Управление бистабильным поляризованным реле с двумя обмотками постоянным (логическим) уровнем

  Как следует из названия, эти реле имеют два стабильных положения якоря. Это означает, что для перевода реле в другое стабильное состояние, на соответствующую обмотку необходимо подать короткий переключающий импульс. В промежутке между переключающими импульсами реле обесточено и энергии не потребляет.
Это относится к реле с двумя обмотками, существуют поляризованные реле с одной обмоткой. У них для перевода реле в другое стабильное состояние требуется кратковременно подать импульс противоположной полярности. Это требует усложнения схемы (применение Н-моста), и в данной статье не рассматривается.

  Общим для всех бистабильных поляризованных реле является то, что это реле импульсные. Т.е. управлять ими нужно короткими импульсами. Подача постоянного напряжения на обмотку импульсного реле в течении достаточно долгого времени способна вывести его из строя. Обычно это зафиксировано в паспорте реле. Импульсное же управление зачастую приводит к неоправданому переусложнению схемы устройства.
Ниже приведен схемотехнический прием для управления импульсным реле постоянным уровнем.



Можно заметить, что элементы DD1 включены по схеме «исключающее ИЛИ-НЕ» с выводами от промежуточных элементов и интегрирующей цепью R1C1 на входе обратной связи. Элемент DD1.4 в работе схемы не участвует и служит только о сигнализации о нештатных (аварийных) ситуациях.
Не буду здесь приводить таблицу истинности элемента «исключающее ИЛИ-НЕ», приложу проект Proteus (XOR-NOT.zip), желающие могут составить ее самостоятельно.



  О назначении интегрирующей цепи R1C1. На время переключения контактов реле один вход составного элемента «повисает» в воздухе. Это может привести к неработоспособности схемы или паразитной генерации. Поэтому на время переключения этот вход «исключающее ИЛИ-НЕ» удерживается в предыдущем состоянии за счет инерционности С1. Постоянная времени цепи R1C1 влияет только на время перезарядки через контакты реле. А вот постоянная времени С1+«Входное сопротивление двух логических элементов» должна превышать время переключения контактов. Расчитать его проблематично, нужно подбирать на макетке. Но и завышать его не нужно, от него зависит время токопотребления реле. Нагрузочная способность выходов примененных логических элементов тут не влияет, т.к. зарядка/разрядка конденсатора С1 производится через контакты реле.
  О необходимости элемента DD1.4. Он нужен только для генерации сигнала ошибки при неисправности реле. Короткие импульсы на время переключения глазом не фиксируются. Если у вас модуль с одиночным реле, сигнализацию можно сделать так (Рис. 1):



Если же модулей несколько, сигнал ошибки можно обьединить (Рис. 2).

Наглядный пример как это работает в Proteus, на входе логический 0:



На входе логический 1:



Хорошо видно, что в обоих случаях обмотки реле обесточены, токопотребление схемы определяется ничтожным статическим током КМОП микросхемы.
Недостаток данной схемы в требовании применения двухкатушечного бистабильного реле с «лишним» переключающим контактом для обратной связи.

Приложены (примеры для Proteus 7):

Xor-not.zip — учебный пример для понимания логики работы элемента «исключающее ИЛИ-НЕ»;
PLBI_Direct.zip — пример применения бистабильного реле в данной схеме;

P.S.
Схема была применена с реле РПС20 паспорт РС4.521.754

Аналогичные реле использовались в блоке памяти истребителей МИГ-15, МИГ-17.
P.P.S.
Из двухобмоточного поляризованного реле легко сделать однообмоточное, соединив обмотки последовательно в правильной полярности. Пример (классика), Радио, 1986 г. №8, стр.19. Квазисенсорный сетевой выключатель:
  • +8
  • 31 января 2015, 16:02
  • anakost
  • 2
Файлы в топике: XOR-NOT.ZIP, PLBI_Direct.zip

Комментарии (26)

