relay allo stato solido bistabile

RELAY ALLO STATO SOLIDO BISTABILE
By HeCu2
Dopo aver presentato il progetto “Un relay Bistabile utilizzando solo un
relay e componenti passivi” [No. 3638], gli mmediati costruttivi e attenti
commenti ricevuti mi hanno indotto a sfidare ulteriormente il plauso o la
critica, sviluppando un “solid-state relay” un relè allo stato solido bistabile,
con l’idea, sempre, di utilizzare il minor numero di componenti possibili,
pur garantendone l’affidabilità.
Avendo scelto di controllare la commutazione utilizzando un TRIAC e
non sapendo se il carico sarebbe stato resistivo od induttivo ho previsto
l’uso di un optoisolatore con lo “zero crossing circuit” ossia un circuito
che comanda il triac quando la tensione alternate passa per lo zero, così
da minimizzare gli spikes ossia i disturbi dovuti alla commutazione del
TRIAC che, tra l’altro, vengono tagliati tramite lo “snubber” C3 e R6,
assolutamente necessario per evitare auto inneschi indesiderati, nel
caso si dovessero usare carichi induttivi con triac a tensione di lavoro
più bassa (VDRM = 600 o 400 Vpicco).
Il MOC 3081, 3082 o 3083 – 6 Pins “ZERO - CROSS OPTOISOLATORS
TRIAC DRIVER OUTPUT” ossia un cip con 6 piedini e uscita optoisolata
(>3000volt), adatto a pilotare un TRIAC, fa proprio al caso mio.
Il comando avviene alimentando l’opto (pins 1 e 2) del:
MOC 3081 con una corrente I > 15mA (I Max < 60 mA impulsivi)
MOC 3082 con una corrente I > 10mA (I Max < 60 mA impulsivi)
MOC 3083 con una corrente I > 5mA (I Max < 60 mA impulsivi).
Il Triac FKPF12N80
ha un case TO-220F,
I = 12A RMS.
VDRM = 800 Vpicco
( massima tensione
di picco applicabile
tra A1 e A2 quando
il TRIAC è spento,
senza che questo
si inneschi ).
Non resta adesso che realizzare il bistabile, comandato da uno o più
pulsanti.
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By HeCu2
PRIMA SOLUZIONE: [ MOC 3081 ]
In serie all’opto del MOC (pin 1 e 2) vi è:
A. un led D1che, in questa prima soluzione, può essere tolto nel caso non
si voglia l’ indicazione dello stato ON del bistabile.
B. una resistenza, la R4 prevista per limitare la corrente negli opto.
- La 270 Ω è stata calcolata così (9 Vcc– 4V /18mA= 277 Ω).
- Con 12 Vcc avrei trovato 8/ 18mA = 444 Ω ed avrei provato
con una 470 Ω (17mA).
La R4 potrà essere sperimentalmente aumentata per diminuire
l’assorbimento del circuito, controllando che vi sia, comunque, uno
stabile funzionamento alla tensione minima desiderata.
All’inserzione
dell’alimentazione:
La R1 porta a livello
alto l’ingresso I1
dell’inverter OP1
che manterrà basso
l’ingresso I2 già
tenuto basso dalla
C2 scarica.
C1 resterà scarico.
D1 e l’opto del MOC
resteranno spenti.
1. Premendo P1 l’ingresso I1, viene forzato a livello basso da C1 scarico,
OP1 porterà alto l’ingresso I2 di OP2 che, tramite la R2, manterrà basso
l’ingresso I1 anche al rilascio del pulsante, caricherà C2 e poi, tramite la
R3, caricherà anche il condensatore C1 in un tempo T  R x C = 0.3s.
2. L’uscita alta dell’ OP1 innescherà gli opto portando il TRIAC nello stato ON.
3. Premendo P1 nuovamente C1, adesso carico, porterà l’uscita dell’ OP1
allo stato alto iniziale (OFF) spegnendo gli opto ed anche il TRIAC.
Utilizzando il CMOS CD4069, (14 pins) per poter avere una corrente
sufficiente (15 mA) a pilotare specialmente il MOC3081(credo sia il più a
buon mercato), cinque dei sei inverter dovranno essere messi in parallelo
(OP1) per avere una corrente sufficente a portare in conduzione il LED.
L’ ICL7667 e L’ MC34151 sono dei “Dual Power MOSFET Driver” che oltre
ad avere un case 8 pins non hanno problemi di corrente.
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By HeCu2
SECONDA SOLUZIONE::
Il BC 307 (PNP) oltre ad essere usato come invertente svolge anche la
funzione di generatore di corrente costante limitando la corrente a circa
20 mA, indipendentemente dalla tensione di alimentazione. Con 120 Ω
si limiterebbe la corrente a (0.8V / 120 Ω) circa 7 mA
All’accensione C2, scarico, tiene interdetto il BC237 (NPN), il quale non
conducendo tiene interdetto il BC307 (PNP) che non alimentando
positivamente i LEDs lascira spento il TRIAC ( posizione OFF).
La tensione positive presente sul collettore del BC237 interdetto, tramite
la R3, caricherà in circa 0.3s il condensatore ceramico C1.
Pemendo P1 la tensione positiva presente in C1 porterà in conduzione i
due led; L1 e quello del MOC.
La caduta di tensione (circa +1.3 volt) sul led del MOC, tramite la R2,
farà condurre il BC 237 che a sua volta, porterà in conduzione il BC307
polarizzando negativamente con la R1 la sua base. Questo andando in
conduzione manterrà alimentati i due LED, ed in conduzione il BC237
fino a quando, premendo successivamente P1, quando il condensatore
si sarà scaricato (i soliti 0.3s) non si ritornerà nella posizione OFF
iniziale e cosi via.
Nota: Nel caso la caduta di tensione sul led del MOC non sia sufficiente
(1.3V ) un diodo (tratteggiato D3) potrà essere inserito tre i due led.