Bistabile Relais
sparsam schalten
"Normale" monostabile Relais benötigen im eingeschalteten Zustand ständig Strom. Schaltet man den Spulenstrom ab, schaltet das Relais ab. Bei manchen Anwendungen ist es jedoch wichtig, dass möglichst wenig Strom verbraucht wird. z.B. bei Batterie- oder Akkuversorgung.
Für solche Zwecke eignen sich bistabile Relais. Diese benötigen nur einen kurzen Stromimpuls zum Einschalten. Danach bleiben sie ohne weitere Stromzufuhr eingeschaltet, bis man wieder einen kurzen Stromimpuls zum Ausschalten anlegt.
Es gibt zwei verschiedene Arten von bistabilen Relais: Solche mit einer Spule und solche mit zwei Spulen. Die Ansteuerung ist jeweils erheblich verschieden.
bistabile Relais mit zwei Spulen
befassen wir uns zunächst mit den bistabilen Relais mit zwei Spulen.
Ein solches Relais kann folgendes Schaltbild haben
Dies ist ein bistabiles Relais mit zwei Spulen und zwei Wechselkontakten. Hierzu ein kleines Schaltungsbeispiel
Wir verwenden ein bistabiles Relais (K1) mit zwei Spulen. Dabei dient eine Spule zum Einschalten des Relais, die Andere zum Ausschalten.
Im Ruhezustand fließt kein Spulenstrom. Es fließt nur ein Strom über den Ruhekontakt (Öffner) (Kontakte 3-5) des Wechselkontakts des Relais durch den Widerstand (R1) und die LED (LED1). Die LED (LED1) leuchtet, (LED2) leuchtet nicht. Vorwiderstand von LEDs berechnen
Zum Einschalten des Relais drückt man kurz auf den Taster (S1). Es fließt kurz ein Strom durch die Spule (Kontakte 12-1) des Relais (K1). Dieser Stromimpuls schaltet das Relais ein. Der Wechselkontakt schaltet um. LED (LED1) erlischt. Es fließt jetzt ein Strom über den Arbeitskontakt (Schließer) (Kontakte 3-6) des Wechselkontakts durch den Widerstand (R2) und die LED (LED2). Jetzt leuchtet LED2. Wiederholtes Drücken auf den Taster (S1) führt zu keiner weiteren Veränderung.
Drückt man nun den Taster (S2) fließt ein Strom durch die zweite Spule des Relais (Kontakte 11-2). Das Relais schaltet wieder aus. Der Wechselkontakt schaltet wieder in Ausgangslage zurück. LED2 erlischt, LED1 leuchtet wieder.
bistabile Relais mit einer Spule
Bistabile Relais mit einer Spule werden ebenfalls über Strompulse Ein- und Ausgeschaltet. Allerdings muss der Strom zum Ausschalten in verringerter Intensität in umgekehrter Richtung fließen, um die Spule zu entmagnetisieren. Hierzu eine Beispielschaltung:
Taster S1 schaltet das Relais ein, indem er eine positive Spannung auf die Spule schaltet. Diese magnetisiert die Spule, das Relais zieht an. Die Magnetisierung bleibt auch beim loslassen des Tasters erhalten.
Taster S2 schaltet das Relais aus. Dazu schaltet er die Spannung mit umgekehrter Polarität auf die Relaisspule, um diese zu entmagnetisieren. Damit die Spule nicht gleich wieder entgegengesetzt magnetisiert wird, sodass das Relais wieder anzieht, muss der Stromfluss im Vergleich zum Einschalten verringert sein. Dafür sorgt der Widerstand R3. Den Wert von R3 muss man dem Datenblatt des verwendeten Relais entnehmen.
Nachteilig an dieser Schaltung ist, dass es einen Kurzschluss gibt, wenn beide Taster gleichzeitig betätigt werden. Außerdem werden Taster mit zwei Schließer-Kontakten benötigt.
Mit einem Schalter
Mit einem kleinen Trick kann man ein bistabiles Relais mit einer Spule mit nur einem Schalter ein- und ausschalten.
Bei dieser Schaltung verwenden wir einen Kondensator, um die Umschaltimpulse zu erzeugen.
Im Ruhezustand ist das Relais ausgeschaltet. LED1 leuchtet.
Schaltet man den Schalter (S1) ein, fließt ein Strom durch den Kondensator (C1) und die Relaisspule. Das Relais schaltet ein, LED1 erlischt, LED2 leuchtet. Wenn sich der Kondensator aufgeladen hat, fließt kein Strom mehr durch die Spule. Der Kern bleibt jedoch magnetisiert und das Relais eingeschaltet.
Schaltet man den Schalter (S1) wieder aus, entsteht eine Reihenschaltung aus dem Entmagnetisierungswiderstand (R3), dem Kondensator (C1) und der Relaisspule (K1). Da der Kondensator voll geladen ist, entlädt er sich nun über die Relaisspule und den Widerstand. Dabei fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung. Der Spulenkern des Relais wird dadurch entmagnetisiert und das Relais schaltet ab. LED2 erlischt, LED1 leuchtet wieder. Wenn der Kondensator entladen ist, fließt kein Strom mehr durch die Relaisspule.