RSS свернуть / развернуть
А зачем управлять импульсными реле постоянным уровнем, когда есть обычные реле, которые к тому же гораздо дешевле и есть везде?
-1
Приведу свои же слова — «Хорошо видно, что в обоих случаях обмотки реле обесточены, токопотребление схемы определяется ничтожным статическим током КМОП микросхемы.»
+2
Интересно, однако, что там за система памяти была на МиГе…
+1
На это ответить сможет только тот, кто ее обслуживал (если вообще надо было делать какие то телодвижения).
0
система памяти в виде сухих контактов более чем оправданно. Например, как использовал 1 бит информации я: На длинной линии RS485 сидит куча устройств, требуется эту линию терминировать (120 ом нагрузка для согласования). В моих устройствах был как раз такой терминатор, который выставлялся из меню. Устройство может быть отключено от сети питания, но свойства линии не меняются как раз из-за поляризованного реле. Кто-то может возразить, мол, проще на конце линии припаять 120 ом. Дешевле. Однако могу возразить: Кому проще, а кому и нет. В любом случае, эта фишечка стоит недорого, однако доставляет большую приятность при эксплуатации и настройке. Как говорится, все для ВАС, уважаемые покупатели
0
100-200р недорого? мк стоит дешевле :)
0
Его питать надо всё время.
0
ну, релюшка стоит дешевле — это раз. (60р.)(см. ссылку ниже);
сохранение положения после выключения питания — это два;
бонус — гальваническая развязка — это три;
0
Поправьте, если ошибаюсь.
Резисторы 47к между базой и эмиттером ключей лишние. В схеме протеуса, собственно, они и не показаны.
Но все равно "+" статье.
0
Это подтяжка, чтобы база в воздухе не висела, от наводок спасает.
0
В воздухе база висеть не будет, поскольку выход лог.элемента бистабильный (Push-Pull), а будет подтянута либо к общему проводу, либо к шине питания.
0
Мой опыт подсказывает, от одного резистора не убудет, а вот без него можно поиметь геморой на свою светлую голову…
+1
совершенно верно. Радиодетали, как и всё в этой жизни склонны к тому чтобы ломаться. И резисторы так же не защищены от скажем, так, обрыва. А еще бывает частичная потеря проводимости, после чего схема может то работать, то нет. В этом случае резисторы 47к могут помочь стабилизировать схему и показать проблему более уверенно.
0
Это тебе тема мусоркой навеяла? У меня таких реле есть чуток, а в мусорке никому не понадобились… Да и сам не знал, зачем они нужны.
0
круто блин, знал бы, взял бы парочку поиграться!
0
Спасибо, отличная статья!
0
Я использовал похожий тип реле, P-K-5V. Так же две обмотки. Только оно питается от 5 вольт, что очень удобно. Использовал три пина от МК (благо, не было необходимости в их экономии). Два по управлению и один по обратной связи.

Замечания по теме: Почему нет обратных диодов в цепи питания катушек? Транзисторы не жалко?
+1
Здесь можно купить вышеуказанные релюшки
0
Обратные диоды для гашения ЭДС самоиндукции. Ну конечно же нужны! Глаз замылился, пропустил. Чуть позже дорисую.
0
существуют поляризованные реле с одной обмоткой. У них для перевода реле в другое стабильное состояние требуется кратковременно подать импульс противоположной полярности. Это требует усложнения схемы (применение Н-моста), и в данной статье не рассматривается.
Такими можно управлять полумостом/пушпулом/комплементарным эм. повторителем через конденсатор… заодно и импульсное управление получится.
+2
только гемор есть один при включении питания. Если импульс нужно подать отрицательной полярности, то нужно сначала зарядить конденсатор подав положительный потенциал, а после нулевой. В такой схеме либо определение положения обязательно, либо будет перещелкивание реле после включения, чтобы гарантированно выставлять положение.
0
да и при отключении питания нет гарантии, что это не приведет к резкому разряду конденсатора через катушку, что так же может привести к нежелательному переключению положения. Так что у вашего способа есть недостатки, устранение которых может оказаться неоправданным
0
Так что у вашего способа есть недостатки, устранение которых может оказаться неоправданным
Может… Но я и не утверждал, что это универсальный вариант на все случаи жизни. Мну они пока не напрягали.
0
В реальных девайсах по-моему ставили конденсатор с резючком.
0
В такой схеме либо определение положения обязательно, либо будет перещелкивание реле после включения
Лампочка на потолке в операторской медленно приглушила свой свет, а затем ярко моргнула. В наступившей зловещей тишине все услышали не громкий, но звонкий звучок: Клац-клац — реле перещелкнулось туда и обратно… Через пять минут стержни в реакторе накалились до бела…
-1
это мемуары по чернобылю или чей-то воспаленный мозг такое выдал? Мне нравится)
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.