Relé s ekonomickým provozem

Klasické mechanické relé má stále nezastupitelnou úlohu v elektronických obvodech. I když je v současné době k dispozici dostatečný sortiment silových polovodičových spínačů i galvanicky oddělujících součástek (optrony) , relé najdeme i v nejmodernějších konstrukcích, především ve funkci výstupních akčních členů. Svědčí o tom i neustále se rozšiřující nabídka výrobců těchto součástí. Prakticky nulový úbytek na spínacím kontaktu, velká přetížitelnost, neustále se zmenšující rozměry a ovládací příkon spolu s moderními technologiemi zvětšující spolehlivost a dobu života řadí mechanické relé k často používaným konstrukčním dílům.

V rámci úspor energie vyvstává u relé především otázka jeho vlastní spotřeby., která zvětšuje nežádoucím způsobem spotřebu celého zařízení, především v zařízeních s obvody CMOS či HCMOS – u nich spotřeba relé bývá řádově větší než spotřeba celého obvodu.

Již delší čas používám obvod, který za cenu několika přidaných vnějších součástí výrazně zmenšuje spotřebu relé. Je při tom využívám známí poznatek, že napětí, při němž relé přitáhne, je většinou značně větší než napětí při kterém relé odpadá. Princip zmenšení příkonu relé je jednoduchý – bude-li v zápětí po přítahu kotvy relé proud cívkou zmenšen kousek nad velikost potřebnou k odpadu, značně se sníží odběr a tím i příkon relé.

Schéma zapojení relé v ekonomickém provozu je uvedeno zde na obrázku. Obvod pracuje tak, že po připojení napájecího napětí se začne nabíjet kondenzátor C proudem, který protéká obvodem báze tranzistoru T. Tímto proudem se tranzistor otevře a relé přitáhne. Během krátké doby, jejíž velikost je dána časovou konstantou článku RC (R1×C), se přestane kondenzátor nabíjet a tranzistor se uzavře. Od tohoto okamžiku je cívka relé napájena pouze přes rezistor R3, který omezí proud.
Odpor R3, omezujícího proud, lze snadno vypočítat za vztahu:

U_nap – napětí napájecího zdroje
U_od, I_od – napětí, proud při odpadu kotvy

Číslice 1 až 3, která se připočítává k napájecímu napětí, zvětšuje jistotu, že relé zůstane přitaženo i při kolísání napětí U_nap; čím vyšší číslo, tím větší jistota, ale taky spotřeba

Pro ilustraci uvedu příklad se známým relé LUN, 24V. U tohoto relé jsem naměřil:

            Napětí přítahu 13V,
            Proud přítahu 13,2mA,
            Napětí při odpadu 5,1V,
            Proud při odpadu 5mA.