On clique correctement sur le relais: commutation de charges puissantes

Salut les Geektimes!

La gestion puissante de la charge est un sujet assez populaire parmi les gens d'une manière ou d'une autre concernant la domotique, et en général, quelle que soit la plate-forme: que ce soit Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One ou une autre plate-forme, allumez ou éteignez tout appareil de chauffage, chaudière ou fan de canal doit tôt ou tard.

Le dilemme traditionnel ici est de savoir comment, en fait, faire la navette. Comme beaucoup l'ont vu dans leur triste expérience, les relais chinois n'ont pas la fiabilité appropriée - lorsqu'ils commutent une charge inductive puissante, les contacts étincellent beaucoup et à un moment donné, ils peuvent simplement coller. Je dois définir deux relais - le second est de sécuriser le voyage.

Au lieu d'un relais, vous pouvez mettre un triac ou un relais à semi-conducteurs (en fait, le même thyristor ou polevik avec un circuit de commande de signal logique et une opto-isolation dans un cas), mais ils ont un autre inconvénient - ils chauffent. En conséquence, un radiateur est nécessaire, ce qui augmente les dimensions de la structure.



Je veux parler d'un schéma simple et assez évident, mais en même temps rare, qui peut le faire:

• Isolation galvanique de l'entrée et de la charge
• Commutation de charges inductives sans surtension ni courant de choc
• Absence de dissipation thermique importante même à puissance maximale

Mais d'abord, une petite illustration. Dans tous les cas, des relais TTI des séries TRJ et TRIL ont été utilisés et un aspirateur de 650 W a été utilisé comme charge.

Le schéma classique - nous connectons l'aspirateur via un relais conventionnel. Ensuite, nous connectons l'oscilloscope à l'aspirateur (Attention! L'oscilloscope ou l'aspirateur - ou mieux les deux - doivent être isolés galvaniquement de la terre! Ne grimpez pas vos doigts dans la salière avec vos doigts et vos œufs! Ne plaisantez pas avec du 220 V!) Et regardez.

Nous l'allumons:



je devais atteindre un maximum de la tension du secteur (essayer de lier le relais électromagnétique au dépassement de zéro est une tâche intimidante: c'est trop lent). Dans les deux sens, il flottait avec une éjection courte avec des fronts presque verticaux, des interférences volaient dans toutes les directions. Attendu.

Désactiver:



La forte perte de tension à la charge inductive n'augure rien de bon - la surtension a volé vers le haut. De plus, voyez-vous ces interférences sur une sinusoïde millisecondes avant l'arrêt réel? C'est une étincelle de contacts de relais qui ont commencé à s'ouvrir, à cause de laquelle ils seront un jour coincés.

Ainsi, avec un relais «nu», la commutation d'une charge inductive est mauvaise. On fait quoi? Essayons d'ajouter un snubber - chaîne RC d'une résistance de 120 ohms et d'un condensateur de 0,15 uF.

Inclure:



mieux, mais pas beaucoup. L'émission a ralenti, mais est restée généralement.

Désactiver:



la même image. Les ordures sont restées, en outre, l'étincelle des contacts de relais est restée, bien que considérablement réduite.

Conclusion: avec un amortisseur, c'est mieux que sans amortisseur, mais cela ne résout pas le problème globalement. Néanmoins, si vous souhaitez commuter des charges inductives avec un relais conventionnel, mettez un amortisseur. Les valeurs nominales doivent être sélectionnées pour une charge spécifique, mais une résistance 1 W à 100-120 Ohms et un condensateur à 0,1 μF semblent être une option raisonnable dans ce cas.

Références: Agilent - Note d'application 1399, « Maximiser la durée de vie de vos relais ». Lorsque le relais fonctionne pour le pire type de charge - un moteur qui, en plus de l'inductance, a également une très faible résistance au démarrage - les auteurs aimables recommandent de réduire la durée de vie du passeport du relais de cinq fois .

Et maintenant, faisons un pas de chevalier - combinez le triac, le pilote de triac avec la détection zéro et les relais en un seul circuit.



Qu'y a-t-il dans ce diagramme? À gauche, l'entrée. Lorsque «1» lui est fourni, le condensateur C2 est presque instantanément chargé via R1 et la moitié inférieure de D1; L'opto-relais VO1 s'allume, attend le prochain passage à zéro (MOC3063 - avec un circuit détecteur de zéro intégré) et allume le triac D4. La charge démarre.

Le condensateur C1 est chargé à travers une chaîne de R1 et R2, ce qui prend environ t = RC ~ 100 ms. Il s'agit de plusieurs périodes de tension secteur, c'est-à-dire que pendant ce temps le triac aura le temps de s'allumer avec une garantie. Ensuite, Q1 s'ouvre et le relais K1 s'allume (ainsi que la LED D2, qui brille d'une agréable lumière émeraude). Les contacts de relais contournent le triac, donc plus loin - jusqu'à ce qu'il soit éteint - il ne participe pas au travail. Et ne chauffe pas.

Arrêt - dans l'ordre inverse. Dès que «0» apparaît à l'entrée, C1 se décharge rapidement à travers les bras supérieurs D1 et R1, le relais se désactive. Mais le triac reste allumé pendant environ 100 ms, puisque C2 est déchargé à travers 100 kilo-ohms R3. De plus, puisque le triac est maintenu ouvert par le courant, même après avoir éteint VO1, il restera ouvert jusqu'à ce que le courant de charge tombe au cours du demi-cycle suivant en dessous du courant de maintien du triac.

On:



Off:



Magnifique, n'est-ce pas? De plus, lorsque vous utilisez des triacs modernes qui résistent aux changements rapides de courant et de tension (tous les principaux fabricants ont de tels modèles - NXP, ST, Onsemi, etc., les noms commencent par "BTA"), le snubber n'est pas du tout nécessaire, sous aucune forme.

De plus, si vous vous souvenez des gens intelligents d'Agilent et voyez comment le courant consommé par le moteur change, vous obtenez l'image suivante:



Le courant de démarrage dépasse le courant de travail de plus de quatre fois. Pendant les cinq premières périodes - le temps pendant lequel le triac est en avance sur le relais dans notre circuit - le courant diminue d'environ la moitié, ce qui adoucit également considérablement les exigences du relais et prolonge sa durée de vie.

Oui, le circuit est plus compliqué et plus cher qu'un relais conventionnel ou un triac conventionnel. Mais souvent, cela en vaut la peine.

Source: https://habr.com/ru/post/fr390601/