Из опыта использования коаксиальных реле РЭВ14 на RK3AWL
Все нижесказанное во многом относится и к аналогичным реле - РЭВ15, РЭВ16, РЭВ17.
Применение таких реле для коммутации в ВЧ-тракте любительской радиостанции очень удобно по ряду причин.
1. Реле "держит мощность". Хотя максимально допустимая мощность ВЧ-сигнала, указанная в технических характеристиках, составляет 200 Вт, в 50 Ом-тракте реле выдерживает любую мощность, используемую в hamradio (разумеется, если реле не переключать "под мощёй"). Реле успешно используется в коммутации RX/TX PA, в антенных коммутаторах, для переключения LC-элементов в цепях фазирования антенн.
2. Реле механически прочное. Нет необходимости в специальных мерах предосторожности при монтаже и эксплуатации (в отличие от вакуумных реле В1В, В2В).
3. Реле ремонтопригодно (tks RW1AC). Реле легко разбирается. Для отвинчивания винтов необходима "качественная" отвертка с тонким лезвием, соответствующим головке винта.
4. Реле хотя и не герметизированное, но способно, по крайней мере, пару лет нормально работать под открытым небом.
5. Реле достаточно распространенные. Обычно встречаются реле с обмоткой, рассчитанной на напряжение 27 В. 12В-версии, хотя и существуют, но никогда не попадались.
ВЧ-соединение.
Подключаться можно не только через разъем СР50, но и пайкой. Для пайки оплетки необходимо надфилем (напильником) удалить анодированное покрытие с внешней стороны корпуса разъема, там, где кончается резьба. Разъем латунный и легко лудится 60 Вт и более мощным паяльником с использованием канифоли. Пайку центрального проводника удобно выполнять через переходной проводник: в "маму" с усилием вставляется 1 см -отрезок медной проволоки соответствующего диаметра (около 2.5 мм), либо впаивается более тонкий медный провод. И уже к этим вспомогательным проводниками припаивается внешняя цепь (например, жила коаксиального кабеля). Центральный контакт разъема в разумных пределах можно перегревать паяльником: хотя контакт и укреплен на полиэтиленовой шайбе-изоляторе, однако фторопластовая втулка не дает контакту сместиться вбок. Не следует, однако, прилагать к нагретому контакту чрезмерных продольных и вращательных усилий.
Управляющее напряжение.
При длительной подаче номинального напряжения обмотка реле достаточно сильно разогревается, что снижает срок службы реле и может привести к короткому замыканию в обмотке. Кроме того, полезно снизить энергопотребление в цепи управления: реле потребляет целых 6 Вт, ток 0.23 А. С этой целью обмотку реле целесообразно питать через форсирующую RC-цепь: последовательно с обмоткой включаются параллельно соединенные мощный резистор и электролитический конденсатор. Реле включается импульсом тока, проходящим через конденсатор; по мере заряда конденсатора падение напряжения на резисторе возрастает, и ток через обмотку реле снижается. Сопротивление резистора выбирается из расчета Rобм…2Rобм, т.е. таким, чтобы на нем падало 1/2…2/3 напряжения питания, т.е. 12…18 В для 27В-реле. На такое же напряжение должен быть рассчитан электролитический конденсатор. Его емкость имеет порядок 1000…2000 мкФ и подбирается такой, чтобы реле надежно включалось. Если от реле требуется частое включение/выключение (например, если оно управляется сигналом PTT), то конденсатор должен успевать разряжаться за время, пока реле выключено. В связи с этим необходимо убедиться, что постоянная времени RC-цепи менее минимального предполагаемого времени выключения. Например, 27В-реле РЭВ14 в цепи PTT питалось от источника с напряжением 30 В через два резистора МЛТ-2 с общим сопротивлением 150 Ом, шунтированные конденсатором 1000x25 В.
ЭДС самоиндукции обмотки.
