podstatne menší ako počiatočný prúd potrebný na jeho spustenie (snímací prúd). To znamená, že môže dôjsť k značnej úspore energie, ak dokážeme navrhnúť jednoduchý obvod na zníženie prúdu dodávaného do relé po jeho zapnutí.

V tomto návode experimentujeme (úspešne) s jednoduchým obvodom na splnenie tejto úlohy pre jeden model relé 5VDC. V závislosti od typu relé môžu byť niektoré hodnoty komponentov pravdepodobne potrebné upraviť, ale opísaná metóda by mala fungovať pre väčšinu relé DC.

Krok 1: Charakterizujte relé

Na začiatok som zmeral prúd spotrebovaný relé pri rôznych napätiach a tiež som zistil, pri akom napätí relé vypadne, keď sa napätie zníži. Z toho môžeme tiež zistiť impedanciu cievky relé pri rôznych napätiach pomocou R = V/I. Zostáva pomerne konštantný v rozsahu približne 137 ohmov až 123 ohmov. Moje výsledky pre túto štafetu môžete vidieť na obrázku.

Pretože relé vypadne pri asi 0,9 voltoch alebo pri prúdení prúdu asi 6 až 7 ma, budeme sa snažiť, aby v cievke prúdilo asi 1,2 voltu cez cievku alebo asi 9 až 10 ma prúdu. To poskytne malú rezervu nad bodom prerušenia.

Krok 2: Schéma zapojenia

Priložený je obrázok schémy. Obvod funguje tak, že keď je aplikované 5 V, C1 je dočasne skrat a prúd voľne preteká C1 a R3 do základne Q1. Q1 je zapnutý a na chvíľu spôsobí skrat cez R1. Takže v podstate máme 5V aplikovaných na cievku K1, pretože kolík 1 relé bude mať takmer zemný potenciál, pretože Q1 je na okamih úplne zapnutý.

V tomto mieste relé zopne. Ďalší C1 sa vybíja cez R2 a bude sa vybíjať asi 63% po 0,1 sekunde, pretože 100 uF x 1 000 ohmov dáva 0,1 sekundovú tau alebo RC časovú konštantu. (Na dosiahnutie rovnakého výsledku môžete použiť aj menší kondenzátor a väčšiu hodnotu odporu, napr. 10uF x 10K ohmov). V určitom okamihu, približne 0,1 sekundy po zapnutí obvodu, sa Q1 vypne a teraz prúd bude prúdiť cez cievku relé a cez R1 k zemi.

Z nášho charakterizačného cvičenia vieme, že chceme, aby prídržný prúd cievkou bol okolo 9 až 10 ma a napätie na cievke približne 1,2 V. Z toho môžeme určiť hodnotu R1. S 1,2 V na cievke je jeho impedancia asi 128 ohmov, ako bolo tiež stanovené počas charakterizácie. Takže:

Rcoil = 128 ohmov Celkove = 5V/9,5ma = 526 ohmov

Celkový súčet = R1 + RcoilR1 = Celkový počet - Rcoil

R1 = 526 - 128 = 398 ohmov Potrebujeme použiť najbližšiu štandardnú hodnotu 390 ohmov.

Krok 3: Zostavenie Breadboardu

Obvod funguje dobre s časovou konštantou 0,1 s pre C1 a R2. Relé sa aktivuje a odpojí okamžite, keď je zapojené 5V a odpojené, a zopne sa, keď je zapojené 5V. Pri hodnote 390 ohmov pre R1 je prídržný prúd cez relé asi 9,5 ma na rozdiel od nameraného nabíjacieho prúdu 36,6 ma s plným 5V aplikovaným na relé. Úspora energie je približne 75% pri použití udržiavacieho prúdu na udržanie relé zapnuté.