protection bobine relais

[invitea924d4e7]

Bonjour,

je compte utiliser un relais 12V dont vous trouvez le datasheet ci-dessous
http://www.leachintl2.com/english/e...rties/USGP2.pdf
dans des conditions un peu limite ( courant pouvant dépasser un peu les 2 ampères sous 11 V )
Pour éviter les surtensions lié au courant d'extrarupture de la bobine du relais, le constructeur passe en revue les différentes possibilités :
1) résistance
2) capacité + résistance
3) diode
4) diode + résistance
5) diode + diode zener
Si j'ai bien compris les explications en anglais, la meilleure solution correspond à l'utilisation d'un montage associant
diode + diode zener
car cela permet d'évacuer l'énergie sans augmenter le temps de commutation du relais ( ce qui risque de favoriser la production d'arcs et de réduire sa durée de vie )
Le constructeur ne fournit pas de schéma associé a ses explications et je me demande
a) comment la zener doit être insérée dans le montage par rapport à la diode de "roue libre" classique ?
b) quelle valeur de zener choisir ( tension et puissance dissipée ) ?

D'avance merci pour votre aide

@+

Gummybear
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[invite473abd71]

Bonsoir,

la plupart du temps, une simple diode de la série 1N400X montée en paralèlle à la bobine du relais suffit. Maintenant, peut-être existe-t-il une raison particulière de rajouter une diode zener en plus ?

Pour info, le lien vers la doc ne fonctionne pas.

La production d'arc électrique ne risque pas de se produire au niveau de la bobine du relais mais plutôt au niveau des contacts du relais. Ce qui risque effectivement de les détériorer. Visiblement, les différents montages proposés seront liés à la charge commandée par le relais : moteur, lampe...

Je ne suis pas sûr que le terme de roue libre corresponde vraiment à la problématique exposée ou alors je n'ai pas bien compris.

[invitea924d4e7]

...je remets le lien vers la doc :
http://www.leachintl2.com/english/en...ties/USGP2.pdf



Selon la doc du constructeur, la façon dont on "évacue" la surtension aux bornes de la bobine du relais a une influence sur la vitesse de commutation de ce dernier.
Au niveau du contact du relais cette vitesse de commutation est un paramêtre important pour la durée de vie du relais...d'où mes questions sur la façon d'utiliser la une diode zener associé à une diode classique.

@+

Gummybear

[invite86ffa844]

Salut gummybear,


On utilise une diode Zener ou une résistance chutrice lorseque on veut exciter un relais avec une tension supérieure à celle prévue pour sa bobine,
exemple: pour exciter un relais de 6V (résistance de bobine 100 ohm) avec une tension de 18V, on utilise une Diode Zener de 12V/1W en amont (sans oublier la diode de roue libre en // avec la bobine).




R1:8.2k, R2:47k, DS1:1N4007,Vin: 0/5V avec courant limité à 15 mA.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea924d4e7]

...c'est sympa de vouloir me répondre rapidement, mais à aller trop vite on répond à coté, car on n'a pas bien lu la question...
Alors, on souffle un peu, voir on se prend une petite bière ( à consommer avec modération ) et on prend un peu de temps pour lire ma question ?

Merci

Gummybear

[gienas]

Bonsoir gummybear et tout le groupe

... mais à aller trop vite on répond à coté ...

C'est excusable, car, bien sûr, c'est un peu particulier.

Je vais essayer de t'expliquer le principe.

Le diode de roue libre, normale, est là pour absorber l'énergie qui est emmagasnée dans la bobine, laquelle, à l'arrêt de la commande, décide de maintenir le même courant. Si cette diode était parfaite, c'est à dire sa tension directe parfaitement nulle, le courant ne s'arrêterait jamais de parcourir l'inductance, elle même parfaite, avec une résistance nulle. Ceci ne se produit pas, bien sûr, puisque rien (ni personne) n'est parfait, mais comme la diode a une très faible tension, (0,6V), et que la résistance de l'inductance est "faible", le maintien d'un courant qui laisse le contact collé, dure souvent plus de 10 à 20 ms, et cela retarde beaucoup la coupure du contact, par rapport à l'arrêt de la commande.

Pour dissiper rapidement de l'énergie finie, il faudrait augmenter la tension sous laquelle cette énergie est dissipée, puisque le courant est immuable: celui d'avant la coupure. Pour augmenter la tension, une résistance, si elle est mise en parallèle avec la bobine, est une perte d'énergie pendant toute la commande, mais acceptera une tension R*I, tension qui viendra s'ajouter à la source d'alimentation, et que le transistor devra supporter. Si R*I=Vcc la tension d'alimentation du relais, le transistor devra supporter 2 fois la tension d'alim, et donc, être de "qualité" supérieure à une diode simple, où il supporte Vcc+0,6V.

L'avantage de la Zener, c'est qu'on est sûr de la tension. Cette Zener doit être inversée par rapport à la diode de roue libre, mais mise en série avec une diode ordinaire, pour ne pas court circuiter le relais pendant sa commande.

