Circuit driver releu tranzistor cu Formula și calcule

În acest articol vom studia în mod cuprinzător un circuit driver de releu tranzistor și vom învăța cum să-i proiectăm configurația calculând parametrii prin formule.

Importanța releului

Releele sunt una dintre cele mai importante componente din circuitele electronice. Mai ales în circuitele în care este implicat transferul de putere mare sau comutarea sarcinii de curent alternativ, releele joacă rolul major în implementarea operațiunilor.

Aici vom învăța cum să acționăm corect un releu folosind un tranzistor și să aplicăm proiectarea în sistem electronic pentru comutarea unei sarcini conectate fără probleme.

Pentru un studiu aprofundat cu privire la modul în care funcționează un releu vă rugăm să citiți acest articol

Un releu, după cum știm cu toții, este un dispozitiv electromecanic care este utilizat sub forma unui comutator.

Este responsabil pentru comutarea unei sarcini externe conectate la contactele sale ca răspuns la o putere electrică relativ mai mică aplicată pe o bobină asociată.

Practic, bobina este înfășurată peste un miez de fier, atunci când se aplică un mic DC pe bobină, acesta se energizează și se comportă ca un electromagnet.

Un mecanism de contact cu arc, amplasat în imediata apropiere a bobinei, răspunde imediat și este atras către forța electromagnetică a bobinei energizate. În curs, contactul conectează una dintre perechile sale împreună și deconectează o pereche complementară asociată cu acesta.

Reversul se întâmplă atunci când DC-ul este oprit pe bobină și contactele revin la poziția inițială, conectând setul anterior de contacte complementare și ciclul poate fi repetat de cât mai multe ori posibil.

Un circuit electronic va avea, în mod normal, nevoie de un driver de releu care să folosească un circuit de tranzistor pentru a converti ieșirea de comutare continuă de putere redusă într-o ieșire de comutare de curent alternativ.

Cu toate acestea, semnalele de nivel scăzut de la un dispozitiv electronic care pot fi derivate dintr-o etapă IC sau o etapă de tranzistor cu curent scăzut pot fi destul de incapabile să conducă un releu direct. Deoarece, un releu necesită curenți relativ mai mari, care ar putea fi în mod normal indisponibili de la o sursă IC sau o etapă de tranzistor cu curent redus.

Pentru a depăși problema de mai sus, o etapă de control a releului devine imperativă pentru toate circuitele electronice care au nevoie de acest serviciu.

Un driver de releu nu este altceva decât o etapă de tranzistor suplimentară atașată la releu care trebuie acționată. Tranzistorul este utilizat în mod tipic și exclusiv pentru acționarea releului ca răspuns la comenzile primite din etapa de control precedentă.

Diagrama circuitului

Referindu-ne la schema de circuit de mai sus, vedem că configurația implică doar un tranzistor, un rezistor de bază și releul cu diodă flyback.

Cu toate acestea, există câteva complexități care trebuie soluționate înainte ca proiectarea să poată fi utilizată pentru funcțiile necesare:

Deoarece tensiunea de bază a tranzistorului este sursa principală pentru controlul operațiunilor releului, trebuie să fie calculată perfect pentru rezultate optime.

Valoarea rezistenței de bază este direct proporțională cu curentul de pe cablurile colectorului / emițătorului tranzistorului sau cu alte cuvinte, curentul bobinei releului, care este sarcina colectorului tranzistorului, devine unul dintre factorii principali și influențează direct valoarea a rezistorului de bază al tranzistorului.

Formula de calcul

Formula de bază pentru calcularea rezistenței de bază a tranzistorului este dată de expresia:

R = (Us - 0,6) hFE / curent bobină releu,

• Unde R = rezistorul de bază al tranzistorului,
• Us = Sursa sau tensiunea de declanșare la rezistorul de bază,
• hFE = câștigul de curent înainte al tranzistorului,

Ultima expresie care este „curentul de releu” poate fi aflată rezolvând următoarea lege a lui Ohm:

I = Us / R, unde I este curentul necesar al releului, Us este tensiunea de alimentare a releului.

Aplicație practică

Rezistența bobinei releului poate fi ușor identificată folosind un multimetru.

De asemenea, noi vom fi un parametru cunoscut.

Să presupunem că alimentarea cu noi este = 12 V, atunci rezistența bobinei este de 400 ohmi

Curentul de releu I = 12/400 = 0,03 sau 30 mA.

