Kami mengklik relai dengan benar: mengalihkan muatan yang kuat

Hai Geektimes!

Manajemen beban yang kuat adalah topik yang cukup populer di kalangan orang, dengan satu atau lain cara mengenai otomatisasi rumah, dan secara umum, terlepas dari platform: apakah itu Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One atau platform lain, nyalakan atau matikan pemanas, ketel atau penggemar saluran cepat atau lambat harus.

Dilema tradisional di sini adalah bagaimana, pada kenyataannya, untuk bepergian. Seperti yang banyak orang lihat dalam pengalaman menyedihkan mereka, relay Tiongkok tidak memiliki keandalan yang tepat - ketika mengganti beban induktif yang kuat, kontaknya banyak memicu, dan pada satu titik mereka dapat dengan mudah menempel. Saya harus mengatur dua relay - yang kedua adalah mengamankan perjalanan.

Alih-alih relay, Anda dapat meletakkan triac atau solid-state relay (pada kenyataannya, thyristor atau polevik yang sama dengan sirkuit kontrol sinyal logika dan isolasi-opto dalam satu kasus), tetapi mereka memiliki minus lain - mereka memanas. Oleh karena itu, radiator diperlukan, yang meningkatkan dimensi struktur.



Saya ingin berbicara tentang skema yang sederhana dan cukup jelas, tetapi pada saat yang sama langka, yang dapat melakukan ini:

• Isolasi dan muatan galvani
• Mengganti beban induktif tanpa lonjakan arus dan tegangan
• Kekurangan disipasi panas yang signifikan bahkan pada daya maksimum

Tapi pertama-tama, sedikit ilustrasi. Dalam semua kasus, relay TTI dari seri TRJ dan TRIL digunakan, dan penyedot debu 650 W digunakan sebagai beban.

Skema klasik - kami menghubungkan penghisap debu melalui relai konvensional. Kemudian kami menghubungkan osiloskop ke penyedot debu (Perhatian! Entah osiloskop atau penyedot debu - atau lebih baik keduanya - harus diisolasi secara galvanis dari bumi! Jangan memanjat pengocok garam dengan jari dan telur Anda! Jangan bercanda dengan 220 V!) Dan tontonlah.

Kami menyalakannya:



Saya harus mendapatkan tegangan listrik maksimum (mencoba mengikat relai elektromagnetik untuk melampaui nol adalah tugas yang menakutkan: terlalu lambat). Di kedua arah itu berkibar dengan ejeksi pendek dengan front hampir vertikal, gangguan terbang ke segala arah. Diharapkan

Matikan:



Hilangnya tegangan yang tajam pada beban induktif tidak menjadi pertanda baik - lonjakan terbang ke atas. Selain itu, apakah Anda melihat gangguan ini pada milidetik sinusoid sebelum penutupan yang sebenarnya? Ini adalah percikan kontak relay yang mulai terbuka, karena itu mereka suatu hari akan terjebak.

Jadi, dengan relay "telanjang", mengganti beban induktif buruk. Apa yang kita lakukan Mari kita coba menambahkan snubber - rantai RC dari resistor 120 ohm dan kapasitor 0,15 uF.

Sertakan:



Lebih baik, tetapi tidak banyak. Rilis melambat, tetapi umumnya tetap.

Matikan:



Gambar yang sama. Sampah tetap, apalagi, percikan kontak relay tetap, meskipun sangat berkurang.

Kesimpulan: dengan snubber lebih baik daripada tanpa snubber, tetapi itu tidak menyelesaikan masalah secara global. Namun demikian, jika Anda ingin mengganti beban induktif dengan relai konvensional - pasang snubber. Peringkat harus dipilih untuk beban tertentu, tetapi resistor 1-W pada 100-120 Ohm dan kapasitor pada 0,1 μF terlihat seperti opsi yang masuk akal untuk kasus ini.

Referensi: Agilent - Catatan Aplikasi 1399, “ Memaksimalkan Masa Hidup Relai Anda ”. Ketika relai beroperasi untuk jenis beban terburuk - motor, yang, selain induktansi, juga memiliki resistansi yang sangat rendah pada saat startup - penulis yang baik merekomendasikan mengurangi masa pakai paspor relai sebanyak lima kali .

Dan sekarang mari kita lakukan langkah ksatria - gabungkan triac, driver triac dengan deteksi nol dan relay menjadi satu sirkuit.



Apa yang ada di diagram ini? Di sebelah kiri adalah pintu masuk. Ketika "1" dipasok ke sana, kapasitor C2 hampir secara instan diisi melalui R1 dan bagian bawah D1; Opto-relay VO1 menyala, menunggu penyeberangan nol berikutnya (MOC3063 - dengan rangkaian detektor nol terintegrasi) dan menyala pada D4 triac. Beban dimulai.

Kapasitor C1 dibebankan melalui rantai R1 dan R2, yang memakan waktu sekitar t = RC ~ 100 ms. Ini adalah beberapa periode tegangan listrik, yaitu, selama waktu ini triac akan punya waktu untuk menghidupkan dengan jaminan. Selanjutnya, Q1 terbuka dan nyalakan K1 (serta LED D2, yang bersinar dengan cahaya zamrud yang menyenangkan). Kontak relai memintas triac, oleh karena itu lebih lanjut - sampai dimatikan - tidak mengambil bagian dalam pekerjaan. Dan tidak menjadi hangat.

Shutdown - dalam urutan terbalik. Begitu “0” muncul di input, C1 dengan cepat keluar melalui lengan atas D1 dan R1, relai mati. Tetapi triac tetap menyala selama sekitar 100 ms, karena C2 dilepaskan melalui R3 100-kilo-ohm. Selain itu, karena triac ditahan terbuka oleh arus, bahkan setelah mematikan VO1 itu akan tetap terbuka sampai arus beban turun dalam setengah siklus berikutnya di bawah arus holding triac.

On:



Off:



Beautiful, bukan? Selain itu, ketika menggunakan triac modern yang tahan terhadap perubahan arus dan tegangan yang cepat (semua produsen utama memiliki model seperti - NXP, ST, Onsemi, dll., Nama-nama dimulai dengan "BTA"), snubber tidak diperlukan sama sekali, dalam bentuk apa pun.

Selain itu, jika Anda mengingat orang-orang pintar dari Agilent dan melihat bagaimana arus yang dikonsumsi oleh motor berubah, Anda mendapatkan gambar berikut:



Arus awal melebihi arus kerja lebih dari empat kali. Untuk lima periode pertama - waktu triac berada di depan relai di sirkuit kami - arus turun sekitar setengah, yang juga secara signifikan melunakkan persyaratan untuk relai dan memperpanjang masa pakainya.

Ya, sirkuit lebih rumit dan lebih mahal daripada relay konvensional atau triac konvensional. Tapi seringkali itu sepadan.

Source: https://habr.com/ru/post/id390601/