Μείωση κατανάλωσης ισχύος ρελέ - Διατήρηση τρέχοντος ρεύματος παραλαβής: 3 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Τα περισσότερα ρελέ απαιτούν περισσότερο ρεύμα για να ενεργοποιηθούν αρχικά από ό, τι απαιτείται για να κρατηθεί το ρελέ όταν κλείσουν οι επαφές. Το ρεύμα που απαιτείται για τη διατήρηση του ρελέ (ρεύμα παραμονής) μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερο από το αρχικό ρεύμα που απαιτείται για την ενεργοποίησή του (ρεύμα παραλαβής). Αυτό συνεπάγεται ότι μπορεί να υπάρξει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας εάν σχεδιάσουμε ένα απλό κύκλωμα για να μειώσουμε το ρεύμα που παρέχεται σε ένα ρελέ μόλις είναι ενεργοποιημένο.

Σε αυτό το διδακτικό πειραματιζόμαστε (επιτυχώς) με ένα απλό κύκλωμα για να ολοκληρώσουμε αυτήν την εργασία για ένα μοντέλο ρελέ 5VDC. Προφανώς, ανάλογα με τον τύπο του ρελέ, ορισμένες τιμές εξαρτημάτων μπορεί να χρειαστεί να τροποποιηθούν, αλλά η μέθοδος που περιγράφεται πρέπει να λειτουργεί για τα περισσότερα ρελέ DC.

Βήμα 1: Χαρακτηρίστε το ρελέ

Για να ξεκινήσω, μέτρησα το ρεύμα που καταναλώνεται από το ρελέ σε πολλές διαφορετικές τάσεις και επίσης βρήκα σε ποια τάση θα έπεφτε το ρελέ καθώς μειώθηκε η τάση. Από αυτό μπορούμε επίσης να υπολογίσουμε την αντίσταση πηνίου ρελέ σε διαφορετικές τάσεις χρησιμοποιώντας R = V/I. Παραμένει αρκετά σταθερή στην περιοχή περίπου 137 ohm έως 123 ohm. Μπορείτε να δείτε τα αποτελέσματά μου για αυτό το ρελέ στην εικόνα.

Επειδή ο ηλεκτρονόμος πέφτει στα περίπου 0,9 βολτ ή με περίπου 6 έως 7 ma ρεύματος που ρέει, θα στοχεύσουμε να έχουμε περίπου 1,2 βολτ κατά μήκος του πηνίου ή περίπου 9 έως 10 ma ρεύματος που ρέει στην κατάσταση συγκράτησης. Αυτό θα δώσει ένα μικρό περιθώριο πάνω από το σημείο εγκατάλειψης.

Βήμα 2: Το διάγραμμα κυκλώματος

Επισυνάπτεται μια εικόνα του σχηματικού. Ο τρόπος λειτουργίας του κυκλώματος είναι ότι όταν εφαρμόζεται 5V, το C1 είναι στιγμιαία ένα βραχυκύκλωμα και το ρεύμα ρέει ελεύθερα μέσω των C1 και R3 στη βάση του Q1. Το Q1 ενεργοποιείται και βάζει στιγμιαία ένα βραχυκύκλωμα στο R1. Ουσιαστικά έχουμε 5V που έχουν εφαρμοστεί στο πηνίο Κ1 καθώς ο πείρος 1 του ρελέ θα είναι σχεδόν σε δυναμική γείωση λόγω του ότι το Q1 είναι στιγμιαία πλήρως ενεργοποιημένο.

Σε αυτό το σημείο ενεργοποιείται το ρελέ. Το επόμενο C1 εκφορτίζεται μέσω του R2 και θα εκφορτιστεί περίπου 63% μετά από 0,1 δευτερόλεπτα επειδή 100uF x 1000 ohms δίνουν 0,1 δευτερόλεπτο tau ή σταθερά χρόνου RC. (Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μικρότερο πυκνωτή και μεγαλύτερη τιμή αντίστασης για να έχετε το ίδιο αποτέλεσμα, π.χ. 10uF x 10K ohm). Σε κάποιο σημείο περίπου 0,1 δευτερόλεπτα μετά την ενεργοποίηση του κυκλώματος, το Q1 θα απενεργοποιηθεί και τώρα το ρεύμα θα ρέει μέσω του πηνίου του ρελέ και μέσω του R1 στη γείωση.

Από την άσκηση χαρακτηρισμού γνωρίζουμε ότι θέλουμε το ρεύμα συγκράτησης μέσω του πηνίου να είναι περίπου 9 έως 10 ma και η τάση στο πηνίο να είναι περίπου 1,2V. Από αυτό μπορούμε να καθορίσουμε την τιμή του R1. Με 1,2V σε όλο το πηνίο η σύνθετη αντίστασή του είναι περίπου 128 ohms όπως επίσης προσδιορίστηκε κατά τον χαρακτηρισμό. Ετσι:

Rcoil = 128 ohms Συνολικό = 5V/9.5ma = 526 ωμ

Rtotal = R1 + RcoilR1 = Rtotal - Rcoil

R1 = 526 - 128 = 398 ohms Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την πλησιέστερη τυπική τιμή των 390 ohm.

Βήμα 3: Δημιουργία Breadboard

Το κύκλωμα λειτουργεί καλά με χρονική σταθερά 0,1 sec για C1 και R2. Το ρελέ ενεργοποιείται και αποσυνδέεται αμέσως καθώς εφαρμόζεται και αφαιρείται 5V και ασφαλίζει όταν εφαρμόζεται 5V. Με τιμή 390 ohms για το R1 το ρεύμα συγκράτησης μέσω του ρελέ είναι περίπου 9,5 ma σε αντίθεση με το μετρημένο ρεύμα αναρρόφησης 36,6 ma με το πλήρες 5V να εφαρμόζεται στο ρελέ. Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι περίπου 75% όταν χρησιμοποιείτε το ρεύμα συγκράτησης για να διατηρήσετε το ρελέ σε λειτουργία.