Krug upravljačkog sklopa tranzistorskog releja s formulom i proračunima

U ovom ćemo članku sveobuhvatno proučiti sklop pokretačkog sklopa tranzistorskog releja i naučiti kako dizajnirati njegovu konfiguraciju izračunavanjem parametara putem formula.

Važnost releja

Releji su jedna od najvažnijih komponenata u elektroničkim sklopovima. Releji igraju glavnu ulogu u provedbi operacija, posebno u krugovima u kojima je uključen prijenos velike snage ili mrežno izmjenično opterećenje.

Ovdje ćemo naučiti kako pravilno upravljati relejem pomoću tranzistora i primijeniti dizajn u elektroničkom sustavu za prebacivanje povezanog tereta bez problema.

Za dubinsko proučavanje načina rada releja molim vas pročitajte ovaj članak

Relej je, kao što svi znamo, elektromehanički uređaj koji se koristi u obliku sklopke.

Odgovorno je za prebacivanje vanjskog opterećenja povezanog na njegove kontakte kao odgovor na relativno manju električnu snagu koja se primjenjuje na povezanu zavojnicu.

U osnovi je zavojnica namotana preko željezne jezgre, kada se na zavojnicu primijeni mali istosmjerni tok, ona se napaja i ponaša poput elektromagneta.

Opružni kontaktni mehanizam smješten u neposrednoj blizini zavojnice odmah reagira i privlači se prema sili elektromagneta pod naponom. Tijekom kontakta kontakt povezuje jedan od svog para i odvaja komplementarni par povezan s njim.

Obrnuto se događa kad se istosmjerni tok isključi na zavojnicu i kontakti se vrate u prvobitni položaj, povezujući prethodni set komplementarnih kontakata i ciklus se može ponoviti što je više moguće.

Elektroničkom krugu obično je potreban relejni pokretač koji koristi stupanj tranzistorskog kruga kako bi pretvorio svoj istosmjerni preklopni izlaz male snage u mrežni preklopni izlaz velike snage.

Međutim, signali niske razine iz elektronike koji mogu biti izvedeni iz IC stupnja ili stupnja tranzistora slabe struje mogu biti prilično nesposobni za izravno upravljanje relejem. Jer, relej zahtijeva relativno veće struje koje obično nisu dostupne iz izvora IC ili stupnja tranzistora slabe struje.

Da bi se prevladao gornji problem, stupanj upravljanja relejem postaje imperativ za sve elektroničke sklopove kojima je potrebna ova usluga.

Upravljač releja nije ništa drugo nego dodatni stupanj tranzistora pričvršćen s relejem kojim treba upravljati. Tranzistor se obično i isključivo koristi za upravljanje relejem kao odgovor na naredbe primljene iz prethodnog upravljačkog stupnja.

Kružni dijagram

Pozivajući se na gornji dijagram sklopa, vidimo da konfiguracija uključuje samo tranzistor, osnovni otpornik i relej s povratnom diodom.

Međutim, postoji nekoliko složenosti koje treba riješiti prije nego što se dizajn može upotrijebiti za potrebne funkcije:

Budući da je osnovni pogonski napon na tranzistoru glavni izvor za upravljanje radom releja, treba ga savršeno izračunati za optimalne rezultate.

Vrijednost osnovnog otpornika id izravno proporcionalna struji na vodovima kolektora / emitora tranzistora ili drugim riječima, struja zavojnice releja, koja predstavlja kolektorsko opterećenje tranzistora, postaje jedan od glavnih čimbenika i izravno utječe na vrijednost osnovnog otpora tranzistora.

Formula izračuna

Osnovna formula za izračunavanje osnovnog otpora tranzistora dana je izrazom:

R = (Us - 0,6) hFE / struja zavojnice releja,

• Gdje je R = osnovni otpor tranzistora,
• Us = Izvor ili napon okidača na osnovnom otporu,
• hFE = Naponsko pojačanje tranzistora,

Posljednji izraz koji je 'relejna struja' može se saznati rješavanjem sljedećeg Ohmovog zakona:

I = Us / R, gdje I je potrebna struja releja, Us je napon napajanja releja.

Praktična aplikacija

Otpor zavojnice releja može se lako prepoznati pomoću multimetra.

