¿Cuál es la forma más económica de accionar un conjunto de relés de enclavamiento de una sola bobina?

Question

Please read the question to the end. The answer to this question may be non-trivial.

Sustituir varios relés de enclavamiento de 2 bobinas por relés de enclavamiento de una bobina para ahorrar espacio en la placa. El problema: los relés de una sola bobina son mucho más problemáticos de manejar con el requisito de inversión de corriente.

En la actualidad, los interruptores de lado bajo, como las matrices darlington o los mosfets, hacen el trabajo y cuestan centavos. Aquí están las soluciones comunes que he pensado que no funcionan en nuestro caso :

1. Un conjunto de puentes h : Demasiado caro y no hay suficiente espacio en el tablero de pbc.

2. El método que se muestra en la imagen siguiente ( de Maxim ) por cada relé accionado por dos interruptores del lado bajo: El voltaje de la bobina del relé está cerca de Vcc (3V), lo que produce valores de R bajos y un consumo total de corriente superior al que puede proporcionar el PS.

3. Condensador Accionamiento de carga y descarga : Este método requiere grandes condensadores que son físicamente demasiado grandes para encajar en la caja (anula el propósito de usar relés de una sola bobina).

4. Un conjunto de interruptores analógicos (uno por bobina como interruptor de encendido/apagado y dos para invertir Vcc y Gnd y invertir el polo): Esto podría funcionar, sin embargo, los interruptores analógicos con baja resistencia de encendido son caros en comparación con los interruptores mosfet o bjt de lado bajo.

¿Qué otras soluciones se recomiendan en este caso?

Answer 1

Alguien preguntó una q uestiones sobre un circuito misterioso aquí hace un tiempo, que llevó a un una manera muy inteligente a un relé de enclavamiento de una bobina con una línea IO.

la resistencia de 100Ω es la bobina del relé. Tenga en cuenta que tendrá que dimensionar el condensador (220 uF en la imagen) para conducir adecuadamente su bobina de relé, y debe probar el circuito con un relé bastante desgastado, en caso de que la corriente de la bobina requerida aumente a medida que el relé envejece.

La imagen es un enlace a una simulación del circuito.

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Por cierto, creo que las limitaciones de diseño que has esbozado en la pregunta son un poco ridículas. Has descartado prácticamente todas las formas que hay de manejar relés.

1. Un conjunto de puentes en h : Demasiado caro y no hay suficiente espacio en el tablero de pbc.

   ¿No puedes permitirte 4 BJT baratos? ¿Cómo puedes permitirte los relés? Sabes que no necesitas comprar circuitos integrados preconstruidos para esto, ¿verdad?
   Como realmente no necesitas mucha ganancia de corriente, siempre puedes construir tu propio puente h usando dos transistores NPN, y dos transistores PNP. Parece que, por alguna razón, sólo estás mirando los circuitos integrados.

   Además, parece que realmente No he hecho muchas compras en esta zona. Se pueden comprar circuitos integrados de puente H de baja potencia por ridículamente precios bajos. Por ejemplo, el LV8548MC-AH es un doble h-brige driver IC por 1,41 dólares cada uno en solo cantidades. El MPC17C724 es similar, y es $1.15 en cantidades individuales (aunque un paquete algo menos fácil de montar).
   Cada uno de estos dispositivos podría accionar dos relés.

   Si estás realmente, REALMENTE limitado por el precio, hay alternativas incluso más baratas de China, pero en ese caso, ¿por qué estás usando relés de enclavamiento caros?

2. El método que se muestra en la imagen siguiente ( de Maxim ) por cada relé accionado por dos interruptores del lado bajo: El voltaje de la bobina del relé está cerca de Vcc (3V), lo que produce valores de R bajos y un consumo total de corriente superior al que puede proporcionar el PS.

   Esto parece una forma muy tonta de manejar los relés. La única razón que puedo ver para hacer esto es si usted tiene que utilizar un demultiplexor para conducir los relés, y por lo tanto sólo puede establecer una línea IO baja a la vez.

3. Condensador Accionamiento de carga y descarga : Este método requiere grandes condensadores que son físicamente demasiado grandes para encajar en la caja (anula el propósito de usar relés de una sola bobina).

   ¿Cómo de pequeños son tus relés? He buscado bastante relés de enclavamiento y no creo haber visto ninguno que tenga un tamaño similar al de los condensadores de bajo voltaje de gran valor a un precio razonable.

4. Un conjunto de interruptores analógicos (uno por bobina como interruptor de encendido/apagado y dos para alternar Vcc y Gnd y revertir el polo): Esto podría funcionar, sin embargo, los interruptores analógicos con baja resistencia de encendido son caros en comparación con los interruptores mosfet o bjt de lado bajo.

   Esto va a ser MUCHO más caro que la opción del puente H, y ofrecerá beneficios insignificantes.

