Przekaźnik bistabilny Set-Reset – Zamel PBM, Finder, Omron, układ SR, zastosowania, schematy

Pytanie

set reset przekaźnik

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• „Set-Reset przekaźnik” (inaczej przekaźnik bistabilny lub układ przekaźnikowy pełniący funkcję przerzutnika SR) pozwala na trwałe zapamiętanie stanu załączenia (SET) lub wyłączenia (RESET) wyjścia po krótkim impulsie sterującym.
• Realizuje się go:
  • jednym przekaźnikiem bistabilnym (jedno- lub dwucewkowym) lub • kombinacją dwóch zwykłych przekaźników monostabilnych ze stykami samopodtrzymującymi (klasyczny przerzutnik RS).

Szczegółowa analiza problemu

1. Topologie układu

1. Przekaźnik bistabilny dwucewkowy
   • Cewka S (SET) – impuls ⇒ styki przechodzą w stan „1”.
   • Cewka R (RESET) – impuls ⇒ powrót do stanu „0”.
   • Brak poboru mocy w stanie ustalonym, prosta logika sterowania.

2. Przekaźnik bistabilny jednocewkowy
   • Przełączanie polaryzacją (+/−) lub sekwencją dwóch impulsów.
   • Wymaga odwracania biegunowości bądź H-bridge’a tranzystorowego.

3. Przerzutnik RS na dwóch przekaźnikach monostabilnych (K1, K2)
   • Każdy przekaźnik blokuje zasilanie drugiego stykiem NC.
   • K1 posiada samopodtrzymanie stykiem NO równoległym do przycisku SET.
   • RESET zasila K2, którego styk NC rozłącza obwód cewki K1.

4. Hybrydy przekaźnik + logika półprzewodnikowa
   • Przerzutnik CMOS/NAND/NOR, CD4043, CD4013 lub NE555 (bistable) steruje tranzystorem/driverem cewki.
   • Zaleta: niskoprądowe przyciski, możliwość filtracji drgań styków i dodania funkcji czasowych.

2. Teoretyczne podstawy

Przekaźnik bistabilny jest mechaniczną realizacją przerzutnika SR:
\[ \begin{cases} Q{n+1}=S + \overline{R}\,Q{n}\ \overline{Q}{n+1}=R + \overline{S}\,\overline{Q}{n} \end{cases} \] gdzie S, R – impulsy sterujące (logika dodatnia), \(Q_{n}\) – poprzedni stan styków. Funkcja „pamięci” wynika z zatrzaskowego mechanizmu rdzenia lub ze styku samopodtrzymania.

3. Praktyczne zastosowania

• Centralne sterowanie oświetleniem (podtrzymanie stanu po zaniku zasilania).
• Zawory, siłowniki, systemy HVAC – brak ciągłego poboru mocy.
• Układy alarmowe (zapamiętanie zadziałania).
• Automatyka maszyn – blokady i wzajemne wymuszenia.

Aktualne informacje i trendy

• Producenci (Zamel PBM-02/05, Finder 40.52, Omron G6AK-2F) oferują bistabilne wersje na 230 VAC, 12 VDC i niskomocowe 1 × 100 mW (IoT, bateryjne).
• SSR-y latch-off (np. AQH series Panasonic) łączą brak części ruchomych z pamięcią stanu.
• W aplikacjach smart-building coraz częściej wykorzystuje się przekaźniki bistabilne sterowane magistralą KNX, DALI, Modbus.
• Trend: miniaturowe latching-relay 1 × 10 mm, cewka 5 mA, wykorzystywane w licznikach energii (MID), aby spełnić wymogi zużycia < 1 W.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Energia impulsu przełączającego \[ W = \frac{1}{2}L I^{2} t{ON} \] gdzie L – indukcyjność cewki, \(I\) – prąd impulsu, \(t\{ON}\) – czas trwania; kluczowe przy zasilaniu bateryjnym.
• Flyback diode (DC) lub RC/MOV (AC) chroni tranzystor i redukuje emisję EMC.
• Przyciski sterujące → układ anty-bounce (RC 5–20 ms lub programowy debounce w MCU).

Aspekty etyczne i prawne

• W torach bezpieczeństwa maszyn (PN-EN 60204-1, ISO 13849) nie wolno polegać wyłącznie na jednym przekaźniku bistabilnym; wymagana redundancja i diagnostyka.
• W instalacjach budynkowych: zgodność z PN-EN 60669-2-1 (aparatura łączeniowa), a sprzęt montowany na szynie DIN powinien spełniać wymagania CE, RoHS.
• Pamięć stanu po zaniku zasilania musi być przeanalizowana pod kątem bezpieczeństwa (np. ponowne samoczynne załączenie silnika).

Praktyczne wskazówki

• Dobór napięcia cewki = 0,9–1,1 × U_nom; przy spadkach sieci stosować kondycjonery lub DC-DC boost.
• Długi kabel sterujący ⇒ dodać filtr RC 100 Ω / 100 nF przy cewce, aby ograniczyć przepięcia i podbicia napięć.
• W układzie z dwoma przekaźnikami zadbaj o styki NC kategorii AC-15/ DC-13, gdy blokują obwód mocy.
• Test odbicia styków: oscyloskop, obciążenie rezystancyjne 0,1 × I_nom, obserwować poniżej 10 ms.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Przekaźnik bistabilny z jedną cewką wymaga sterowania H-mostkiem lub dwukierunkowym driverem – zwiększa złożoność.
• Mechaniczne styki ulegają erozji; przy częstym przełączaniu (> 10⁵ cykli) warto rozważyć SSR lub MOSFET-relay.
• Zadziałanie SET i RESET w tym samym czasie (warunek S=R=1) prowadzi do stanu nieokreślonego – projektant powinien to zablokować sprzętowo lub programowo (np. priorytet R).

Sugestie dalszych badań

• Analiza przekaźników MEMS oraz magneto-rezystancyjnych (MRAM-relay) w kontekście ultraniskiego poboru mocy.
• Integracja bistabilnego przekaźnika z bezprzewodowym czujnikiem (Energy Harvesting, EnOcean).
• Badanie wytrzymałości styków w aplikacjach DC > 48 V – łuk stały, komory gaszeniowe.
• Porównanie trwałości funkcjonalnej SSR latch-type vs. EMR bistabilny – modele niezawodności (MIL-HDBK-217F).

Krótkie podsumowanie

Przekaźnik Set-Reset to praktyczna, mechaniczna implementacja przerzutnika SR. Najprostsze rozwiązanie to bistabilny przekaźnik dwucewkowy – pamięć stanu bez ciągłego poboru energii. Tam, gdzie koszt lub dostępność stanowi problem, podobną funkcję uzyskamy z dwóch klasycznych przekaźników monostabilnych z samopodtrzymaniem. Kluczowe przy projektowaniu są: zabezpieczenie cewki, eliminacja stanów krytycznych S=R, zgodność z normami oraz ocena skutków „zapamiętania” stanu dla bezpieczeństwa. Rozwój rynku zmierza ku miniaturowym latching-relay, SSR-om ze sterowaniem cyfrowym oraz integracji z systemami inteligentnych budynków.