Wiem, wiem - jest 21 wiek, są procesory, układy scalone, tranzystory - ale czy zawsze niezbędne?
Przedstawiam projekt sterowanego impulsem przełącznika, którego konstrukcja nie wymaga jednego nawet tranzystora. Układ powstał jako zapotrzebowanie na wydajny prądowo przełącznik wyzwalany impulsem, permanentnie odporny na zakłócenia od strony zasilania (po kompromitującej "wpadce" z układami CMOS).
Istotą pomysłu było wykorzystanie faktu, że cewki przekaźnika bistabilnego w stanie spoczynkowym nie wymagają zasilania, dzięki czemu można w tym czasie zgromadzić porcję ładunku niezbędnego do przełączenia przekaźnika. Ponieważ zgromadzony ładunek powinien mieć odpowiednią polaryzację i zasilać cewki przekaźnika na przemian, jeden biegun styków przekaźnika wykorzystałem jako klucz przełączający, umożliwiający jednokierunkowy, swobodny przepływ prądu przez cewkę pobudzaną oraz zablokowanie na czas trwania impulsu wyzwalającego cewki biernej. Dzięki takiej konfiguracji pomimo, że na obie cewki jednocześnie podaje się ten sam impuls sterujący, tylko jedna z nich posiada możliwość wytworzenia pola elektromagnetycznego przestawiającego styki przekaźnika w położenie przeciwne do zajmowanego. Ponieważ styki zostają przestawione przepływającym przez nie ładunkiem w drugie położenie stabilne,
utrzymujący się na wspólnym dla obu cewek wejściu sterującym niski potencjał, uniemożliwia zgromadzenie ładunku potrzebnego do zasilenia drugiej cewki - do czasu rozwarcia wejścia. Chwilowe nawet rozwarcie wejścia, umożliwi gromadzenie porcji ładunku wystarczającego do pobudzenia drugiej cewki, pod warunkiem powtórnego pojawienia się impulsu wyzwalającego.
Cykliczność tego procesu wykorzystałem do budowy elektrycznie sterowanego przełącznika, w którym rolę przełączającą pełnią styki wolnego, drugiego bieguna przekaźnika, sprzężonego mechanicznie z pierwszym. Obciążalność tych styków jest zależna wyłącznie od parametrów łączeniowych użytego dwucewkowego przekaźnika bistabilnego.
Dobór elementów zewnętrznych jest tak samo prosty jak cały układ.
Znając napięcie znamionowe cewek przekaźnika dobieramy najpierw kondensatory C1 i C2 o odpowiednio wyższym napięciu. Ich pojemność zależy od wielkości ładunku jaki jest potrzebny do przełączenie styków przekaźnika w położenie przeciwne do zajmowanego. Najprościej można ją dobrać, ładując kondensator np. 4,7µF napięciem znamionowym cewki i przykładając elektrody do wyprowadzeń cewki przekaźnika. Jeśli usłyszymy w tym momencie wyraźny metaliczny dźwięk ruchomej zwory, oznacza to, że pojemność jest wystarczająca. Jeśli przełączenie nie nastąpi należy dobrać większą pojemność. Rezystory R1 i R2 stanowią ograniczniki prądu ładowania kondensatorów oraz ograniczniki prądu jałowego w czasie gdy odpowiednio R3 lub R4 jest zwarty do masy. Rezystory R3 i R4 można by w zasadzie pominąć, służą jedynie do zabezpieczenia styków przekaźnika przed upaleniem przy rozładowaniu ładunku resztkowego kondensatorów. Wartość rezystorów R1 i R2 zależna jest od tego jak często po sobie pojawiać się będę impulsy wyzwalające na wejściu. Mogą mieć wartość od 10 kΩ do setek omów. Im mniejsza wartość tych rezystorów tym wyższa dopuszczalna częstotliwość przełączeń (ograniczeniem jest wtedy jedynie graniczna częstotliwość przełączeń przekaźnika). Należy jednak pamiętać o tym, że wraz ze zmniejszaniem wartości tych rezystorów wzrasta prąd jałowy układu. Wartość rezystorów R3 i R4 nie jest istotna i może mieć od kilkudziesięciu do kilkuset omów (ma również wpływ na prąd jałowy). Diody separujące D1 i D2 mogą być dowolnego typu, istotne żeby miały odpowiednio wysokie napięcie przebicia. Jakie mogą wystąpić problemy przy uruchomieniu: jeśli dobierzemy zbyt małą pojemność kondensatorów lub zbyt dużą wartość rezystorów R1 i R2 może się zdarzyć, że przy częstym, następującym po sobie wyzwalaniu, zwora przekaźnika "utknie" w położeniu neutralnym, w którym nie łączy z żadnym biegunem i układ przestaje reagować na impulsy wyzwalające. Żeby temu zapobiec należy zmniejszyć wartość rezystorów R1 i R2.
