Réduction de la consommation d'énergie du relais - Maintien par rapport au courant d'excitation : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

La plupart des relais nécessitent plus de courant pour s'activer initialement qu'il n'en faut pour maintenir le relais une fois les contacts fermés. Le courant requis pour maintenir le relais activé (courant de maintien) peut être sensiblement inférieur au courant initial requis pour l'actionner (courant d'appel). Cela implique qu'il peut y avoir une économie d'énergie considérable si l'on peut concevoir un circuit simple pour réduire le courant fourni à un relais une fois celui-ci allumé.

Dans ce instructable, nous expérimentons (avec succès) avec un circuit simple pour accomplir cette tâche pour un modèle de relais 5VDC. Évidemment, selon le type de relais, certaines valeurs de composants peuvent devoir être modifiées, mais la méthode décrite devrait fonctionner pour la plupart des relais CC.

Étape 1: Caractériser le relais

Pour commencer, j'ai mesuré le courant consommé par le relais à un certain nombre de tensions différentes et j'ai également déterminé à quelle tension le relais tomberait lorsque la tension était abaissée. À partir de là, nous pouvons également déterminer l'impédance de la bobine du relais à différentes tensions en utilisant R = V/I. Il reste assez constant dans environ la plage de 137 ohms à 123 ohms. Vous pouvez voir mes résultats pour ce relais dans l'image.

Parce que le relais chute à environ 0,9 volt ou avec environ 6 à 7 ma de courant circulant, nous viserons à avoir environ 1,2 volt à travers la bobine ou environ 9 à 10 ma de courant circulant dans l'état de maintien. Cela donnera un peu de marge au-dessus du point d'abandon.

Étape 2: le schéma du circuit

Une photo du schéma est jointe. La façon dont le circuit fonctionne est que lorsque 5V est appliqué, C1 est momentanément un court-circuit et le courant circule librement à travers C1 et R3 dans la base de Q1. Q1 est allumé et met momentanément un court-circuit sur R1. Donc, essentiellement, nous avons 5V appliqué à la bobine K1 car la broche 1 du relais sera presque au potentiel de la terre en raison du fait que Q1 est momentanément complètement allumé.

À ce stade, le relais s'active. Ensuite, C1 se décharge à travers R2 et sera déchargé à environ 63% après 0,1 seconde car 100uF x 1000 ohms donnent une constante de temps tau ou RC de 0,1 seconde. (Vous pouvez également utiliser un condensateur plus petit et une valeur de résistance plus grande pour obtenir le même résultat, par exemple 10uF x 10K ohms). À un moment donné environ 0,1 seconde après la mise sous tension du circuit, Q1 s'éteindra et le courant passera maintenant à travers la bobine du relais et à travers R1 vers la terre.

D'après notre exercice de caractérisation, nous savons que nous voulons que le courant de maintien à travers la bobine soit d'environ 9 à 10 ma et que la tension à travers la bobine soit d'environ 1,2 V. À partir de là, nous pouvons déterminer la valeur de R1. Avec 1,2 V aux bornes de la bobine, son impédance est d'environ 128 ohms, comme cela a également été déterminé lors de la caractérisation. Donc:

Rbobine = 128 ohmsRtotal = 5V/9.5ma = 526 ohms

Rtotal = R1 + RbobineR1 = Rtotal - Rbobine

R1 = 526 - 128 = 398 ohmsNous devons utiliser la valeur standard la plus proche de 390 ohms.

Étape 3: Construction de la planche à pain

Le circuit fonctionne bien avec une constante de temps de 0,1 s pour C1 et R2. Le relais s'active et se désengage immédiatement lorsque le 5 V est appliqué et retiré et se verrouille lorsque le 5 V est appliqué. Avec une valeur de 390 ohms pour R1, le courant de maintien à travers le relais est d'environ 9,5 ma par opposition au courant de démarrage mesuré de 36,6 ma avec la totalité de 5 V appliquée au relais. Les économies d'énergie sont d'environ 75 % lorsque vous utilisez le courant de maintien pour maintenir le relais activé.