Индуктивность обмотки велика, и в момент выключения реле на обмотке индуцируется значительное напряжение, способное выводить из строя управляющую цепь (подгорают контакты тумблера, управляющего реле, горит транзистор) и саму обмотку. Обмотку реле следует шунтировать диодом, рассчитанным на номинальный ток реле (>0.23 А), открывающимся в момент выключения реле и замыкающим ток в обмотке. Шунтирование диодом практически не влияет на время выключения реле. Непосредственно на выводы реле удобно припаивать КД213 или 1N4007. Шунтирование обмотки конденсаторами (~0.1 мкФ) проблему не решает.
Транзисторы для управления РЭВ14.
Помимо КТ814/815 обратите внимание на составные транзисторы КТ972А/973А. Тот же корпус, та же цена, но h21Э >700. И те, и другие в комнатных условиях в режиме насыщения при питании одного-двух РЭВ14 не греются и внешнего теплоотвода не требуют.
Крепление реле.
Корпус реле выполнен из алюминиевого сплава и имеет три сквозных отверстия диаметром 3.3 мм (на рис. 1 они слились с черным корпусом). Самый простой способ крепления - пропустить в отверстия медную проволоку и привязать реле. Можно поискать длинные (>30 мм) винты М3. Однако наиболее надежный способ - нарезать в отверстиях в корпусе резьбу метчиком М4 и крепить реле с помощью винтов. Если необходимо монтировать несколько реле и нужно экономить место, сбоку реле можно просверлить два отверстия, нарезать резьбу М3 и крепить реле винтами, см. рис. 5. Реле крепятся вплотную друг к другу на металлическую полосу (уголок, П-образный профиль). При сверлении не следует сильно (>6 мм) углубляться (особенно в РЭВ15, имеющем внутреннее отверстие коаксиального канала большего диаметра, чем РЭВ14). Иначе сверло попадет внутрь
ВЧ отсека, и в отсеке окажется металлическая стружка.
Различия РЭВ14 и РЭВ15.
Первый тип реле рассчитан на работу в 50 Ом-тракте, второе реле, для 75 Ом-тракта. Конструктивных отличий два. Первое (очевидное), разъемы, второе, диаметр отверстий внутри корпуса, образующих коаксиальный канал. Эти отверстия хорошо видны. Все остальное, одинаковое. В частности, та же самая площадь контактов, ширина гибкой пластинки, на которой закреплен подвижный контакт. В связи с этим бытующее утверждение о существенной разнице в "электропрочности" РЭВ14 и РЭВ15 неверно: их контакты выдерживают одинаковый ток (мощность).
Что будет, если реле переключать "под мощей"?
Скорее всего, произойдет следующее. Сперва в момент размыкания контактов возникнет пробой "подвижный контакт - неподвижный контакт", затем, по мере расхождения контактов, начнется пробой "подвижный контакт - корпус реле". При первом типе пробоя заметного оплавления или иной деформации поверхности контактов, как правило, не происходит. Однако контакты покрываются продуктами окисления металла, появится эдакий легко удаляемый серый налет. После подобного эксперимента при слабом сигнале (в режиме приема) реле может переставать включаться ("пропадает прием"). Если через такой нарушенный контакт пропустить сильный сигнал, то контакт временно восстановится. Второй тип пробоя чаще всего идет по линии "торец подвижного контакта - внутренняя поверхность корпуса". При этом возможно оплавление или частичное прогорание гибкой пластинки, на которой закреплен подвижный контакт. Внутренняя поверхность коаксиального канала в корпусе покрывается продуктами окисления в виде налета серого цвета. Чтобы заметить описанные проявления деструктивных процессов, достаточно снять один из неподвижных контактов.
Поломки РЭВ14, с которыми приходилось сталкиваться.
1. Плохой контакт. Встречается вне зависимости от уровня мощности и условий эксплуатации. Проявляется, прежде всего, в пропадании приема. Два способа восстановления.
Без разборки реле. Контакты реле включаются в цепь постоянного тока последовательно с источником (например, 12 В) и резистором, ограничивающим ток короткого замыкания до 1-2 А.
На обмотку подается коммутирующее напряжение, реле включают и выключают. Цикл повторяется несколько сотен раз.