Nas će također biti poznati parametar.

Pretpostavimo da je tada napajanje Us = 12 V, otpor zavojnice 400 Ohma

Struja releja I = 12/400 = 0,03 ili 30 mA.

Također se može pretpostaviti da je Hfe bilo kojeg standardnog tranzistora slabog signala oko 150.

Primjenjujući gornje vrijednosti u stvarnoj jednadžbi koju dobijemo,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Relejna struja

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

= 57 000 Ohma ili 57 K, najbliža vrijednost je 56 K.

Dioda spojena preko zavojnice releja, premda ni na koji način nije povezana s gornjim izračunom, još uvijek se ne može zanemariti.

Dioda osigurava da se obrnuti EMF koji se generira iz zavojnice releja kratko spoji kroz nju, a ne da se baci u tranzistor. Bez ove diode, stražnji EMF pokušao bi pronaći put kroz kolektorski emiter tranzistora i tijekom trajno oštetiti tranzistor, u roku od nekoliko sekundi.

Krug relejnog upravljačkog programa pomoću PNP BJT

Tranzistor najbolje funkcionira kao prekidač kada je povezan s uobičajenom konfiguracijom emitora, što znači da emiter BJT uvijek mora biti povezan izravno linijom 'uzemljenje'. Ovdje se 'tlo' odnosi na negativnu crtu za NPN i pozitivnu crtu za PNP BJT.

Ako se u krugu koristi NPN, opterećenje mora biti povezano s kolektorom, što će omogućiti njegovo uključivanje / isključivanje uključivanjem / isključivanjem njegove negativne crte. To je već objašnjeno u gornjim raspravama.

Ako želite uključiti / isključiti pozitivnu crtu, u tom slučaju morat ćete koristiti PNP BJT za pogon releja. Ovdje se relej može povezati preko negativne linije napajanja i kolektora PNP-a. Točnu konfiguraciju potražite na donjoj slici.

Međutim, PNP-u će biti potreban negativni okidač u njegovoj osnovi za okidanje, pa u slučaju da želite implementirati sustav s pozitivnim okidačem, možda ćete morati koristiti kombinaciju NPN i PNP BJT-a kako je prikazano na sljedećoj slici:

Ako imate bilo kakvih posebnih upita u vezi s gornjim konceptom, slobodno ih izrazite putem komentara za brzi odgovor.

Relej za uštedu energije

Obično se napaja napon za rad releja kako bi se osiguralo optimalno uvlačenje releja. Međutim, potrebni potporni napon obično je puno niži.

To obično nije ni polovica napona za uvlačenje. Kao rezultat toga, većina releja može raditi bez problema čak i pri ovom smanjenom naponu, ali samo kada je osigurano da je početni napon aktivacije dovoljno visok za uvlačenje.

Sastav prikazan u nastavku može biti idealan za releje za koje je određeno da rade sa 100 mA ili nižim i na naponskom naponu ispod 25 V. Korištenjem ovog kruga osiguravaju se dvije prednosti: prije svega funkcije releja koriste bitno malu struju pri 50% manjoj od nazivni napon napajanja i struja smanjena na oko 1/4 stvarne vrijednosti releja! Drugo, releji s višim naponom mogu se koristiti s nižim opsezima napajanja. (Na primjer, relej od 9 V koji je potreban za rad s 5 V iz TTL napajanja).

Krug se može povezati s opskrbnim naponom koji može savršeno držati relej. Za vrijeme dok je S1 otvoren, C1 se puni putem R2 do napona napajanja. R1 je spojen na + terminal, a T1 ostaje ISKLJUČEN. U trenutku kada je S1 unaprijed postavljen, T1 baza se spaja na zajedničko napajanje kroz R1, tako da se uključuje i pokreće relej.

Pozitivni terminal C1 spaja se na zajedničko uzemljenje preko prekidača S1. S obzirom da je ovaj kondenzator u početku bio napunjen na opskrbni napon njegov-terminal u ovom trenutku postaje negativan. Napon na zavojnici releja stoga doseže dva puta više od napona napajanja, a to povlači relej. Prekidač S1 mogao bi se sigurno zamijeniti bilo kojim tranzistorom opće namjene koji se prema potrebi može uključiti ili isključiti.