Trefwoorden

 

relais

schakeling

berekening

werking

Bistabiel relais

 

 

 

Inleiding

 

Soms komt het voor dat we op een bepaalde plaats in een schakeling functie willen schakelen met een impuls drukker, die kan worden ge-reset met een andere impuls drukker. Denk hierbij aan eindschakelaars bij een bewegend systeem, een schakelklok etc. In het algemeen grijpen we dan meteen naar logische blokjes omdat dergelijke 'flip flop' functies daar ruim voorhanden zijn. Dergelijke functies vragen meestal een aparte voedingsspanning die niet altijd voorhanden is en bovendien moeten deze schakelingen vaak gevolgd worden door meer of minder zware schakeltransistoren omdat de logica meestal niet meteen de gevraagde stroom kan leveren.

 

De bi-stabiele functie kan echter ook zonder 'actieve elementen' worden gerealiseerd, waarbij we gebruik maken van het feit dat een relais een magnetisch circuit bevat, waarvan de magnetische weerstand verschillend is in de geopende en gesloten toestand. Hierdoor ontstaat een verschil in de benodigde energie voor het opkomen van het relais t.o.v. het afval moment. Dit verschijnsel noemen we hysteresis en vertoont zich in de vorm van een wat hogere spanning om het relais aan te schakelen en een wat lagere om het weer te doen afvallen. Hiervan maken we gebruik in de navolgende schakeling.

 

 

Het relais

 

Allereerst bepalen we de magnetische eigenschappen van het relais, omdat hierop de schakeling zal worden gebaseerd.

 

De aanschakelspanning

We bepalen eerst de inschakelspanning, door het relais aan te sluiten op een variabel voedingsapparaat, dat op een zo laag mogelijk spanning staat ingesteld. We draaien nu de spanning heel langzaam omhoog, totdat het relais omschakelt. De spanning waarbij dit gebeurt noemen we Va

 

De uitschakelspanning

We draaien nu de spanning weer heel langzaam omlaag, totdat het relais weer afvalt. Deze spanning is Vc

 

De  houdspanning

We bepalen nu de grootheid Vh = (Va + Vc) / 2, en noemen dit de 'houd' waarde.

 

De nominale spoelspanning

De nominale spoelspanning, Vs, staat meestal aangegeven op het relais. Indien deze ontbreekt bepalen we

Vs = 1,5 x Va

 

De spoelweerstand

De spoelweerstand bepalen we met een Ohm-meter. De waarde noemen we R.

 

 

De schakeling

 

De schakeling van het bistabiele relais vinden we in de navolgende figuur. De waarde van de componenten bepalen we aan de hand van de gevonden waarden uit de metingen aan het relais. 

 

 

 

 

 

De berekening

 

 

De voedingsspanning waarop de schakeling veilig kan werken wordt:

De weerstand R1 wordt gelijk aan:

Het vermogen van R1 wordt groter of gelijk aan: 

De weerstand R2 wordt gelijk aan:

Het vermogen van R2 wordt groter of gelijk aan: 

De weerstanden R3 worden gelijk aan:

Het vermogen dat in R3 wordt ontwikkeld is erg klein en hoeven we niet apart te berekenen.

De (elektrolytische) condensatoren C (in μF!) worden elk gelijk aan:

De werkspanning van de condensatoren wordt groter of gelijk aan:                                   

 

 

 

Vb = 2 x Vs

R1 = R

P1 = (Vh)2 / R

R2 = 2 x R x (Vs - Vh) / Vh

P2 = 2 x Vh x (Vs - Vh) / R

R3 = 200 x R

 

 

C = 14000 / R

V = 2 x Vb / 3

 

 

De werking

 

De werking van de schakeling is als volgt.

Als de voedingsspanning wordt aangeschakeld, blijft het relais in de uitgeschakelde toestand. Als er een impuls wordt gegeven met de drukknop K1, komt het relais op; als vervolgens een impuls wordt gegeven met drukknop K2, valt het relais weer af.

Een impuls moet minimaal 20 msec. duren (voldoende voor het traagste relais) maar mag ook langer. De impuls met K1 moet weg zijn als impuls met K2 komt, en omgekeerd.

 

Bob J. van Donselaar, on9cvd@veron.nl