Во многих схемах до сих пор еще целесообразно использовать обычные электромагнитные реле. Но в отличии от электронных устройств коммутации (транзисторы, тиристоры и т.д.) у реле относительно небольшое быстродействие. В среднем скорость срабатывания обычного маломощного реле лежит в пределах около 0,1-0,2 секунды. Для некоторых схем скорость срабатывания реле имеет важное значение.
Существует множество способов в некоторой степени ускорить включение реле, и одним из таких является использование RC цепочки. Такая схема представлена ниже.
Для новичков пожалуй стоит пояснить, в нескольких словах, как именно работает данное форсирование включения реле.
Скорость включения реле зависит от многих факторов – это габариты и масса реле, количество переключающих групп контактов, класс реле, его качество и технологическое исполнение. Также на скорость еще влияют и электрические параметры – это величина напряжения и сила тока. Изначально реле рассчитано на свое определенное рабочее напряжение, при котором через его катушку будет протекать определенная сила тока. У маломощных электромагнитных реле номинальная величина рабочего тока будет примерно в диапазоне от 50 до 80 мА.
Причем стоит учитывать, что чем больше индуктивность катушки реле, тем медленнее реле будет срабатывать. И тут не лишним будет вспомнить курсы физики, из которых известно, что после подачи напряжения на катушку номинальный ток в ней будет протекать не сразу. В начальным момент ток равен нулю, и постепенно он увеличивается. В то время как напряжение, наоборот, от максимального своего значения снижается до номинального, рабочего.
Следовательно, получить очень быстрое срабатывание реле нам мешает как механическая инерционность этого устройства, так и электрофизические свойства самой катушки реле. Но если мы увеличим напряжение, подаваемое на катушку, то и скорость нарастания тока в ней увеличится, также как и сам рабочий ток. Длительная работа катушки реле при увеличенном токе (больше номинального значения) может привести к перегреву реле, что в перспективе может вывести его из строя. Не говоря уже о большей потребляемой мощности.
Чтобы получить ускоренное включение реле и при этом оставить величину рабочего тока в нормальном, номинальном значении можно воспользоваться свойствами конденсатора.
Конденсатор, в сравнении с катушкой, ведет себя противоположным образом. Будучи изначально в разряженном состоянии при подаче на него напряжения в начальный момент будет протекать максимальный ток, а напряжение будет равно нулю. В процессе своего заряда ток в цепи конденсатора будет уменьшаться (доходя до нуля), а напряжение увеличиваться (дойдя до величины источника питания).
Сама же схема ускоренного срабатывания реле, представленная в начале, будет работать следующим образом. Изначально мы должны использовать реле, у которого рабочее напряжение будет меньше того, которое мы будем подавать на нашу схему. К примеру, возьмем реле на 5 вольт. Питать схему будем от большего напряжения – 12 вольт. При подачи напряжения на эту схему конденсатор, кратковременно (менее секунды), обеспечит нам более быстрое нарастание тока в цепи. Это ускорит срабатывание реле примерно в два раза.
Поскольку конденсатор после своего заряда ток больше через себя пропускать не будет, то для работы катушки реле нам понадобится еще резистор, подключенный параллельно конденсатору. Этот резистор будет выполнять две функции. Первое, это ограничение тока для катушки реле. На катушке будет напряжение 5 вольт, а все излишнее напряжение от 12 (а именно 7 вольт) будет на этом резисторе. В итоге конденсатор нам обеспечит быстрое срабатывание устройства, а резистор обеспечит номинальное значение рабочего тока.
Вторая функция резистора заключается в разряде конденсатора после отключения реле от питания. Если конденсатор будет оставаться заряженным при повтором включении схемы, то эффекта ускоренного срабатывания уже не будет. А так, резистор его разряжает для нового включения.
Емкость конденсатора для обычных маломощных реле подбирается где-то в пределах сотни-тысячи микрофарад (около 100-4700 мкф). Чем больше емкость, тем быстрее будет эффект форсирования срабатывания реле. Резистор можно легко подобрать воспользовавшись простыми расчетами (по закону Ома). К примеру, мы знаем, что наше реле потребляет 70 мА (0,07 А). Напряжение на резисторе у нас будет 7 вольт. Значит, чтобы найти величину сопротивления (в омах) мы напряжение (в вольтах) разделим на силу тока (в амперах). То есть, 7/0,07=100 Ом. И сразу же можно посчитать мощность, выделяемую на этом резисторе. Для этого мы ток умножаем на напряжение. То есть, 7*0,07=0,49 Вт. Значить берем резистор по мощности от 0,5 до 2 ватт (в зависимости от степени его нагрева). Вот и все!
Учтите, что данная схема ускорения срабатывания реле рассчитана только на работу с постоянным током!
В схеме можно использовать оксидные конденсаторы электролиты, при этом должна соблюдаться правильная полярность подключения (плюс конденсатора к плюсу питания, а минус конденсатора к минусу питания схемы).
Конечно, недостатком этой схемы будет лишняя потеря мощности на резисторе, что не совсем экономно. Но когда стоит вопрос, что важнее – быстродействие или экономность, то тут уж выбирайте сами.
Сообщения
0 коммент.:
Отправить комментарий