Stroomverbruik van relais verminderen - vasthouden versus afhaalstroom - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

De meeste relais hebben in eerste instantie meer stroom nodig om te activeren dan nodig is om het relais aan te houden nadat de contacten zijn gesloten. De stroom die nodig is om het relais aan te houden (houdstroom) kan aanzienlijk minder zijn dan de initiële stroom die nodig is om het te activeren (ophaalstroom). Dit houdt in dat er een aanzienlijke energiebesparing kan worden behaald als we een eenvoudig circuit kunnen ontwerpen om de stroom die aan een relais wordt geleverd te verminderen als het eenmaal is ingeschakeld.

In deze instructable experimenteren we (met succes) met een eenvoudig circuit om deze taak te volbrengen voor één model van 5VDC-relais. Het is duidelijk dat, afhankelijk van het type relais, sommige componentwaarden moeten worden gewijzigd, maar de beschreven methode zou voor de meeste DC-relais moeten werken.

Stap 1: karakteriseer het relais

Om te beginnen heb ik de stroom gemeten die door het relais wordt verbruikt bij een aantal verschillende spanningen en ik ben er ook achter gekomen bij welke spanning het relais zou vallen als de spanning werd verlaagd. Hieruit kunnen we ook de impedantie van de relaisspoel bij verschillende spanningen berekenen met R = V/I. Het blijft redelijk constant in het bereik van ongeveer 137 ohm tot 123 ohm. U kunt mijn resultaten voor deze estafette op de foto zien.

Omdat het relais uitvalt bij ongeveer 0,9 volt of met ongeveer 6 tot 7 ma stroom, streven we naar ongeveer 1,2 volt over de spoel of ongeveer 9 tot 10 ma stroom in de houdtoestand. Dit geeft een klein beetje een marge boven het uitvalpunt.

Stap 2: Het schakelschema

Een afbeelding van het schema is bijgevoegd. De manier waarop het circuit werkt, is dat wanneer 5V wordt toegepast, C1 tijdelijk een kortsluiting is en de stroom vrijelijk door C1 en R3 in de basis van Q1 vloeit. Q1 is ingeschakeld en veroorzaakt kortstondig een kortsluiting over R1. Dus in wezen hebben we 5V toegepast op de K1-spoel, aangezien pin 1 van het relais bijna op aardpotentiaal staat omdat Q1 tijdelijk volledig is ingeschakeld.

Op dit punt wordt het relais geactiveerd. Volgende C1 ontlaadt via R2 en zal ongeveer 63% ontladen zijn na 0,1 seconde omdat 100uF x 1000 ohm een 0,1 seconde tau of RC tijdconstante geeft. (U kunt ook een kleinere condensator en een grotere weerstandswaarde gebruiken om hetzelfde resultaat te krijgen, bijvoorbeeld 10uF x 10K ohm). Op een bepaald moment, ongeveer 0,1 seconde nadat het circuit is ingeschakeld, wordt Q1 uitgeschakeld en stroomt er nu stroom door de relaisspoel en door R1 naar aarde.

Uit onze karakteriseringsoefening weten we dat we willen dat de houdstroom door de spoel ongeveer 9 tot 10 ma is en de spanning over de spoel ongeveer 1,2 V. Hieruit kunnen we de waarde van R1 bepalen. Met 1,2V over de spoel is de impedantie ongeveer 128 ohm, zoals ook bepaald tijdens de karakterisering. Dus:

Spoel = 128 ohmRtotaal = 5V/9,5ma = 526 ohm

Rtotaal = R1 + RcoilR1 = Rtotaal - Rcoil

R1 = 526 - 128 = 398 ohmWe moeten de dichtstbijzijnde standaardwaarde van 390 ohm gebruiken.

Stap 3: Breadboard bouwen

De schakeling werkt goed met een tijdconstante van 0,1 sec voor C1 en R2. Het relais wordt onmiddellijk geactiveerd en ontkoppeld als 5V wordt toegepast en verwijderd en wordt vergrendeld wanneer 5V wordt toegepast. Met een waarde van 390 ohm voor R1 is de houdstroom door het relais ongeveer 9,5 ma in tegenstelling tot de gemeten opneemstroom van 36,6 ma met de volledige 5V toegepast op het relais. De energiebesparing is ongeveer 75% bij gebruik van de houdstroom om het relais ingeschakeld te houden.