V tomto článku budeme komplexne študovať obvod budiča tranzistorového relé a naučíme sa, ako navrhnúť jeho konfiguráciu výpočtom parametrov pomocou vzorcov.
Dôležitosť relé
Relé sú jednou z najdôležitejších súčastí elektronických obvodov. Najmä v obvodoch, kde je zapojený vysoký prenos energie alebo je prepínané sieťové zaťaženie, hrajú pri vykonávaní operácií hlavnú úlohu relé.
Tu sa naučíme, ako správne pracovať s relé pomocou tranzistora, a bez problémov aplikovať návrh v elektronickom systéme na spínanie pripojenej záťaže.
Pre hĺbkovú štúdiu o tom, ako relé funguje prečítajte si tento článok
Relé, ako všetci vieme, je elektromechanické zariadenie, ktoré sa používa vo forme spínača.
Je zodpovedný za prepínanie externej záťaže pripojenej k jej kontaktom v reakcii na relatívne menší elektrický výkon privádzaný cez združenú cievku.
Cievka je v podstate navinutá na železné jadro, keď na ňu pôsobí malý jednosmerný prúd, energizuje sa a správa sa ako elektromagnet.
Pružinový kontaktný mechanizmus umiestnený v tesnej blízkosti cievky okamžite reaguje a priťahuje sa smerom k energii elektromagnetu cievky pod napätím. V priebehu kontaktu kontakt spojí jeden z jeho párov a odpojí doplnkový pár, ktorý je s ním spojený.
Spätný chod nastane, keď je DC vypnutý na cievke a kontakty sa vrátia do pôvodnej polohy, čím sa spojí predchádzajúca sada doplnkových kontaktov a cyklus sa môže opakovať toľkokrát, koľkokrát je to možné.
Elektronický obvod bude bežne potrebovať budič relé, ktorý používa fázový obvod tranzistora, aby mohol prevádzať nízkoenergetický spínací výstup s nízkym výkonom na vysokovýkonný spínací výstup v sieti.
Nízkoúrovňové signály z elektroniky, ktoré môžu byť odvodené z IC stupňa alebo z nízkoprúdového tranzistorového stupňa, však nemusia byť schopné priamo riadiť relé. Pretože relé vyžaduje relatívne vyššie prúdy, ktoré zvyčajne nie sú k dispozícii zo zdroja IC alebo z nízkoprúdového tranzistorového stupňa.
S cieľom prekonať vyššie uvedený problém sa stupeň riadenia relé stáva nevyhnutným pre všetky elektronické obvody, ktoré túto službu potrebujú.
Budič relé nie je nič iné ako ďalší tranzistorový stupeň pripojený k relé, ktoré je potrebné ovládať. Tranzistor sa obvykle a výlučne používa na činnosť relé v reakcii na príkazy prijaté z predchádzajúceho riadiaceho stupňa.
Schéma zapojenia
S odkazom na vyššie uvedenú schému zapojenia vidíme, že konfigurácia zahŕňa iba tranzistor, základný odpor a relé s spätnou diódou.
Existuje však niekoľko zložitostí, ktoré je potrebné vyriešiť, aby bolo možné návrh použiť pre požadované funkcie:
Pretože napätie základného pohonu do tranzistora je hlavným zdrojom pre riadenie činnosti relé, je potrebné ho dokonale vypočítať pre dosiahnutie optimálnych výsledkov.
Hodnota základného rezistora id priamo úmerná prúdu cez kolektorové / emitorové vedenia tranzistora alebo inými slovami, prúd reléovej cievky, ktorý predstavuje zaťaženie kolektora tranzistora, sa stáva jedným z hlavných faktorov a priamo ovplyvňuje hodnotu základného odporu tranzistora.
Výpočtový vzorec
Základný vzorec na výpočet základného odporu tranzistora je daný výrazom:
R = (Us - 0,6) hFE / prúd cievky relé,
- Kde R = základný odpor tranzistora,
- Us = zdroj alebo spúšťacie napätie základného odporu,
- hFE = dopredný prúdový zisk tranzistora,
Posledný výraz, ktorý je „prúdom relé“, sa dá zistiť riešením tohto Ohmovho zákona:
I = Us / R, kde I je požadovaný prúd relé, Us je napájacie napätie relé.
Praktické uplatnenie
Odpor cievky relé možno ľahko zistiť pomocou multimetra.
Nás bude tiež známy parameter.
Predpokladajme, že napájanie Us je = 12 V, odpor cievky potom je 400 Ohmov
Prúd relé I = 12/400 = 0,03 alebo 30 mA.