Specyfikacja elementów przełącznika:
1. Przekaźnik bistabilny RT424F24 Link
2. D1,D2 - 1N4002
3. C1,C2 - 10µF/50V
4. R1,R2 - 10kΩ/0,25W
5. R3,R4 - 100Ω/0,25W
Vcc = 24V DC
GND = 0V
Pozostałe elementy przełącznika zamontowane na płytce a nie ujęte na schemacie ideowym, użyte są pomocniczo do wizualizacji działania przerzutnika.
Ponieważ opis przełącznika wyzwalanego impulsem wzbudził spore zainteresowanie Forumowiczów, przedstawiam jedno z możliwych jego zastosowań. Jest nim, tylko nieco bardziej złożone urządzenie zbudowane z dwóch takich przełączników, stanowiące prostą centralkę. Bez elementów aktywnych rzecz jasna.
Istotą tego urządzenia do sekwencyjnego przełączania odbiorników elektrycznych (np. silników rolet) jest wykorzystanie właściwości, że dwa dwucewkowe przekaźniki bistabilne wyzwalane w opisany powyżej sposób, połączone w szereg będą zliczały i pamiętały stan swoich wyjść, a zatem częstość przełączeń przekaźnika Rel 2 będzie dwa razy mniejsza niż pierwszego Rel 1, a cztery razy mniejsza niż częstość impulsów wejścia wyzwalającego. Łącząc dwa odbiorniki z jednym ruchomym elementem wolnego bieguna przekaźnika Rel 1 i każdy oddzielnie z ruchomymi elementami stykowymi wolnego bieguna drugiego przekaźnika Rel 2 oraz podając odpowiednie dla odbiorników M1 i M2 potencjały N i L1 na elementy nieruchome styków obu biegunów, uzyskujemy impulsowy przełącznik sekwencyjny z cykliczną sekwencją załączeń: Załącz odbiornik pierwszy - Wyłącz odbiornik pierwszy - Załącz odbiornik drugi - Wyłącz odbiornik drugi.
W celu wizualizacji działania, zamiast silników włączona jest dwubarwna dioda LED
Cechy charakterystyczne rozwiązania:
- permanentna odporność na zakłócenia i działania sabotażowe od strony zasilania
- eliminacja wpływu "drgającego styku"
- bardzo prosta budowa, możliwa do realizacji w "pająku"
- łatwość rozbudowy i integracji z czujnikami NO
- możliwość współpracy z odbiornikiem zdalnego sterowania
- łatwość ustalenia czasu braku reakcji na impulsy wyzwalające
- duża tolerancja na napięcie zasilania wyższe od napięcia znamionowego cewek przekaźników
Przedstawiam projekt sterowanego impulsem przełącznika, którego konstrukcja nie wymaga jednego nawet tranzystora. Układ powstał jako zapotrzebowanie na wydajny prądowo przełącznik wyzwalany impulsem, permanentnie odporny na zakłócenia od strony zasilania (po kompromitującej "wpadce" z układami CMOS).
Istotą pomysłu było wykorzystanie faktu, że cewki przekaźnika bistabilnego w stanie spoczynkowym nie wymagają zasilania, dzięki czemu można w tym czasie zgromadzić porcję ładunku niezbędnego do przełączenia przekaźnika. Ponieważ zgromadzony ładunek powinien mieć odpowiednią polaryzację i zasilać cewki przekaźnika na przemian, jeden biegun styków przekaźnika wykorzystałem jako klucz przełączający, umożliwiający jednokierunkowy, swobodny przepływ prądu przez cewkę pobudzaną oraz zablokowanie na czas trwania impulsu wyzwalającego cewki biernej. Dzięki takiej konfiguracji pomimo, że na obie cewki jednocześnie podaje się ten sam impuls sterujący, tylko jedna z nich posiada możliwość wytworzenia pola elektromagnetycznego przestawiającego styki przekaźnika w położenie przeciwne do zajmowanego. Ponieważ styki zostają przestawione przepływającym przez nie ładunkiem w drugie położenie stabilne,
utrzymujący się na wspólnym dla obu cewek wejściu sterującym niski potencjał, uniemożliwia zgromadzenie ładunku potrzebnego do zasilenia drugiej cewki - do czasu rozwarcia wejścia. Chwilowe nawet rozwarcie wejścia, umożliwi gromadzenie porcji ładunku wystarczającego do pobudzenia drugiej cewki, pod warunkiem powtórnego pojawienia się impulsu wyzwalającego.
Cykliczność tego procesu wykorzystałem do budowy elektrycznie sterowanego przełącznika, w którym rolę przełączającą pełnią styki wolnego, drugiego bieguna przekaźnika, sprzężonego mechanicznie z pierwszym. Obciążalność tych styków jest zależna wyłącznie od parametrów łączeniowych użytego dwucewkowego przekaźnika bistabilnego.
Dobór elementów zewnętrznych jest tak samo prosty jak cały układ.
