Иногда может потребоваться группа переключателей, в которой при активации любого переключателя происходит выключение ранее активного переключателя. В этой статье предлагается реализация такой функции с помощью реле.
Эта функция «один из всех» часто реализуется в механических переключателях, в которых для включения и выключения контактных групп используется исполнительный механизм (подвижная планка возвратного механизма). При нажатии любого переключателя эта планка сначала отключает все переключатели, а затем активируется нажатый.
Эти переключатели имеют фиксированное и ограниченное количество положений, и их может понадобиться больше или меньше. Используя схему, приведенную на Рисунке 1, можно сделать собственный переключатель «один из всех». Контакты CG2 всех реле служат для управления внешними устройствами, а контакты CG1 являются частью схемы коммутации.
 |
|
| Рисунок 1. | Переключателем «один из всех» управляет источник тока. |
Электромагнитное реле включается, когда ток в катушке превышает значение, называемое током срабатывания. Оно выключается, когда его ток падает ниже тока отпускания.
Основу схемы составляет источник тока, а не напряжения. Он обеспечивает ток, равный току срабатывания любого реле, используемого в переключателе (или немного превышающий его).
Стабилитрон, резисторы R1-R3 и транзистор T1 образуют источник тока, величина тока которого IRELAY определяется следующей формулой:
где
VZEN – напряжение стабилитрона,
RI + RII = R2.
Для приведенной схемы IRELAY регулируется от 17 до 55 мА. Его величину следует выбирать равной (или чуть большей) току срабатывания любого реле, используемого в переключателе, но меньшей, чем двукратное значение тока срабатывания. Скорректировать ток источника в соответствии с указанными требованиями нетрудно.
При включении питания все реле выключены, и ток источника отсутствует.
При нажатии, например, кнопки SW1, Реле 1 включается, поскольку его катушка подключена непосредственно к источнику тока. Контактная группа CG1 Реле 1 обеспечивает самоблокировку реле. При отпускании SW1 резистор R4 соединяется последовательно с катушкой реле. Но это не изменяет величины тока, протекающего через реле, так как напряжение питания схемы 15 В-30 В значительно больше напряжения реле (5 В).
При нажатии, например, кнопки SW2 ток, отдаваемый источником тока, теперь разделяется на два направления:
- в Реле 1 с последовательным резистором R4,
- в Реле 2,
и для одновременного управления двумя реле тока недостаточно. Если сопротивление R4 достаточно велико, ток через Реле 1 становится меньше его значения отпускания, и оно выключается. Теперь единственной цепью прохождения тока источника становится Реле 2, и оно включается.
Для упрощения вычислений выберем все реле одного типа и рассчитаем значения сопротивлений R4, R5 и т. д. Формулы для токов Реле 1 и Реле 2 имеют следующий вид:
 |
(1) |
где
i1 – ток, протекающий через катушку Реле 1,
i2 – ток, протекающий через катушку Реле 2,
r1, r2 – сопротивления катушек Реле 1 и Реле 2,
ION – ток срабатывания реле.
Разумеется, отношение токов Реле 1 и Реле 2 обратно пропорционально полному сопротивлению каждой ветви, т. е.,
 |
(2) |
Это дает основу для анализа схемы:
Случай 1: Реле 1 включено. Тогда в соответствии с формулой (1) i1 = ION; i2 = 0. Реле 1 включено, и оно потребляет весь ток, отдаваемый источником тока. Реле 2 выключено.
Случай 2: Включение Реле 2 при включенном Реле 1.
Предположим, что все реле одинаковы (хотя это не обязательно). Это дает следующие формулы (r1 = r2 = r, R4 = R5 = R):
 |
(3) |
 |
(4) |
где IOFF – ток отпускания реле.
Из неравенства (3) получаем
 |
(5) |
Например, герконовое реле EDR202A0500 производства компании ECE рассчитано на номинальное напряжение 5 В постоянного тока, имеет ток срабатывания, равный 27 мА, и ток отпускания, равный 6 мА. Сопротивление катушки составляет 140 Ом.
Подставляя эти значения в (5), получаем
Выбираем R = 430 Ом.
Проверим результаты расчетов. Из (3) получаем
(этого достаточно для выключения реле).
Из (4) получаем
(этого недостаточно для включения реле).
Мы получили значения, подтверждающие правильность наших расчетов.
Предложенная схема имеет свои недостатки:
- При последовательном соединении катушки реле с резистором достаточно большого сопротивления для обеспечения работы источника тока необходимо использовать высокое напряжение питания схемы (15 В-30 В).
- Необходимо использовать реле, имеющие как можно более низкое номинальное рабочее напряжение, например 5 В.
