set reset przekaźnik
Kluczowe punkty
• Pamięć stanu bez zasilania (lub znikomym poborem energii)
• Odporność na zanik napięcia zasilającego sterowanie
• Wersje elektromagnetyczne, bistabilne SSR, a od niedawna MEMS i reed-latching
• Typowe zastosowania: automatyka budynkowa (oświetlenie, rolety), systemy alarmowe, energetyka, urządzenia bateryjne/IoT
| Wejście S | Wejście R | Stan wyjścia Q | Komentarz |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Q-poprzednie | Pamięć |
| 1 | 0 | 1 (ON) | SET |
| 0 | 1 | 0 (OFF) | RESET |
| 1 | 1 | – (niezalecany) | Stan zabroniony (dla 2-cewkowych można go uniknąć czasowym rozdzieleniem impulsów) |
1.1 Przekaźnik bistabilny 2-cewkowy
• Cewka S przyciąga zworę → styki w położeniu SET, mechanizm zapadkowy/magnes NdFeB podtrzymuje pozycję.
• Cewka R przyciąga w przeciwną stronę → styki w położeniu RESET.
• Pobór energii tylko w czasie 3-20 ms impulsu (typowo 2 × n J = \(L I^2 /2\)).
1.2 Przekaźnik bistabilny 1-cewkowy (impulsowy)
• Jedna cewka, biegunowość (lub kierunek prądu AC/DC) decyduje o SET/RESET, ewentualnie mechanizm dwukrokowy (kolejny impuls → przełączenie).
1.3 Samopodtrzymanie klasycznym przekaźnikiem (rys. 1)
+Vcc ──┐
│ S2 (NC) ← RESET
├──────────────┐
│ S1 (NO) ← SET
(1) ───┘ │
▼
+────+ K1a NO (podtrzymanie)
|K1 |──┐
+────+ │
│
GNDPo załączeniu zestyku K1a prąd omija S1 → „łapie” stan. Wciśnięcie S2 przerywa obwód. Rozwiązanie popularne, lecz cewka K1 pobiera prąd przez cały czas stanu SET.
1.4 Dwuprzekaźnikowa blokada wzajemna – wierna kopia RS; dziś rzadko stosowana, ale edukacyjnie pokazuje zasadę zatrzasku.
| Cecha | Monostabilny + samopodtrzymanie | Bistabilny (2-cewkowy) | Bistabilny SSR | MEMS / reed-latching |
|---|---|---|---|---|
| Pobór mocy w stanie | Tak, ciągły | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 0 |
| Trwałość mechaniczna | 1-5 × 10⁶ cykli | 1-2 × 10⁶ | 10⁹ (brak styków) | ≥10⁸ |
| Czas przełączania | 5-20 ms | 5-20 ms | 0.05-2 ms | 1-5 ms |
| Izolacja galwaniczna | Tak | Tak | Tak | Tak |
| Zanik zasilania | Upadek do RESET | Zachowuje stan | Zachowuje | Zachowuje |
| Typowe napięcia cewek | 5-230 V AC/DC | 5-48 V DC | 3.3-48 V DC | 5-12 V |
• Napięcie/rodzaj cewki (np. 12 V DC, 230 V AC)
• Obciążalność styków (rezystancyjne vs indukcyjne, cos φ)
• Liczba torów NO/NC/CO
• Montaż (szyna DIN 17,5 mm, THT/SMD, moduł wtykany)
• Warunki środowiska: –40 … +85 °C, wibracje, ATEX/IECEx (jeśli strefa Ex)
• Certyfikaty: IEC 61810-2, UL 508, EN 60947-5-1
• Bistabilne przekaźniki półprzewodnikowe (Panasonic PhotoMOS HE, IXYS CPC19xx) – brak części ruchomych, szybkie, odporne na drgania.
• Miniaturowe reed-latching w modułach IoT (≤ 3 mW impulsu, > 25 GΩ izolacji).
• Energooszczędne instalacje KNX/DALI – powszechne użycie 16 A bistabilnych przekaźników do sterowania oświetleniem LED.
• W energetyce stacyjnej pojawiają się latching relays z analizą pozycji styków (contact position indicator, CPI) – pozwala na diagnostykę predykcyjną.
• MEMS-relais (Menlo Micro MM5600) – miliardy przełączeń, wprowadzą bistabilność do RF 5 G / mmWave.
• Energia impulsu cewki: \[E = \frac{1}{2} L I^2\], istotna przy zasilaniu bateryjnym – pojedynczy impuls 10 mJ przy 24 V/20 mA.
• Dioda flyback (DC) lub snubber RC (AC) obowiązkowo przy sterowaniu tranzystorem/sterownikiem PLC.
• Przy obciążeniach indukcyjnych dobiera się czas „drop-out” – zbyt krótki impuls może nie wystarczyć do pełnego SET/RESET (spec. datasheet: „operate time” oraz „release time”).
• W przemysłowych STOP-ach bezpieczeństwa stosuje się styki NC w torze RESET (fail-safe).
• Bezpieczeństwo maszyn wg EN ISO 13849-1 – zatrzymanie awaryjne musi rozłączać energię, dlatego klasyczny bistabilny przekaźnik bez analizy stanu nie może być jedynym elementem w obwodzie bezpieczeństwa.
• Zgodność z RoHS III, REACH i CE; przy eksporcie do USA – UL & cUL.
• W aplikacjach bateryjnych (IoT, smart-meter) ogranicza się energię impulsu, aby wydłużyć żywotność baterii – kluczowe w kalkulacji śladu węglowego.
• Bistabilny mechanizm może „zgubić” stan przy silnym udarze lub spawaniu styków – w newralgicznych aplikacjach stosuj podwójną redundancję i monitoring położeń.
• W 1-cewkowych latchingach prąd udarowy cewki w sieci AC może zależeć od fazy sinusoidy – konieczny układ detekcji przejścia przez zero lub zasilanie DC.
• Alternatywy: MOSFET-high-side + superkondensator (całkowicie bezstykowe) lub układ SSR z pamięcią FRAM (programowo odtwarzane po restarcie).
• Analiza trwałości kontaktów srebro-nikiel vs AgSnO₂ przy przełączaniu LED-ów z wysokim prądem włączeniowym.
• Wpływ promieniowania EMI (5 G) na utrzymanie stanu magnetycznych latchy reed.
• Modele numeryczne optymalizacji kształtu zwory dla minimalnego prądu SET (FEMM / ANSYS Maxwell).
• Zintegrowane moduły mini-PLC + latching relay (Smart-Relay) – studium porównawcze z klasycznym PLC + przekaźnikiem wykonawczym.
Przekaźnik Set-Reset to najprostsza, sprzętowa pamięć stanu wykorzystywana, gdy chcemy zachować pozycję styków po zaniku sygnału lub zasilania – od klasycznego samopodtrzymania, przez dedykowane dwucewkowe bistabile po nowoczesne SSR i MEMS. Dobór zależy od wymagań energetycznych, obciążalności, certyfikacji i środowiska pracy. W aplikacjach krytycznych należy uwzględnić fail-safe, monitorowanie stanu oraz regulacje IEC/UL.