¿Cuál es la forma más económica de manejar una serie de relés de bloqueo de bobina única?

Un enfoque sería controlar los relés N usando N + 1 half-H-bridges. 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 media H para cada fila o columna (la solución N + 1-half-bridge es simplemente una matriz 1xN). Una advertencia con este enfoque es que otros relés, especialmente aquellos en la misma fila o columna que los relés activados, pueden recibir una fracción sustancial del voltaje del variador. En una matriz NxN, la fracción de voltaje será (N-1) / (2N-1), que sería 1/3 para una matriz 2x2, 2/5 para una matriz 3x3, y se acercaría al 50% como matriz. más grande. Para una matriz no cuadrada, las cosas serían peores.

Si puede estar seguro de que los relés no dispararán a menos que reciban más de la mitad de la tensión nominal del variador, un enfoque de matriz cuadrada podría funcionar. Incluso los relés que no disparan podrían engullir una corriente significativa (a medida que la matriz aumenta de tamaño, el voltaje a través de los relés en la misma fila y columna a medida que la fila accionada se aproxima a la mitad del voltaje del variador, entonces la corriente es similar) si se usara una matriz de 8x8, la corriente total engullida por los relés activados inadvertidamente sería aproximadamente 7 veces la corriente que va a la corriente impulsada deliberadamente. No es genial, pero ser capaz de manejar 64 relés con 16 controladores de medio puente puede valer la pena.

Alguien preguntó aq consulta sobre un circuito de misterio aquí hace un tiempo, lo que lleva a una muy bien, muy inteligente para el relé de enclavamiento de una sola bobina con una línea IO.

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

La imagen es un enlace a una simulación del circuito.

FWIW, creo que sus limitaciones de diseño, tal como lo ha descrito en la pregunta, son un poco ridículas. Usted prácticamente ha descartado todas las formas en que hay que conducir los relés.

1. Un conjunto de puentes en H: demasiado caro y no hay suficiente espacio en la placa de la pbc.

     

   ¿No puedes pagar 4 BJT baratos? ¿Cómo puede permitirse los relés? Usted sabe que no necesita comprar circuitos integrados precompilados para esto, ¿verdad?
     Como realmente no necesita mucha ganancia actual, siempre puede construir su propio puente H utilizando dos transistores NPN y dos transistores PNP. Parece que solo estás mirando ICs por alguna razón.

        

   Además, parece que realmente no has hecho muchas compras en esta área. Puede comprar circuitos integrados de puente H integrados de baja potencia a precios bajos ridículamente . Por ejemplo, LV8548MC-AH es un < strong> dual h-brige driver IC por $ 1.41 cada uno en cantidades sencillas . El MPC17C724 es similar, y está $ 1.15 en Cantidades individuales (aunque un paquete un poco menos fácil de ensamblar).
     Cada uno de estos dispositivos podría manejar dos relés.

        

   Si está realmente, REALMENTE restringido el precio, hay alternativas incluso más baratas que las de China, pero en ese caso, ¿por qué utiliza costosos relés de enclavamiento?

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

     

   Esto parece una forma realmente tonta de conducir los relés. La única razón que puedo ver para hacer esto es si tiene que usar un demultiplexador para controlar los relés y, por lo tanto, solo puede establecer una línea IO baja por vez.

3. Unidad de carga y descarga del capacitor : este método requiere que los condensadores grandes sean físicamente demasiado grandes para que quepan en la caja (anula el propósito de usar relés de bobina simple).

     

   ¿Qué tan pequeños son tus relés? He comprado un poco para los relés de enganche, y no creo haber visto ninguno que tenga un tamaño similar a los condensadores de bajo voltaje de gran valor a precios razonables.

4. Un conjunto de conmutadores analógicos (uno por bobina como interruptor de encendido / apagado y dos para voltear Vcc y Gnd y pol de inversión): esto podría funcionar, sin embargo, los interruptores analógicos con baja resistencia de encendido son caro en comparación con los conmutadores mosfet o bjt del lado bajo.

     

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

El número 2, en mi opinión, es el camino a seguir. Cuando dice que está bastante limitado en el lado de la fuente de alimentación, quizás podría agregar una resistencia en serie después de la fuente de alimentación, para que no la cargue demasiado. Esto, por supuesto, requeriría que se coloque una capacitancia bastante grande después de la resistencia.

