電圧検知リレー2


スポンサーリンク


電圧検知リレー、電圧監視リレー

背景
以前製作した電圧検知リレーは、自動車に積んだ小型のシールドバッテリーを走行充電するために使用していました。積んでいるバッテリーは小型のもので、車を止めてIC703、FT817で移動運用するときに使用していました。車のバッテリーを使ってバッテリーが上がらないように管理(注意)しながら運用できれば良いのですが、バッテリー上がりをさけるため小型のサブバッテリーを使って運用しています。サブバッテリー運用時は車のバッテリーとは絶縁されているのでサブバッテリーが空になるまで運用してしまっても車のエンジンはかかるようになっています。

今回は、単純にある設定電圧以上のなったらリレーを動作させるユニット(基板)を製作しました。以前から、電圧検知リレーに関して問い合わせがときどきあり潜在的なニーズはあるようです。 親戚の方からの要望がきっかけで電圧検知リレー2を製作しました。

回路図
回路は以下の通りです。PIC12F683を使って、GP2に設定電圧(この値以上にGP0の電圧が上昇したらGP4のリレーを動作させる)を、GP0に測定対象の電圧を入力します。設定電圧は可変抵抗R4によって自由に設定可能です。R4の基準電圧はTL431というリファレンス電圧発生用ICを使用しています。このICは安定した2.495Vを生成します。監視(測定)対象の電圧はR2とR3で約13% になります。
電圧検知リレー、電圧監視リレー

測定電圧の端子X1での電圧と分圧後PICに入力される電圧の関係は計算上、以下の通りになります。バッテリー端子電圧の取りうる範囲をほぼカバーしているとおもいます。

X1での電圧(V) GP0の電圧(V)
9.0 1.136
9.2 1.161
9.4 1.186
9.6 1.212
9.8 1.237
10.0 1.262
10.2 1.287
10.4 1.313
10.6 1.338
10.8 1.363
11.0 1.388
11.2 1.414
11.4 1.439
11.6 1.464
11.8 1.489
12.0 1.515
12.2 1.540
12.4 1.565
12.6 1.590
12.8 1.616
13.0 1.641
13.2 1.666
13.4 1.691
13.6 1.717
13.8 1.742
14.0 1.767
14.2 1.792
14.4 1.817
14.6 1.843
14.8 1.868
15.0 1.893
15.2 1.918
15.4 1.944
15.6 1.969
15.8 1.994
16.0 2.019
17.0 2.146
18.0 2.272
19.0 2.398

PICのAD変換の分解能は5Vを1024分割なので、最小分解能は約0.0048V(4.8mV)で分圧抵抗の倍率からX1での電圧は0.038Vに相当します。計算上はバッテリー端子電圧の0.1Vの変化は検知可能と思われます。データシートからTL431が発生する基準電圧値の温度特性を見ると0-50度の範囲では、バッテリー端子電圧換算で0.1V−0.2V程度なので実用上は問題ないとおもわれます。

基板
完成した基板は以下の写真の通りです。写真左側に2つの端子台があり、外部との結線を端子台にて行います。
写真上の端子台は、電源(12V、GND)と監視電圧の入力用です。下の端子台は、1Cのリレー出力になっています。青く見える部品はVRで、リレーを動作させる電圧を調整します。

電圧検知リレー、電圧監視リレー

動作(フロー)
PIC内で250msのタイマー割り込みが常時有効で、タイマー割り込み4回毎にAD変換で監視電圧と設定電圧(スレッシュ電圧)を取り込み監視電圧が、設定電圧より大きければリレーを励磁し、監視電圧が設定電圧より小さければリレー非励磁にします。したがって、リレーの制御周期は約1秒になります。監視電圧と設定電圧がほぼ同じ場合は、微小な電圧の振れから1秒周期でチャタリング状態になる可能性があります。

基板の説明
基板上の端子台は以下の写真の通りとなります。
電源電圧:+9V−14V DC
GND:0V
監視電圧:+1V − 17V 電源電圧を監視する場合はこの端子にも電源電圧を接続します。
リレーb接点:通常リレーb接点とコモン間は導通していてリレー動作時にオープンになります。
リレーa接点:通常リレーa接点とコモン間はオープンで、リレー動作時にクローズになります。
リレーコモン:リレーのコモンです。
リレー動作電圧設定用可変抵抗:時計回りに回転するとリレー動作電圧は高くなります。MAX17Vまで設定可能です。




配線例
基板の電源電圧と監視し、設定電圧以上になったときに「負荷」に電源を供給する場合の例です。


電圧検知リレー2 配布用基板    配布用基板の説明

スポンサーリンク

TOPへ
戻る