Модуль управления электромагнитным реле
А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.
В последнее время полевые транзисторы и оптоэлектронные приборы все более настойчиво отвоевывают передовые позиции у электромагнитных реле. Но в случаях, когда требуются надежная гальваническая развязка между управляющей и коммутируемой цепями, практически полное отсутствие тока утечки через "разомкнутые контакты", коммутация высокочастотных сигналов большой мощности, а также, если необходима высокая надежность при значительных эпизодических перегрузках по коммутируемому току и напряжению, при одновременной коммутации нескольких каналов, применение электромагнитных реле оказывается более выгодным.
1а рис. 1 представлена принципиальная схема простого унифицированного узла управления электромагнитным реле. Основное отличие узла от других подобных состоит в том, что управляющий сигнал может быть любой полярности или даже переменным, при этом узел питается напряжением только
одной полярности. Такая особенность позволяет расширить область его применения. Например, можно использовать для контроля наличия напряжения любой полярности на выходе двуполяр-ного источника питания, отключая нагрузку при пропадании напряжения любого плеча.
Или же вход этого узла можно подключить к выходу компаратора или операционного усилителя, контролирующего какой-либо физический параметр, причем в нормальном состоянии на выходе напряжение близко к нулю, а при отклонении параметра появляется напряжение положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака отклонения. Возможны и другие
варианты использования описываемого ниже узла.
Когда вход управления никуда не подключен или напряжение на нем относительно общего провода близко к нулю, составной транзистор VT2 закрыт, ток через обмотку реле К1 не протекает, контактные группы К1.1 и К1.2 реле находятся в показанном на схеме положении. Если на управляющий вход
поступит положительное напряжение 2,6 В или более, транзистор VT2 откроется, через обмотку реле К1 потечет ток, контакты реле переключатся. Све-тодиод HL1 своим свечением будет сигнализировать о том, что транзистор VT2 открыт.
Если на управляющий вход модуля относительно общего провода поступит отрицательное напряжение, откроется транзистор VT1, поскольку напряжение на его эмиттерном переходе станет положительным. Одновременно с ним откроется транзистор VT3, ток через который откроет составной транзистор VT2, и контакты реле К1 переключатся. Диод VD1 необходим для того, чтобы напряжение на базе транзистора VT2 не влияло на входные параметры узла.
Резистор R3 уменьшает ток через обмотку реле, уменьшая ее нагревание и повышая экономичность узла. Конденсатор большой емкости С2 обеспечивает надежное срабатывание реле при пониженном рабочем токе через обмотку.
Модуль смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы показан на рис. 2. Реле К1 в узле — РЭС9, исполнение РС4.529.029-02 (паспорт РС4.524.202П2; сопротивление обмотки — около 70 Ом). Одной группой контактов оно позволяет коммутировать постоянный ток до 2 А при напряжении до 250 В и переменный до 0,5 А при напряжении до 115 В. Вместо РЭС9 можно использовать более современные импортные малогабаритные реле RAS1215 (10 А, -250 В), RP920123 (8А, -250 В), R200A-600 (8 А, -250 В), G2-R14 (10 А, -250 В). Номинальное рабочее напряжение обмотки этих реле — 12 В.
Если транзистор 2SD2010 нагружен маломощным реле (любым из упомянутых выше), диод VD2 можно не устанавливать.
Составной транзистор 2SD2010 со встроенными резисторами и защитными диодом и стабилитроном полных аналогов среди отечественных приборов не имеет. Без изменений в схеме можно применить составной отечественный транзистор из серий КТ829, КТ8131. При использовании же транзистора серии КТ972 между выводом его базы и общим проводом следует включить резистор сопротивлением 10... 100 кОм.
Транзистор 2SC3199 можно заменить любым из серий КТ315, КТ3102, КТ645, SS9014, а вместо 2SA1267 подойдет любой из серий КТ361, КТ3107, КТ6112, SS9012. Кремниевый диод 1 N914 заменим на 1 N4148, КД521, КД522 с любым буквенным индексом, КД208А — на любой из серий КД105, КД209, КД243. Светодиод — любой общего применения, желательно с повышенной светоотдачей, можно мигающий. Конденсаторы — К50-35 или импортные. Резисторы — МЛТ, С1-4, С1-14/С2-23.
Безошибочно собранный из исправных деталей модуль начинает работать сразу и обычно не требует налаживания. При необходимости можно подобрать резистор R3. Если конкретная область применения модуля еще не
определена, то этот резистор следует выбрать таким, чтобы при номинальном напряжении питания и отключенном конденсаторе С2 реле К1 еще было способно срабатывать. Тем не менее конденсатор С2 обязателен, поскольку сравнительно медленное притягивание якоря реле в его отсутствие может привести к быстрому износу переключаемых контактов реле.
При управляющем напряжении бо-пее 5 В резистор R1 следует заменить
другим, с пропорционально большим сопротивлением. Предохранитель FU1 выбирают на ток, немного больше номинального коммутируемого или в 4...6 раз большим, если контакты коммутируют цепь импульсного блока питания. Если узел будет использован в качестве лабораторно-испытатель-ного, то плавкий предохранитель выбирают на ток в 1.5...3 раза больше максимально допустимого постоянного тока контактов. Можно применить
самовосстанавливающийся предохранитель.
Для увеличения нагрузочной способности узла свободные группы контактов примененного реле соединяют параллельно. Узел способен работать и с входным управляющим сигналом переменного тока 50 Гц. Для этого желательно к выводу базы транзистора VT2 и общему проводу подключить оксидный конденсатор емкостью 47 мкФ (плюсом к базе), что устранит гудение якоря реле К1.