ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ С МАЛЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ

Электромагнитное реле срабатывает при токе, в несколько раз превышающем ток отпускания. Про такое реле иногда говорят, что оно обладает большим гистерезисом, т. е. плохой чувствительностью к изменению питающего напряжения (или тока). Использовать такое реле в некоторых устройствах оказывается невозможно. Вот тогда приходит на помощь электронная приставка позволяющая существенно уменьшить гистерезис и добиться срабатывания реле при изменении питающего напряжения всего лишь на 0,05...0,1 В.

Схема такого электронного реле (ЭР) приведена на рис. 42. На транзисторах V2 и V3 собран усилитель постоянного тока, вход которого подключен к резистору R1, входящему в параметрический стабилизатор напряжения V1R1. При определенном значении питающего напряжения падение напряжения на этом резисторе становится достаточным для открывания транзистора V2, а значит, и транзистора V3.

В этот момент срабатывает электромагнитное реле К1, контакты К1.1 которого могут включить световые или звуковые сигнализаторы или подать питание на исполнительное устройство. Но стоит немного уменьшиться питающему напряжению, как падение напряжения на резисторе R1 существенно уменьшится и реле К1 отпустит.

Рис. 42. Схема электронного реле

Рис. 43 Печатная плата и монтаж деталей на ней

Изменением напряжения на эмиттере транзистора V2 подстроечным резистором R6 можно регулировать порог срабатывания электронного реле от 9 до 15 В. Диод V4 защищает транзистор V3 от напряжения самоиндукции, возникающего из-за наличия в цепи коллектора индуктивной нагрузки в виде обмотки реле.

Транзистор МП38 можно заменить на МП37, КТ312, КТ315 с любыми буквами; ГТ402Г — любым из серий ГТ402, ГТ403, П213. Вместо диода Д220 подойдет любой диод из серий Д101 — Д106, Д7, Д226, а вместо стабилитрона Д818В — другие стабилитроны серии Д818, а также КС168А, Д814А. Подстроечный резистор R6 — СПО-0,25, постоянные резисторы — МЛТ-0,25. Реле К1 — РЭС-9 (паспорт РС4.524.202).

Детали электронного реле можно смонтировать на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...2 мм (рис. 43).

Примером использования такого электронного реле может быть автоматическое поддержание температуры в аквариуме. Резистор R5 в этом случае нужно заменить терморезистором ММТ-13 сопротивлением 360 Ом и опустить его в воду вертикально так, чтобы вода не касалась выводов терморезистора (можно поместить в пакетик из полиэтиленовой пленки). Нормально разомкнутые контакты реле РЭС-9 соединяют параллельно и включают в цепь питания электронагревателя. При понижении температуры воды сопротивление терморезистора увеличится, что приведет к уменьшению напряжения на эмиттере транзистора V2. Транзисторы V2 и V3 откроются, реле сработает и включит своими контактами электронагреватель.

Порог срабатывания реле устанавливают подстроечным резистором R6.

Точность поддержания температуры будет зависеть от массы воды, мощности электронагревателя и его инерционности и может составлять доли градуса. Нагревателем воды в аквариуме может служить электрическая плитка, осветительная лампа или набор резисторов типа ПЭВ (проволочные остеклованные резисторы). Но в любом варианте общая мощность нагревателя не должна превышать 300 Вт во избежание обгорания контактов реле.

Другой пример применения этого устройства — использование его для контроля разрядки автомобильной аккумуляторной батареи до напряжения 10,5 В. Это бывает нужно для определения емкости батареи или для циклической разрядки и зарядки при восстановлении сульфатированных аккумуляторов. Электронное реле в этом случае подключают к аккумуляторной батарее GB1 (рис. 44) через кнопку S1, зашунтированную контактами К1.1 и К1.2 электромагнитного реле. При нажатии на кнопку S1 «Пуск» реле К1 срабатывает, начинается разрядка батареи GB1 на нагрузку Rн. Когда напряжение на зажимах батареи уменьшится до 10,5 В, реле отпустит и она отключится от нагрузки Rн и электронного реле.

Рис 44. Схема подключения электронного реле к автомату разрядки аккумуляторной батареи

Электронное реле с малым гистерезисом может найти применение и в стабилизаторе напряжения источника питания аппаратуры (рис. 45). Регулирующим устройством в этом случае является лабораторный автотрансформатор Т1, а исполнительным механизмом — реверсивный (т. е. с изменяемым направлением вращения) электродвигатель M1 с редуктором, выходная ось которого жестко соединена с ручкой автотрансформатора. Еще понадобятся два электронных реле (ЭР1 и ЭР2) с разными напряжениями срабатывания. Они питаются от вторичной обмотки трансформатора Т2 через выпрямитель на диодах V1—V4. Электронное реле ЭР1 срабатывает при понижении сетевого напряжения на нагрузке (а значит, и на первичной обмотке трансформатора Т2) до 209 В, а ЭР2 — при повышении напряжения до 231 В. Иначе говоря, электронные реле позволяют следить за,изменением сетевого напряжения на ±5%.

Допустим, напряжение на нагрузке стало меньше минимального значения, т. е. меньше 209 В. В этом случае электромагнитные реле К1 и К2 обесточены, и на обмотки электродвигателя M1 поступает такое напряжение, при котором ось его редуктора поворачивает ручку автотрансформатора в сторону увеличения выходного напряжения. Как только оно достигнет 209 В, сработает реле К1 и напряжение с обмоток электродвигателя будет снято. Аналогично работает устройство и в случае повышения напряжения выше 231 В, но в этом случае электродвигатель будет поворачивать ось автотрансформатора в другую сторону.

Резистор R1 нужен для того, чтобы обеспечить необходимую нагрузку выпрямителю и тем самым уменьшить взаимное влияние электронных реле ЭР1 и ЭР2.

Если его не будет, то напряжение на конденсаторе С1 станет сильно изменяться при срабатываниях и отпусканиях электромагнитных реле, что может привести к дребезгу контактов реле и нарушению функционирования системы регулирования напряжения.

Рис. 45 Схема стабилизатора напряжения

Конденсатор С1 в этом устройстве может быть типов К50-3, К50-6, ЭГЦ; С2 — МБГО, МБГЧ, КБГ-МН. В качестве электродвигателя подойдет реверсивный двигатель с редуктором РД-09 мощностью 10 Вт, номинальным числом оборотов в минуту 1200 и передаточным числом редуктора 137. Трансформатор Т2 — любой понижающий, с напряжением на вторичной обмотке 10...12 В и током нагрузки не менее 300 мА (подойдет, например, выходной трансформатор кадровой развертки телевизоров ТВК-70).

Налаживание такого стабилизатора начинают с установки порогов срабатывания электронных реле в соответствии с допустимыми колебаниями сетевого напряжения (электродвигатель должен быть временно отключен). Затем при подключенном электродвигателе убеждаются в правильном направлении поворота ручки автотрансформатора при понижении или повышении напряжения на нагрузке. Если направление не соответствует, следует поменять местами выводы одной из обмоток электродвигателя.

Пороги срабатывания электронных реле в этом устройстве не следует делать слишком близкими — это может привести к возникновению низкочастотных автоколебаний в системе.

Разумеется, примеры применения электронного реле с малым гистерезисом этим не ограничиваются. Читатели могут самостоятельно разработать и другие устройства на основе этого электронного реле.