Tässä artikkelissa tutkitaan kattavasti transistorin releohjainpiiriä ja opitaan suunnittelemaan sen kokoonpano laskemalla parametrit kaavojen avulla.
Releen merkitys
Releet ovat yksi elektronisten piirien tärkeimmistä komponenteista. Erityisesti piireissä, joissa on kyseessä suuri tehonsiirto tai verkkovirran vaihtokytkentä, releillä on keskeinen rooli toiminnan toteuttamisessa.
Täällä opitaan, kuinka releä käytetään oikein transistorin avulla ja miten rakennetta käytetään elektronisessa järjestelmässä kytketyn kuorman kytkemiseksi ilman ongelmia.
Perusteellinen tutkimus releen toiminnasta lue tämä artikkeli
Rele, kuten me kaikki tiedämme, on sähkömekaaninen laite, jota käytetään kytkimen muodossa.
Se on vastuussa koskettimiinsa liitetyn ulkoisen kuorman vaihtamisesta vastauksena suhteellisen pienempään sähkötehoon liitetyn kelan yli.
Periaatteessa kela kääritään rautaytimen yli, kun kelaan kohdistetaan pieni tasavirta, se virtaa ja käyttäytyy kuin sähkömagneetti.
Käämin läheisyyteen sijoitettu jousikuormitteinen kosketusmekanismi reagoi välittömästi ja vetää puoleensa jännitteistä kelan sähkömagneettista voimaa. Kurssilla kontakti yhdistää parinsa yhteen ja irrottaa siihen liittyvän komplementaarisen parin.
Käänteinen tapahtuu, kun tasavirta kytketään pois päältä kelaan ja koskettimet palaavat alkuperäiseen asentoonsa, yhdistämällä edellisen täydentävien koskettimien sarjan, ja sykli voidaan toistaa niin monta kertaa kuin mahdollista.
Elektroninen piiri tarvitsee yleensä transistoripiirin vaihetta käyttävän releohjaimen, jotta se voidaan muuntaa pienitehoinen tasavirtakytkentälähtö suuritehoiseksi verkkovirran vaihtokytkentälähdöksi.
Elektroniikan matalatasoiset signaalit, jotka voivat olla peräisin IC-vaiheesta tai matalan virran transistorista, voivat olla melko kykenemättömiä ohjaamaan relettä suoraan. Koska rele vaatii suhteellisen suurempia virtoja, joita ei ehkä normaalisti ole saatavana IC-lähteestä tai matalan virran transistorista.
Yllä olevan ongelman voittamiseksi releen ohjausvaihe on välttämätön kaikille sähköisille piireille, jotka tarvitsevat tätä palvelua.
Releohjain ei ole muuta kuin ylimääräinen transistori, joka on kiinnitetty releeseen, jota on käytettävä. Transistoria käytetään tyypillisesti ja yksinomaan releen käyttämiseen vastauksena edellisestä ohjausvaiheesta vastaanotettuihin komentoihin.
Piirikaavio
Edellä olevaan piirikaavioon viitaten näemme, että konfiguraatioon sisältyy vain transistori, kantavastus ja rele, jossa on paluudiodi.
On kuitenkin muutama monimutkaisuus, joka on ratkaistava, ennen kuin suunnittelua voidaan käyttää vaadittuihin toimintoihin:
Koska transistorin tukiaseman jännite on tärkein lähde reletoimintojen ohjauksessa, se on laskettava täydellisesti optimaalisten tulosten saavuttamiseksi.
Perusvastuksen arvo id, joka on suoraan verrannollinen transistorin keräin / emitterijohtimien virtaan tai toisin sanoen relekelan virrasta, joka on transistorin kollektorikuormitus, tulee yksi tärkeimmistä tekijöistä ja vaikuttaa suoraan arvoon transistorin kantavastuksen.
Laskentakaava
Peruskaava transistorin kantavastuksen laskemiseksi annetaan lausekkeella:
R = (Us - 0,6) hFE / releen kelavirta,
- Missä R = transistorin kantavastus,
- Us = Lähde tai kantavastuksen liipaisujännite,
- hFE = transistorin eteenpäinvirta,
Viimeinen lauseke, joka on 'välitysvirta', voidaan selvittää ratkaisemalla seuraava Ohmin laki:
I = Us / R, missä I on vaadittu relevirta, Us on releen syöttöjännite.
Käytännön sovellus
Releen kelan vastus voidaan helposti tunnistaa yleismittarilla.
Meistä tulee myös tunnettu parametri.
Oletetaan, että syöttö Us on = 12 V, kelan vastus on 400 ohmia
Releen virta I = 12/400 = 0,03 tai 30 mA.
Myös minkä tahansa tavallisen matalan signaalin transistorin Hfe: n voidaan olettaa olevan noin 150.
