Clicamos no relé corretamente: alternando cargas poderosas

Oi Geektimes!

O gerenciamento poderoso de carga é um tópico bastante popular entre as pessoas que estão de alguma forma relacionadas à automação residencial e, em geral, independentemente da plataforma: seja Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One ou outra plataforma, ligue ou desligue qualquer aquecedor, caldeira ou mais cedo ou mais tarde, o ventilador do canal precisa.

O dilema tradicional aqui é como, de fato, comutar. Como muitos viram em sua triste experiência, os relés chineses não têm a confiabilidade adequada - ao alternar uma carga indutiva poderosa, os contatos disparam muito e, a certa altura, eles podem simplesmente grudar. Eu tenho que definir dois relés - o segundo é garantir a viagem.

Em vez de um relé, você pode colocar um relé triac ou de estado sólido (de fato, o mesmo tiristor ou polevik com um circuito de controle de sinal lógico e opto-isolamento em um caso), mas eles têm outro sinal de menos - eles esquentam. Por conseguinte, é necessário um radiador, o que aumenta as dimensões da estrutura.



Eu quero falar sobre um esquema simples e bastante óbvio, mas ao mesmo tempo raro, que pode fazer isso:

• Isolamento galvânico de entrada e carga
• Comutação de cargas indutivas sem sobretensão e corrente
• Falta de dissipação de calor significativa, mesmo com potência máxima

Mas primeiro, uma pequena ilustração. Em todos os casos, foram utilizados relés TTI das séries TRJ e TRIL e um aspirador de 650 W como carga.

O esquema clássico - conectamos o aspirador de pó através de um relé convencional. Em seguida, conectamos o osciloscópio ao aspirador de pó (cuidado! O osciloscópio ou o aspirador de pó - ou melhor, ambos - devem ser galvanicamente isolados do chão! Não escale os dedos no saleiro com os dedos e os ovos! Não brinque com 220 V!) E observe.

Nós ligamos:



eu tive que atingir o máximo da tensão da rede (tentar amarrar o relé eletromagnético acima de zero é uma tarefa assustadora: é muito lento). Em ambas as direções, flutuava com uma pequena ejeção com frentes quase verticais, a interferência voava em todas as direções. Esperado.

Desative:



A acentuada perda de tensão na carga indutiva não é um bom sinal - o surto voou para cima. Além disso, você vê essas interferências em milissegundos sinusóides antes do desligamento real? Esta é uma centelha de contatos de relé que começaram a abrir, por causa dos quais um dia ficarão presos.

Portanto, com um relé "vazio", a comutação de uma carga indutiva é ruim. O que fazemos? Vamos tentar adicionar uma corrente RC de amortecedor de um resistor de 120 ohms e um capacitor de 0,15 uF.

Inclua:



Melhor, mas não muito. O lançamento diminuiu, mas geralmente permaneceu.

Desligar:



A mesma imagem. O lixo permaneceu, além disso, a faísca dos contatos do relé permaneceu, embora muito reduzida.

Conclusão: com um amortecedor é melhor do que sem um amortecedor, mas não resolve o problema globalmente. No entanto, se você deseja alternar cargas indutivas com um relé convencional - coloque amortecedor. As classificações devem ser selecionadas para uma carga específica, mas um resistor de 1 W a 100-120 Ohms e um capacitor a 0,1 μF parecem uma opção razoável para este caso.

Referências: Agilent - Nota da aplicação 1399, “ Maximizando a vida útil dos seus relés ”. Quando o relé opera com o pior tipo de carga - um motor que, além da indutância, também possui uma resistência muito baixa na inicialização - os autores recomendam reduzir a vida do passaporte do relé em cinco vezes .

E agora vamos fazer um movimento de cavaleiro - combinaremos um triac, triac driver com detecção zero e relés em um circuito.



O que há neste diagrama? À esquerda é a entrada. Quando "1" é fornecido, o capacitor C2 é quase instantaneamente carregado através de R1 e a metade inferior de D1; O opto-relé do VO1 liga, aguarda o próximo cruzamento de zero (MOC3063 - com um circuito detector de zero embutido) e liga o triac D4. A carga começa.

O capacitor C1 é carregado através de uma cadeia R1 e R2, que leva cerca de t = RC ~ 100 ms. Estes são vários períodos de tensão da rede, ou seja, durante esse período o triac terá tempo para ligar com uma garantia. Em seguida, o Q1 abre e o relé K1 acende (assim como o LED D2, que brilha com uma agradável luz esmeralda). Os contatos do relé desviam o triac, portanto, além disso - até que seja desligado -, ele não participa do trabalho. E não esquenta.

Desligamento - na ordem inversa. Assim que “0” aparecer na entrada, C1 descarregar rapidamente através do braço D1 e R1, o relé será desligado. Mas o triac permanece ligado por cerca de 100 ms, uma vez que o C2 é descarregado através do 100-kilo-ohm R3. Além disso, como o triac é mantido aberto pela corrente, mesmo após desligar o VO1, ele permanece aberto até que a corrente de carga caia no próximo meio ciclo abaixo da corrente de retenção do triac.

On:



Off:



Bonito, não é? Além disso, ao usar triacs modernos que são resistentes a rápidas mudanças de corrente e tensão (todos os principais fabricantes têm modelos - NXP, ST, Onsemi etc., os nomes começam com "BTA"), o amortecedor não é necessário, de forma alguma.

Além disso, se você recordar as pessoas inteligentes da Agilent e ver como a corrente consumida pelo motor muda, você obtém a seguinte imagem:



A corrente de partida excede a corrente de trabalho em mais de quatro vezes. Nos primeiros cinco períodos - o tempo em que o triac está à frente do relé em nosso circuito - a corrente cai pela metade, o que também diminui significativamente os requisitos para o relé e prolonga sua vida útil.

Sim, o circuito é mais complicado e mais caro que um relé convencional ou um triac convencional. Mas muitas vezes vale a pena.

Source: https://habr.com/ru/post/pt390601/