[Halex07]

9.5. Активные модели электромагнитных реле в Протеусе.
Раз уж мы «вляпались» в раздел Switches & Relays библиотек ISIS, есть смысл рассмотреть и другие активные модели из этого раздела, чтобы больше туда не возвращаться. В этом параграфе мы познакомимся с моделированием электромагнитных реле из подраздела Relays (Generic), а следующий параграф посвятим клавиатурам из подраздела Keypads. Приступаем…
Активных, т.е. способных менять свое состояние визуально в процессе симуляции моделей реле в Протеусе всего две. Это модели Relay с одной группой контактов на переключение и Relay2P с двумя группами контактов на переключение из уже упомянутого мною подраздела Relays (Generic). Остальные реле из этой подгруппы и из подраздела Relays (Specific), имеющие Schematic Model визуально не меняют положения контактов, хотя и имитируют их состояние в зависимости от приложенного к катушке напряжения.
Никаких особых премудростей в этих моделях нет, и этот материал я подготовил исключительно для того, чтобы обзор раздела Switches & Relays был полным. Обе модели реле в ходят в библиотеку ACTIVE.LML, а извлеченные из нее оригинальные MDF-файлы как обычно приложены в папке RELAY_MDF вложения к этому параграфу. Мы к ним еще вернемся, а пока давайте заглянем в свойства модели RELAY и рассмотрим, какие из них на что влияют (Рис. 9-5-1). Параметров совсем немного:
Component Value – в этой графе указано рабочее напряжение реле, определяющее его поведение. Если не указаны отдельно, т.е. оставлены по умолчаниюDefaultпараметры Activate Voltage (VON - напряжение срабатывания) и Drop Out Voltage (VOFF - напряжение отпускания), то они вычисляются от указанного в этой графе напряжения в соответствии с заданными в разделе *PROPERTIES файла MDF формулами. Там задано срабатывание VON=0.8*‹VALUE› (для 12Vэто будет 9,6V) , отпускание - VOFF=0.5*‹VALUE› (для 12V оно равно 6V). Для схематичных моделей конкретных типов реле, где в графе Component Value указан их тип, этот параметр вынесен в другую строку и определен как Nominal Coil Voltage.
Coil Resistance – сопротивление обмотки реле постоянному току. По умолчанию 240 Ом.
Два из параметров раскрывающегося списка Advanced Properties я уже отметил ранее и там остался еще один – Contact Resistance. Mы с ним уже знакомы по переключателям, это сопротивление замкнутых контактов, которое по умолчанию равно 0,1 Ом.
Для схематичных моделей реле параметр VON называется как Turn On Voltage, а параметр VOFF как Holding Voltage. Кроме того, там добавлен параметр времени срабатывания Switching Time.
Теперь применим к нашему Relay операцию Decompose. В панели символов появятся три символа с именем RELAY, которые изображены на рисунке 9-5-2.
Базовый символ RELAY_Cнеизменен и содержит изображение обмотки и короткие отрезки, облегчающие позиционирование выводов. Два символа различных положений контактов реле содержат изображение контактов и замыкающей черты в разных положениях. Если применить к модели Make Device, то мы на первой вкладке увидим, что именно эти два изменяемых символа и прописаны в области Active Component Properties – количество 2. Я не стал здесь акцентировать внимание на положении маркера ORIGIN, но надеюсь, после многократных упражнений все уже уяснили, что это тоже важно и вы об этом не забываете. Вот собственно и все особенности графики, у реле с двумя группами контактов символы отличаются только количеством контактов. Перейдем к анализу файла MDF, точнее восстановлению «джиги» по нему. Файл содержит следующий список компонентов:


*PARTLIST,6
AVS1,AVS,"ABS(V(A,B))",PRIMITIVE=ANALOGUE
R1,RESISTOR,‹RCOIL›,PRIMITIVE=ANALOG
S1,VSWITCH,VSWITCH,PRIMITIVE=ANALOGUE,ROFF=‹ROFF›, RON=‹RCONTACT›,
VH=(‹VON›-‹VOFF›)/2,VT=(‹VON›+‹VOFF›)/2
S2,VSWITCH,VSWITCH,PRIMITIVE=ANALOGUE,ROFF=‹RCONTA CT›,RON=‹ROFF›,
VH=(‹VON›-‹VOFF›)/2,VT=(‹VON›+‹VOFF›)/2
S3,VSWITCH,VSWITCH,PRIMITIVE=ANALOGUE,ROFF=1M,RON= 1,VH=(‹VON›-‹VOFF›)/2,VT=(‹VON›+‹VOFF›)/2
VP1,RTVPROBE,ACTIVE_VPROBE,LOAD=1k,MAX=1.0,PRIMITI VE=ANALOG

Восстановим по имеющемуся ниже списку цепей (*NETLIST) исходную схему (Рис. 9-5-3).
Рассмотрим, как работает данная подсхема, поскольку здесь есть некоторые нюансы. Терминалы C1 и C2 соответствуют выводам обмотки реле. Резистор R1 с номиналом RCOIL имитирует сопротивление обмотки реле постоянному току. Управляемый напряжением источник напряжения AVS1 в данном случае служит как преобразователь полярности. Обратите внимание, что формула преобразования записана как ABS(V(A,B)). Здесь ABS() означает абсолютное, т.е. модуль выражения в скобках. Надеюсь, вы помните, что для обычных электромагнитных реле полярность напряжения, приложенного к обмотке, не имеет значения. Вот этот элемент нам и обеспечивает такую независимость. Неважно как приложено напряжение к терминалам C1 и С2 (они же пины А и Bу AVS1), на его выходе «+» всегда будет аналогичный по уровню положительный потенциал относительно вывода «-». Это напряжение подается на входы трех управляемых напряжением переключателей VSWITCH. Два из них (S1 и S2) имитируют непосредственно сами контакты – нормально разомкнутый и нормально замкнутый. Поэтому для них параметры ROFF и RON записаны строго наоборот. Третий переключательS3 служит для управления активным пробником напряжения RTVPROBE. От того подано или нет на него напряжение от терминала питания +1Vзависит отображаемый в этом момент графический символ контактов RELAY_0 или RELAY_1. Вот и вся премудрость этой джиги.
Конечно, все параметры, записанные в угловых скобках, берутся по умолчанию из текстового скрипта *DEFINE, расположенного на дочернем листе модели. В файле MDFон преобразуется в раздел *PROPERTIES и представлен ниже.

*PROPERTIES,5
RCOIL=100
RCONTACT=0.1
ROFF=100M
VOFF=0.5*‹VALUE›
VON=0.8*‹VALUE›

Вот и нашлись те наши формулы напряжения срабатывания и отпускания, которые я приводил выше. Ну и конечно, мы их можем прописать на третьей вкладке Make Device для оперативного изменения при моделировании, что и сделано в конечной модели реле. Вот, вкратце, и все премудрости данной модели.
Если необходимо иметь реле с двумя группами контактов, то изменяются графические символы (добавляется еще одна группа), а в «джиге» соответственно добавляются элементы аналогичные S1 и S2, привязанные к соответствующим терминалам и наименованиям пинов полного графического изображения модели.
Хочу в заключение отметить для тех, кто будет изучать самостоятельно моделирование по старому оригиналу Proteus VSM HELP, который еще можно встретить в сети, что там разобрана более сложная модель реле с имитацией индуктивных свойств обмотки реле. Видимо присутствие индуктивности отрицательно сказывалось на быстродействии, и в более новых версиях она трансформировалась в ту, которую мы сейчас разобрали.
Надеюсь, что из этого материала понятен ответ на однажды возникавший на форуме вопрос об отдельно стоящих обмотке и контактах реле в проекте. Графическое изображение привязано к маркеру ORIGIN, поэтому такие вариации невозможны.
Во вложении Relay_Repairк данному материалу представлен проект, в котором для реле имеется восстановленная подсхема на дочернем листе.
Рисунки 9-5-1 ... 9-5-3