Znając napięcie znamionowe cewek przekaźnika dobieramy najpierw kondensatory C1 i C2 o odpowiednio wyższym napięciu. Ich pojemność zależy od wielkości ładunku jaki jest potrzebny do przełączenie styków przekaźnika w położenie przeciwne do zajmowanego. Najprościej można ją dobrać, ładując kondensator np. 4,7µF napięciem znamionowym cewki i przykładając elektrody do wyprowadzeń cewki przekaźnika. Jeśli usłyszymy w tym momencie wyraźny metaliczny dźwięk ruchomej zwory, oznacza to, że pojemność jest wystarczająca. Jeśli przełączenie nie nastąpi należy dobrać większą pojemność. Rezystory R1 i R2 stanowią ograniczniki prądu ładowania kondensatorów oraz ograniczniki prądu jałowego w czasie gdy odpowiednio R3 lub R4 jest zwarty do masy. Rezystory R3 i R4 można by w zasadzie pominąć, służą jedynie do zabezpieczenia styków przekaźnika przed upaleniem przy rozładowaniu ładunku resztkowego kondensatorów. Wartość rezystorów R1 i R2 zależna jest od tego jak często po sobie pojawiać się będę impulsy wyzwalające na wejściu. Mogą mieć wartość od 10 kΩ do setek omów. Im mniejsza wartość tych rezystorów tym wyższa dopuszczalna częstotliwość przełączeń (ograniczeniem jest wtedy jedynie graniczna częstotliwość przełączeń przekaźnika). Należy jednak pamiętać o tym, że wraz ze zmniejszaniem wartości tych rezystorów wzrasta prąd jałowy układu. Wartość rezystorów R3 i R4 nie jest istotna i może mieć od kilkudziesięciu do kilkuset omów (ma również wpływ na prąd jałowy). Diody separujące D1 i D2 mogą być dowolnego typu, istotne żeby miały odpowiednio wysokie napięcie przebicia. Jakie mogą wystąpić problemy przy uruchomieniu: jeśli dobierzemy zbyt małą pojemność kondensatorów lub zbyt dużą wartość rezystorów R1 i R2 może się zdarzyć, że przy częstym, następującym po sobie wyzwalaniu, zwora przekaźnika "utknie" w położeniu neutralnym, w którym nie łączy z żadnym biegunem i układ przestaje reagować na impulsy wyzwalające. Żeby temu zapobiec należy zmniejszyć wartość rezystorów R1 i R2.
Specyfikacja elementów przełącznika:
1. Przekaźnik bistabilny RT424F24 Link
2. D1,D2 - 1N4002
3. C1,C2 - 10µF/50V
4. R1,R2 - 10kΩ/0,25W
5. R3,R4 - 100Ω/0,25W
Vcc = 24V DC
GND = 0V
Pozostałe elementy przełącznika zamontowane na płytce a nie ujęte na schemacie ideowym, użyte są pomocniczo do wizualizacji działania przerzutnika.
Ponieważ opis przełącznika wyzwalanego impulsem wzbudził spore zainteresowanie Forumowiczów, przedstawiam jedno z możliwych jego zastosowań. Jest nim, tylko nieco bardziej złożone urządzenie zbudowane z dwóch takich przełączników, stanowiące prostą centralkę. Bez elementów aktywnych rzecz jasna.
Istotą tego urządzenia do sekwencyjnego przełączania odbiorników elektrycznych (np. silników rolet) jest wykorzystanie właściwości, że dwa dwucewkowe przekaźniki bistabilne wyzwalane w opisany powyżej sposób, połączone w szereg będą zliczały i pamiętały stan swoich wyjść, a zatem częstość przełączeń przekaźnika Rel 2 będzie dwa razy mniejsza niż pierwszego Rel 1, a cztery razy mniejsza niż częstość impulsów wejścia wyzwalającego. Łącząc dwa odbiorniki z jednym ruchomym elementem wolnego bieguna przekaźnika Rel 1 i każdy oddzielnie z ruchomymi elementami stykowymi wolnego bieguna drugiego przekaźnika Rel 2 oraz podając odpowiednie dla odbiorników M1 i M2 potencjały N i L1 na elementy nieruchome styków obu biegunów, uzyskujemy impulsowy przełącznik sekwencyjny z cykliczną sekwencją załączeń: Załącz odbiornik pierwszy - Wyłącz odbiornik pierwszy - Załącz odbiornik drugi - Wyłącz odbiornik drugi.
W celu wizualizacji działania, zamiast silników włączona jest dwubarwna dioda LED
Cechy charakterystyczne rozwiązania:
- permanentna odporność na zakłócenia i działania sabotażowe od strony zasilania
- eliminacja wpływu "drgającego styku"
- bardzo prosta budowa, możliwa do realizacji w "pająku"
- łatwość rozbudowy i integracji z czujnikami NO
- możliwość współpracy z odbiornikiem zdalnego sterowania
- łatwość ustalenia czasu braku reakcji na impulsy wyzwalające
- duża tolerancja na napięcie zasilania wyższe od napięcia znamionowego cewek przekaźników
Cool? Ranking DIY
imarek To Twój patent?
cieszę się że są na forum osoby którym się chce wyjaśnić dokładnie zagadnienie