Yllä olevien arvojen soveltaminen todelliseen yhtälöön saamme,
R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ relevirta
R = (12 - 0,6) 150 / 0,03
= 57000 ohmia tai 57 K, lähin arvo 56 K.
Releen kelan yli kytketty diodi ei kuitenkaan ole millään tavalla yhteydessä yllä olevaan laskelmaan, mutta sitä ei silti voida sivuuttaa.
Diodi varmistaa, että releen kelasta muodostuva käänteinen EMF on oikosuljettu sen läpi eikä upoteta transistoriin. Ilman tätä diodia takimmainen EMF yrittäisi löytää polun transistorin kollektoriemitterin läpi ja vaurioittaa transistoria pysyvästi sekunneissa.
Releohjaimen piiri käyttäen PNP BJT: tä
Transistori toimii parhaiten kytkimenä, kun se on kytketty yhteiseen lähettimen kokoonpanoon, mikä tarkoittaa, että BJT: n emitterin on aina oltava kytketty suoraan maadoitusjohtoon. Tässä 'maa' viittaa negatiiviseen viivaan NPN: lle ja positiiviseen viivaan PNP BJT: lle.
Jos piirissä käytetään NPN: tä, kuorma on kytkettävä kerääjään, mikä sallii sen kytkemisen päälle / pois kytkemällä negatiivinen johto päälle / pois. Tämä selitetään jo yllä olevissa keskusteluissa.
Jos haluat kytkeä positiivisen linjan päälle / pois päältä, sinun on tällöin käytettävä PNP BJT: tä releen ajamisessa. Tällöin rele voidaan kytkeä syöttöjännitteen negatiivisen linjan ja PNP: n kerääjän yli. Katso tarkka konfiguraatio alla olevasta kuvasta.
PNP tarvitsee kuitenkin negatiivisen liipaisimen perustaa liipaisuun, joten jos haluat toteuttaa järjestelmän positiivisella liipaisulla, joudut ehkä joutumaan käyttämään sekä NPN: n että PNP: n BJT: n yhdistelmää seuraavan kuvan mukaisesti:
Jos sinulla on kysyttävää yllä olevasta konseptista, ilmaise ne nopeasti kommenttien kautta saadaksesi nopeita vastauksia.
Virransäästö-releohjain
Normaalisti releen käyttöjännite mitoitetaan sen varmistamiseksi, että rele vedetään sisään optimaalisesti. Vaadittu pidätysjännite on kuitenkin tyypillisesti paljon pienempi.
Tämä ei yleensä ole edes puolet sisäänvetojännitteestä. Tämän seurauksena suurin osa releistä voi toimia ongelmitta myös tällä alennetulla jännitteellä, mutta vain silloin, kun on varmistettu, että aloitusaktivointijännite on riittävän korkea sisäänvetoa varten.
Seuraavassa esitetty piiri voi olla ihanteellinen releille, jotka on määritelty toimimaan 100 mA: n tai pienemmällä virralla, ja syöttöjännitteellä alle 25 V. Tämän piirin avulla varmistetaan kaksi etua: Ensinnäkin releen toiminnot käyttävät oleellisesti matalaa virtaa 50% vähemmän kuin nimellinen syöttöjännite ja virta pienennetty noin 1/4 releen todellisesta nimellisarvosta! Toiseksi korkeamman jännitteen nimellisiä releitä voitaisiin käyttää pienemmillä syöttöalueilla. (Esimerkiksi 9 V: n rele, jota tarvitaan toimimaan 5 V: n kanssa TTL-syötteestä).
Piiri voidaan nähdä kytkettynä syöttöjännitteeseen, joka pystyy pitämään releen täydellisesti. Kun S1 on auki, C1 latautuu R2: n kautta syöttöjännitteeseen saakka. R1 on kytketty + -liittimeen ja T1 pysyy kytkettynä pois päältä. S1: n esittämishetkellä T1-tukiasema kytketään R1: n kautta yhteiseen syöttöön niin, että se kytkeytyy päälle ja käyttää releä.
C1: n positiivinen liitin kytkeytyy yhteiseen maahan kytkimen S1 kautta. Ottaen huomioon, että tämä kondensaattori oli alun perin ladattu syöttöjännitteelle, sen terminaalista tulee tässä vaiheessa negatiivinen. Releen kelan jännite saavuttaa sen vuoksi kaksi kertaa enemmän kuin syöttöjännite, ja tämä vetää releen sisään. Kytkin S1 voidaan varmasti korvata kaikilla yleiskäyttöisillä transistoreilla, jotka voidaan kytkeä päälle tai pois tarvittaessa.
Pari: Kuinka säästää sähköä kotona - yleisiä vinkkejä Seuraava: Pyro-sytytyspiirin rakentaminen - elektroninen Pyro-sytytinjärjestelmä