Il est faux de penser que les contacts vont s'user plus vite. Un retard, ce n'est pas lui qui crée des étincelles, c'est le circuit interrompu, qui, lui aussi, s'il est inductif, doit comporter des circuits de "soufflage" de l'arc. Diode de roues libres si continu, ou RC si alternatif.


Edit: si tu es critique à ce point sur le temps de réponse de relais, il y a un moyen de gagner encore un peu de temps. La bbine, pour coller vite, peut être suralimentée en tension (le courant, là, ne veut pas s'établir, il traîne des pieds. Mais, une fois la palette collée, un bien plus faible courant peut suffire à maintenir le contact fermé. Sans trop d'excès, au risque de faire trop chauffer le contact, pas assez appuyé.

A un moindre courant, la quantité d'énergie emmagasinée (W=1/2*L*I²) est moindre, le courant est au carré, donc, une diminution décroît beaucoup plus vite que le courant. Du coup, la dissipation de cette énergie est beaucoup plus rapide.

Cela nécessite, bien sûr, des manips, des essais, des mesures, et n'est à faire que si le jeu en vaut la chandelle.

[invitea924d4e7]

...merci Genias pour ta réponse détaillée.
Pourrais-tu avoir la gentillesse d'essayer d'éclaircir deux points :
1) est-ce que c'est uniquement un retard à l'ouverture du relais qui est provoqué par l'insertion d'une diode de roue libre ou est-ce que la vitesse ( et non pas le délais ) d'ouverture du contact est également affectée. C'est important car dans ce cas l'arc crée à l'ouverture du contact
se maintiendrait et durerait plus longtemps, d'où une usure plus rapide du contact du relais, qui pourrait être détérioré car utilisé à la limite de son pouvoir de coupure dans mon application.
2) quel est la valeur qu'il faut choisir pour la zener ? est-elle bien montée en serie et en opposition avec la diode de roue libre ?

@+

Gummybear

[gienas]

Bonjour gummybear et tout le groupe

... est-ce que c'est uniquement un retard à l'ouverture du relais qui est provoqué par l'insertion d'une diode de roue libre ou est-ce que la vitesse ( et non pas le délais ) d'ouverture du contact est également affectée ...

Les opérations d'ouverture et de fermeture des contacts sont des phénomèmes "brutaux", style "avalanche" qui font que, une fois amorcés, ils vont à leur terme, avec une durée sensiblement fixe, aux aléas mécaniques près. La stabilité ou plutôt la constance dans la répétitivité n'est pas vraiment de mise.

La réponse est donc: c'est uniquement le retard à l'ouverture que le circuit de protection apporte.

... C'est important car dans ce cas l'arc crée à l'ouverture du contact se maintiendrait et durerait plus longtemps, d'où une usure plus rapide du contact du relais, qui pourrait être détérioré car utilisé à la limite de son pouvoir de coupure dans mon application ...

Je pense que c'est en réalité un faux problème. Si étincelles il y a, il y a forcément usure. Il faut autant que possible, les minimiser (les étincelles), pour limiter autant que faire se peut cette usure, et limiter les parasites, qui peuvent (très souvent) nuire au bon fonctionnement des circuits séquentiels, quand il y en a.

Conclusion: si étincelles il y a, il faut aussi protéger ce contact, ou le générateur qui génère les étincelles. Comme je pense l'avoir déjà écrit, tout dépend du signal commuté, et résulte des composantes selfiques du circuit.

1- en cas de continu -> même protection que la bobine du relais, peaufinée, au besoin, par un RC série additionnel.

2- en cas d'alternatif -> RC série seulement, mais, parfois, ce RC peut se comporter comme un circuit fermé (l'ouverture du contact protégé ne coupe pas la charge), il faut donc le combiner avec un RC sur la charge, pour faire pont diviseur de tension. C'est à voir au cas par cas, comme c'est la "mode" actuellement

... quel est la valeur qu'il faut choisir pour la zener ? est-elle bien montée en serie et en opposition avec la diode de roue libre ? ...

Il n'xiste pas de "bonne valeur" de la diode Zener. C'est le temps de réponse expérimental qui "décide". Il faut bien entendu tenir compte de cette valeur de Vz dans le choix des composants. Le transistor qui commande la bobine supporte, en Vce, au moment de la "récupération", une tension:

Vce=Vcc + Vz + Uo

avec Vcc la tension d'alimentation, généralement non régulée, donc variable.

Vz la tension de Zener

Uo=0,6V.

Il faut donc choisir un transistor supportant

Vcc_max + Vz + 0,6 + epsilon

avec, pour epsilon, une valeur "large", inhabituelle pour epsilon

Concernant le branchement, c'est bien comme tu le dis. La diode Zener ne doit pas conduire (en inverse) quand la bobine est excitée par la commande. Tu pars du schéma de la diode de roue libre, et tu ajoutes, en série, la Zener, orientée dans le sens opposé.

[invitea924d4e7]

...encore une fois, merci Genias pour la clarté de tes explications et le pour le temps que tu as consacré à la réponse.

Bien cordialement

Gummybear