Answer 2

Un enfoque sería controlar N relés utilizando N+1 medios puentes H. Uno de ellos se conecta a un cable que es común a todos los relés, y los otros se conectan a un relé cada uno. Una variación de esto sería organizar los relés en una matriz, con un controlador de medio H para cada fila o columna (la solución de N+1 medios puentes es simplemente una matriz 1xN). Una advertencia de este enfoque es que otros relés, especialmente los de la misma fila o columna que los relés accionados, pueden recibir una fracción sustancial de la tensión de accionamiento. En una matriz NxN, la fracción de tensión será (N-1)/(2N-1), que sería 1/3 para una matriz 2x2, 2/5 para una matriz 3x3, y se acercaría al 50% a medida que la matriz fuera más grande. Para una matriz no cuadrada, las cosas serían peores.

Si puede estar seguro de que los relés no se dispararán a menos que reciban más de la mitad de la tensión nominal del accionamiento, un enfoque de matriz cuadrada podría funcionar. Incluso los relés que no se disparan absorberían una corriente significativa (a medida que la matriz se hace más grande, la tensión a través de los relés en la misma fila y columna que la fila accionada se acercaría a la mitad de la tensión de accionamiento, por lo que hay que calcular la corriente de forma similar); si se utiliza una matriz de 8x8, la corriente total absorbida por los relés accionados inadvertidamente sería aproximadamente 7 veces la corriente que va al relé accionado deliberadamente. No es muy bueno, pero ser capaz de manejar 64 relés con 16 controladores de medio puente podría valer la pena.

Answer 3

Este es un tema antiguo, pero espero que mi respuesta siga siendo útil.

El siguiente esquema muestra cómo accionar un relé de enclavamiento de una sola bobina desde un solo pin lógico, siempre que haya una fuente de alimentación simétrica para los relés. No sé si el cartel original podría disponer de dicha fuente, pero si es así, el circuito puede construirse de forma muy barata.

El circuito puede adaptarse a las circunstancias seleccionando los valores adecuados para las resistencias y los condensadores, en función de la tensión lógica, la corriente disponible de la salida lógica, la tensión de la bobina del relé y la duración requerida del impulso. R1 y C1 determinan la duración del impulso, mientras que R2 determina la corriente de accionamiento de la base para Q1 o Q2.

La tensión del relé y la tensión de la lógica pueden elegirse independientemente, los 12V para la bobina que he mostrado son sólo un ejemplo. Además, el potencial de tierra para la lógica y para el relé puede diferir en cierta medida.

Los transistores se desconectarán con relativa lentitud, por lo que es muy probable que no sean necesarios los diodos de libre circulación para la bobina. Comprueba el circuito con el relé real para determinar la forma del pulso resultante.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 4

El número 2, en mi opinión, es el camino a seguir. Cuando dices que estás bastante limitado en el lado de la fuente de alimentación, quizás podrías añadir una resistencia en serie después de la fuente de alimentación, para no cargarla demasiado. Esto, por supuesto, requeriría colocar una capacitancia bastante grande después de la resistencia.

Por favor, perdona el esquema de arte ascii, CircuitLab no funciona como se espera digamos...

V+ ---\/\/\------ To Relays
               |
              ___
              ---
               |
              GND

Dices que también estás limitado en cuanto al tamaño del dispositivo. El condensador no tiene que tener gazillones de Faradios, unos cientos de micro bastarían en mi opinión. ¿Qué tamaño tienen estos relés / Cuánta corriente necesitan para engancharse?

Answer 5

Similar a su opción 4:

Mira un TS3A5223RSWR Interruptor analógico bidireccional SPDT doble de 0,45Ω de TI:

Este dispositivo funciona con tensiones de alimentación de hasta 3,6V. Tenga en cuenta que la corriente continua máxima es de +- 300mA y que VIN-MAX es de 4,3V (valores máximos absolutos)

Conéctalo como un puente H: Conecta la bobina a los pines COM1 y COM2. Conecta NC1 y NC2 a la alimentación positiva de la bobina (mediante una resistencia limitadora de corriente si es necesario). Conecta NO1 y NO2 a GND. Utiliza la tabla de verdad de la hoja de datos para controlar la dirección y el encendido/apagado (probablemente utilizando la lógica de 3,3V).

Si deseas controlar la dirección con una sola E/S, podrías conectar NC1 y NO2 a la alimentación de tu bobina positiva (mediante una resistencia limitadora de corriente si es necesario) con NC2 y NO1 conectados a GND. A continuación, se vincularía SEL1 a SEL2 y se conectaría esto a su E/S. Con este método, tendrías que controlar el ON/OFF con otro dispositivo (posiblemente un único dispositivo para todas las bobinas).

Tenga en cuenta que este dispositivo cuenta con rotura antes de la fabricación, por lo que los disparos no son un problema.

Al estar en un diminuto encapsulado QFN-10 de 1,8 x 1,4 mm, resulta muy económico en términos de espacio. A 0,213 dólares (precio de 1000 unidades - Avnet - 18/11/2013), no es excesivamente caro.

Ten en cuenta que, al estar conmutando las bobinas, deberás sujetar la tensión de cada extremo de las bobinas a la alimentación y a GND (DC común). Aunque los pines están protegidos contra ESD, la hoja de datos menciona que no se debe confiar en eso para condiciones normales más allá de las clasificaciones máximas absolutas.