Por favor, perdona el esquema artístico de ascii, CircuitLab no funciona como se esperaba, digamos ...

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

Estás diciendo que también estás limitado en cuanto al tamaño del dispositivo. El condensador no tiene que tener gacela Farads, unos pocos cientos de micrófonos lo harían en mi opinión. ¿Cuán grandes son estos relés / cuánta corriente necesitan para engancharse?

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

El siguiente esquema muestra cómo controlar un relé de retención de una sola bobina desde un pin lógico, siempre que haya una fuente de alimentación simétrica para los relés. No sé si tal suministro podría estar disponible en el póster original, pero si es así, el circuito se puede construir de manera muy económica.

El circuito puede adaptarse a las circunstancias seleccionando los valores apropiados para las resistencias y los condensadores, dependiendo de la tensión lógica, la corriente disponible de la salida lógica, la tensión de la bobina del relé y la duración requerida del pulso. R1 & C1 determina la duración del pulso, mientras que R2 determina la corriente de la unidad base para Q1 o Q2.

El voltaje de relé y el voltaje lógico se pueden elegir de forma independiente, el 12V para la bobina que he mostrado es solo un ejemplo. Además, el potencial de tierra para la lógica y para el relé puede diferir en cierta medida.

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

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Similar a tu opción 4:

Mire un TS3A5223RSWR 0.45Ω SPDT Dual Analógico Interruptor Analógico de TI:

Este dispositivo funcionará con voltajes de suministro de hasta 3.6V. Tenga en cuenta que la corriente CC máxima es de + - 300mA y VIN-MAX es de 4.3V (Clasificación máxima absoluta)

Cableelo como un puente en H: conecte la bobina a través de los pines COM1 y COM2. Conecte NC1 y NC2 a su suministro de bobina positiva (a través de la resistencia limitadora de corriente si es necesario). Conecte NO1 y NO2 a GND. Use la tabla de verdad en la hoja de datos para controlar la dirección y el ENCENDIDO / APAGADO (probablemente usando una lógica de 3.3 V).

Si desea controlar la dirección con una sola E / S, puede conectar NC1 y NO2 a su suministro de bobina positiva (a través de una resistencia limitadora de corriente si es necesario) con NC2 y NO1 conectados a GND. Luego vincularía SEL1 a SEL2 y conectaría esto a su E / S. Con este método, necesitaría controlar ON / OFF con otro dispositivo (posiblemente un solo dispositivo para todas las bobinas).

Tenga en cuenta que las características de este dispositivo se interrumpen antes de que el disparo no sea un problema.

Al estar en un pequeño paquete QFN-10 de 1.8 x 1.4 mm, es muy económico en términos de espacio. A $ 0.213 (dólares estadounidenses, precio por 1000 piezas - Avnet - 18/11/2013), no es demasiado caro.

Tenga en cuenta que, dado que está cambiando las bobinas, debe fijar la tensión en cada extremo de las bobinas a la fuente y a la GND (DC común). Aunque los pines están protegidos contra ESD, la hoja de datos menciona que no debe confiar en eso para condiciones normales más allá de las calificaciones máximas absolutas.

El problema con la solución resistiva es que el interruptor hunde la corriente tanto de la bobina del relé como de la resistencia a + V.

Si esa resistencia se pudiera disponer para aumentar cuando se cierra el interruptor, se podría eliminar el exceso de corriente. O si la resistencia era inicialmente alta y la opuesta se podía arreglar para disminuir. Quizás algo como esto ...

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Me doy cuenta de que esto equivale a un puente H con lógica de unidad simplificada, pero dada una opción de transistor adecuada, no veo cómo podría llamarlo grande o costoso. ¿Quizás solo necesite un nombre diferente?

(EDITAR: diodos de protección añadidos)

Para una solución de puente H que solo requiere una potencia de salida moderada, algo así como la serie de lógica básica TI ABT o ACT puede manejar aproximadamente 5V y +/- 30 mA. Muy barato y compacto. Un poco más caro, pero la serie TCA de expansores IO también puede hacer el mismo trabajo.