Заметки по электронике, музыке и переводы.


Bypass на поляризованном реле

16 Nov 2018


Идея делать bypass на реле далеко не нова, есть специальные сигнальные миниатюрные реле, которые переключаются быстро без щелчков, не требовательные к минимальному напряжению на контактах. Да и потребление их минимально.
Но меня заинтересовал именно вариант с поляризованным реле или, как ещё ео называют, бистабильным.

Что это такое?

Если вы ещё не сталкивались с поляризованными реле, то стоит пояснить.
Обычные, не поляризованные (моностабильные) реле работают по принципу: подал напряжение - сработало, убрал - отключилось. Таким образом, для поддержания в замкнутом состоянии необходимо постоянно его запитывать.
Поляризованные (бистабильные) же так названы именно из-за своей особенности: подал напряжение - сработало, убрал - ничего не отключилось. Чтобы отключить (сменить состояние), надо подать напряжение обратной полярности. Здесь мы можем экономить на питании, подавая только импульсы нужной полярности для переключения.

Драйвер

Чтобы управлять реле, надо поставить драйвер. Обычно это транзистор, например MOSFET с низким сопротивлением исток-сток. В нашем варианте их понадобится два.
Соединим сток каждого на питание через резистор, а между ними подключим обмотку реле. В моей реализации стоит запастись напряжением. Например, для реле на 3 вольта удобно пользоваться 9 вольт напряжением (или наоборот, что актуально для педалек). Рассчитаем эти резисторы на примере реле IM41.

  • Падение напряжения на резисторе: Uр = U - Ur = 9в - 3в = 6в.
  • Рабочий ток Iр = Ur / Rr = 3в / 90Ом = 33мА.
  • Гасящее сопротивление R = Uр / Iр = 6в / 33мА = 180Ом. Очень хорошо - этот резистор попадает в ряд E12.
    Таким образом, если мы откроем один из транзисторов, то реле переключится. Если открыть оба - просто будет течь ток, так что начальное состояние должно быть закрытое, то есть затвор посажен на землю.

Управление

Открывать транзисторы мы будем короткими импульсами.
В голову сразу же пришла идея сделать дифференциаторы. Если взять прямоугольный сигнал и продифференцировать его, то на выходе получим экспоненциально спадающий сигнал. Вполне себе импульсы.
Отфильтровать положительный труда не составит: ставим диод анодом к нему, и получаем только положительные импульсы.
С отрицательными поступаем чуть хитрее. Дифференциатор строим с привязкой не к земле, а к напряжению питания. Диод разворачиваем. Получается, на выходе будет напряжение питания с выбросами (ну почти) до земли. Если его инвертировать, то итого мы имеем два импульсных сигнала с привязкой к земле.
Для более крутых фронтов надо бы ещё по транзистору поставить на каждый сигнал, но работает и так.

Управляющий сигнал

Теперь самое простое: надо подать на вход дифференциатора прямоугольный сигнал.
Проще всего это сделать кнопкой с фиксацией. Она будет переключать между землёй и питанием.
Но что, если мы хотим без фиксации? D-триггер наш друг. Так же ему можно задать начальное состояние S входом (поставив на него RC цепочку), но придётся постараться с дребезгом контактов.
Ещё один интересный вариант я расскажу в рамках новой ревизии педали “DriveIt!”, где я применил такую схему (даже два раза).

Схема

  • /img/schematic/switch_schematic.png
    Cхема

  • Всё приведённое выше я отразил на схеме. К разъёму X3 подключается земля, к X1 питание 9В. Управление осуществляется через X2.
    Обратите внимание на VT3, затвор которого сидит на замле, запирая его. В то же время затвор VT1 подтянут к питанию, что открывает его и садит затвор VT2 на землю. В таком (изначальном) состоянии ток через VT2 и VT3 не течёт, что минимизирует потребление.
    Схема рассчитана на питание 9 вольт и реле IM41GR (последние две буквы обозначают корпус).