Možno tiež predpokladať, že Hfe ktoréhokoľvek štandardného tranzistora s nízkym signálom je okolo 150.
Aplikáciou vyššie uvedených hodnôt na skutočnú rovnicu dostaneme,
R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ prúd relé
R = (12 - 0,6) 150,0 0,03
= 57 000 Ohmov alebo 57 K, najbližšia hodnota je 56 K.
Dióda pripojená cez cievku relé síce nijako nesúvisí s vyššie uvedeným výpočtom, stále ju nemožno ignorovať.
Dióda zaisťuje, že reverzný EMF generovaný z cievky relé je cez ňu skratovaný a nevylučuje sa do tranzistora. Bez tejto diódy by sa zadný EMF pokúsil nájsť cestu cez kolektorový emitor tranzistora a v priebehu niekoľkých sekúnd by tranzistor trvale poškodil.
Obvod relé vodiča pomocou PNP BJT
Tranzistor funguje najlepšie ako prepínač, keď je pripojený k spoločnej konfigurácii vysielača, čo znamená, že vysielač BJT musí byť vždy pripojený priamo k „zemnému“ vedeniu. Tu sa „zem“ vzťahuje na zápornú čiaru pre NPN a kladnú čiaru pre PNP BJT.
Ak sa v obvode použije NPN, musí byť záťaž spojená s kolektorom, čo umožní jeho zapnutie / vypnutie zapnutím / vypnutím jeho záporného vedenia. Toto je už vysvetlené vo vyššie uvedených diskusiách.
Ak chcete zapnúť / vypnúť kladnú čiaru, v takom prípade musíte na riadenie relé použiť PNP BJT. Tu môže byť relé pripojené cez záporné vedenie napájania a kolektor PNP. Presnú konfiguráciu nájdete na obrázku nižšie.
PNP však bude na spustenie potrebovať negatívny spúšťač na svojej základni, takže v prípade, že chcete implementovať systém s pozitívnym spúšťačom, bude pravdepodobne potrebné použiť kombináciu NPN a PNP BJT, ako je to znázornené na nasledujúcom obrázku:
Ak máte akékoľvek konkrétne otázky týkajúce sa vyššie uvedeného konceptu, neváhajte ich vyjadriť prostredníctvom komentárov a získať rýchle odpovede.
Ovládač relé šetriča energie
Normálne je napájacie napätie pre činnosť relé dimenzované tak, aby bolo zaistené optimálne zapojenie relé. Požadované udržovacie napätie je však zvyčajne oveľa nižšie.
Spravidla to nie je ani polovica vstupného napätia. Výsledkom je, že väčšina relé môže bez problémov pracovať aj pri tomto zníženom napätí, ale iba vtedy, ak je zaistené, že pri počiatočnej aktivácii je napätie dostatočne vysoké pre prívod.
Nižšie uvedený obvod môže byť ideálny pre relé určené na prácu s prúdom 100 mA alebo menším a pri napájacom napätí nižšom ako 25 V. Použitím tohto obvodu sú zaistené dve výhody: v prvom rade funkcie relé využívajú v podstate nízky prúd pri 50% menšom ako menovité napájacie napätie a prúd sa znížia na približne 1/4 skutočnej hodnoty relé! Po druhé, relé s vyššou hodnotou napätia by sa mohli použiť s nižšími rozsahmi napájania. (Napríklad relé 9 V, ktoré je potrebné na prevádzku s napätím 5 V zo zdroja TTL).
Obvod je viditeľný zapojený do napájacieho napätia schopného dokonale držať relé. Počas doby, keď je S1 otvorený, sa C1 nabíja cez R2 až do napájacieho napätia. R1 je pripojený k svorke + a T1 zostáva vypnutý. V okamihu, keď sa nastaví S1, sa základňa T1 pripojí k spoločnému napájaniu cez R1, takže sa zapne a napája relé.
Kladná svorka C1 sa pripája k spoločnej zemi prostredníctvom spínača S1. Ak vezmeme do úvahy, že tento kondenzátor bol pôvodne nabitý na napájacie napätie, jeho koncovka v tomto bode sa stáva zápornou. Napätie na cievke relé preto dosahuje dvakrát viac ako napájacie napätie, a to tiahne relé. Spínač S1 môže byť určite nahradený ľubovoľným univerzálnym tranzistorom, ktorý je možné podľa potreby zapnúť alebo vypnúť.
Predchádzajúce: Ako šetriť elektrinu doma - všeobecné tipy Ďalej: Ako zostaviť pyro-zapaľovací obvod - elektronický systém pyro zapaľovania