С разборкой. Отвинчиваются 12 винтов, крепящих три коаксиальных разъема. Разъемы снимаются, крепящиеся на них контакты чистятся. Применение наждачной бумаги не рекомендуется, достаточно потереть контакт о грубую ткань.
2. Короткое замыкание в обмотке (заметный уход сопротивления обмотки от номинального значения, обрыв). Причина - перегрев обмотки при длительной подаче напряжения коммутации, усугубляется повышенной влажностью. На будущее полезно применять форсирующую RC-цепь, снижающую разогрев обмотки (см. ранее). Возможна и иная причина, пробой лака провода обмотки высокой ЭДС самоиндукции, возникающей в момент выключения реле. Мы с такой причиной не сталкивались, но она вполне вероятна, устраняется использованием демпфирующего диода.
В любом случае у вышедшего из строя реле придется перемотать обмотку. Вся работа занимает около одного часа.
Снять крышку отсека электропривода, отвинтив круглую гайку. Снять электромагнитную систему, отвинтив два винта два болта М2.5 (желательно иметь соответствующий миниатюрный рожковый ключ, однако болты удается отвинтить и с помощью крепкого пинцета и отвертки). Снять катушку с сердечника, аккуратно смотать фторопластовую ленту (она еще пригодится), смотать обмотку. Новую мотать до заполнения катушки проводом ПЭВ-0.1 (в 27В-реле при изготовлении обмотка выполнена проводом ПЭВ-0.12…0.15). Поскольку в домашних условиях намотка получается менее качественная, чем заводская, количество витков оказывается меньшим, и сопротивление обмотки после такого ремонта снижается (скажем, вместо 120 получается 80 Ом). Ток включения увеличивается, напряжение включения снижается. Сборка производится в обратном порядке. Подобным способом, можно распространенное 27В реле переделать на другое напряжение, скажем, 12 В.
3. Коррозия общего провода. Возрастает сопротивление (скажем, до 3 Ом) между корпусом разъема и корпусом реле. Проявляется в появлении значительного (S3-S5) уровня шума при приеме, если реле нагрузить на эквивалент 50 Ом. Встречалось у реле, использовавшегося только в сухих комнатных условиях. Причина - ухудшение контакта между плоским латунным фланцем разъема и дюралюминиевым корпусом реле. Предпосылкой является затекание черной краски при изготовлении под фланец разъема и под головки винтов. По-видимому, незаметная глазу неизбежная коррозия и приводит к дефекту. Необходимо улучшить контакт.
Без разборки реле. Отвинтить хотя бы один из четырех винтов, крепящих дефектный разъем. Удалить краску вокруг отверстия на фланце и с тыльной части головки винта. Контакт будет обеспечиваться через этот винт. Поскольку польза от пружинной шайбы под головкой винта сомнительна, а контакт она явно ухудшает, шайбу полезно при сборке не ставить.
С разборкой реле. Снимаются коаксиальные разъемы. Фланцы разъемов и участки корпуса реле под фланцами зачищаются наждачной бумагой до удаления краски (не следует стремиться счистить покрытие с фланца: сам фланец латунный, анодирован специальным составом, снижающим контактную разность потенциалов с дюралевым корпусом реле). Удаляется краска вокруг отверстий крепежных винтов на фланцах и с самих винтов.
Некоторые характеристики реле.
Тип Паспорт Uном Rобм Iвкл Iвыкл
РЭВ14 РФ4.562.001.00 27 В 120 Ом 120 мА 10 мА
РЭВ14 РФ4.562.000.00 27 В 120 Ом 120 мА 10 мА
РЭВ14 РФ4.562.000.01 12.6 В 30 Ом 260 мА 45 мА
Волновое сопротивление для РЭВ14 и РЭВ16 - 50 Ом, для РЭВ15 и РЭВ17 - 75 Ом
Время включения
Сопротивление замкнутого контакта
Емкость разомкнутого контакта на переключаемый
Емкость разомкнутого контакта на корпус
Информация с сайта - http://www.rk3awl.ru
Успехов в соревнованиях!
73 Stan US0HZ