De asemenea, Hfe-ul oricărui tranzistor standard cu semnal scăzut poate fi presupus a fi în jur de 150.

Aplicând valorile de mai sus în ecuația reală pe care o obținem,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Curent de releu

R = (12 - 0,6) 150 / 0,03

= 57.000 Ohmi sau 57 K, cea mai apropiată valoare fiind 56 K.

Dioda conectată la bobina releului nu este în niciun fel legată de calculul de mai sus, totuși nu poate fi ignorată.

Dioda se asigură că EMF invers generat de bobina releului este scurtcircuitat prin ea și nu este aruncat în tranzistor. Fără această diodă, EMF din spate ar încerca să găsească o cale prin emițătorul colector al tranzistorului și, în curs, va deteriora tranzistorul permanent, în câteva secunde.

Circuit driver releu folosind PNP BJT

Un tranzistor funcționează cel mai bine ca un comutator atunci când este conectat cu o configurație comună a emițătorului, ceea ce înseamnă că emițătorul BJT trebuie să fie întotdeauna conectat direct cu linia „de masă”. Aici „terenul” se referă la linia negativă pentru un NPN și linia pozitivă pentru un PNP BJT.

Dacă se folosește un NPN în circuit, sarcina trebuie conectată la colector, ceea ce îi va permite să fie pornit / oprit pornind / oprind linia sa negativă. Acest lucru este deja explicat în discuțiile de mai sus.

Dacă doriți să activați / dezactivați linia pozitivă, în acest caz va trebui să utilizați un PNP BJT pentru conducerea releului. Aici releul poate fi conectat de-a lungul liniei negative a sursei și a colectorului PNP. Consultați figura de mai jos pentru configurația exactă.

Cu toate acestea, un PNP va avea nevoie de un declanșator negativ la baza sa pentru declanșare, deci, în cazul în care doriți să implementați sistemul cu un declanșator pozitiv, poate fi necesar să utilizați o combinație atât de NPN cât și de PNJ BJT, așa cum se arată în figura următoare:

Dacă aveți orice întrebare specifică cu privire la conceptul de mai sus, vă rugăm să nu ezitați să le exprimați prin comentarii pentru a primi răspunsuri rapide.

Driver de releu de economisire a energiei

În mod normal, tensiunea de alimentare pentru un releu care funcționează este dimensionată pentru a se asigura că releul este tras în mod optim. Cu toate acestea, tensiunea de reținere necesară este de obicei mult mai mică.

Aceasta nu este, de obicei, nici măcar jumătate din tensiunea de tragere. Ca rezultat, majoritatea releelor ​​pot funcționa fără probleme chiar și la această tensiune redusă, dar numai atunci când este asigurat că la tensiunea inițială de activare este suficient de mare pentru tragere.

Circuitul prezentat mai jos poate fi ideal pentru relee specificate să funcționeze cu 100 mA sau mai mici și la o tensiune de alimentare sub 25 V. Prin utilizarea acestui circuit sunt asigurate două avantaje: în primul rând funcțiile releului folosind un curent substanțial scăzut cu 50% mai puțin decât tensiunea nominală de alimentare și curentul reduse la aproximativ 1/4 din puterea reală a releului! În al doilea rând, releele cu tensiune mai mare pot fi utilizate cu intervale de alimentare mai mici. (De exemplu, un releu de 9 V care este necesar să funcționeze cu 5 V de la o sursă TTL).

Circuitul poate fi văzut conectat la o tensiune de alimentare capabilă să țină perfect releul. În timpul cât S1 este deschis, C1 se încarcă prin R2 până la tensiunea de alimentare. R1 este cuplat la terminalul + și T1 rămâne oprit. În momentul în care se prezintă S1, baza T1 se conectează la alimentarea comună prin R1, astfel încât să pornească și să acționeze releul.

Terminalul pozitiv al lui C1 se conectează la masa comună prin comutatorul S1. Având în vedere că acest condensator a fost încărcat inițial la tensiunea de alimentare - terminalul său în acest moment devine negativ. Tensiunea peste bobina releului atinge, prin urmare, de două ori mai mult decât tensiunea de alimentare, iar acest lucru trage în releu. Comutatorul S1 poate fi, cu siguranță, înlocuit cu un tranzistor de uz general care poate fi pornit sau oprit după cum este necesar.