Vezje gonilnika tranzistorskega releja s formulo in izračuni

V tem članku bomo izčrpno preučili vezje gonilnika tranzistorskega releja in se naučili, kako oblikovati njegovo konfiguracijo z izračunom parametrov s pomočjo formul.

Pomen releja

Releji so eden najpomembnejših sestavnih delov elektronskih vezij. Releji igrajo glavno vlogo pri izvajanju operacij, zlasti v tokokrogih, kjer gre za prenos moči ali preklapljanje omrežne napetosti.

Tu se bomo naučili, kako pravilno upravljati rele z uporabo tranzistorja in uporabiti zasnovo v elektronskem sistemu za preklapljanje povezane obremenitve brez težav.

Za poglobljeno študijo o delovanju releja prosim preberite ta članek

Kot vsi vemo, je rele elektromehanska naprava, ki se uporablja v obliki stikala.

Odgovoren je za preklapljanje zunanje obremenitve, povezane s svojimi kontakti, kot odziv na sorazmerno manjšo električno moč, ki se uporablja prek povezane tuljave.

V bistvu je tuljava navita na železno jedro, ko se na tuljavo nanese majhen enosmerni tok, se ta napaja in obnaša kot elektromagnet.

Vzmetno obremenjen kontaktni mehanizem, nameščen v neposredni bližini tuljave, se takoj odzove in privlači v smeri elektromagnetne sile tuljave. Med potekom kontakt poveže enega od svojega para skupaj in odklopi komplementarni par, povezan z njim.

Obratno se zgodi, ko je enosmerni tok izklopljen na tuljavo in se kontakti vrnejo v prvotni položaj, pri čemer se poveže prejšnji sklop komplementarnih kontaktov in cikel se lahko ponovi čim večkrat.

Elektronsko vezje običajno potrebuje relejski gonilnik, ki uporablja stopnjo tranzistorskega vezja, da pretvori izhodni preklopni izhod nizke moči v izhodni preklopni AC moči velike moči.

Vendar pa signali nizke ravni iz elektronike, ki lahko izvirajo iz stopnje IC ali stopnje nizkega toka tranzistorja, morda ne zmorejo neposredno voditi releja. Ker rele zahteva sorazmerno večje tokove, ki običajno niso na voljo iz vira IC ali stopnje tranzistorja z nizkim tokom.

Da bi rešili zgornjo težavo, postane stopnja krmiljenja releja nujna za vsa elektronska vezja, ki potrebujejo to storitev.

Gonilnik releja ni nič drugega kot dodatna tranzistorska stopnja, pritrjena z relejem, ki ga je treba upravljati. Tranzistor se običajno in izključno uporablja za upravljanje releja kot odziv na ukaze, prejete iz prejšnje krmilne stopnje.

Shema vezja

Glede na zgornji diagram vezja vidimo, da konfiguracija vključuje samo tranzistor, osnovni upor in rele z povratno diodo.

Vendar obstaja nekaj zapletenosti, ki jih je treba rešiti, preden lahko zasnovo uporabimo za zahtevane funkcije:

Ker je osnovna pogonska napetost na tranzistorju glavni vir za nadzor delovanja releja, jo je treba za optimalne rezultate popolnoma izračunati.

Vrednost osnovnega upora je neposredno sorazmerna s tokom na vodih kolektorja / oddajnika tranzistorja ali z drugimi besedami, tok relejske tuljave, ki je kolektorska obremenitev tranzistorja, postane eden glavnih dejavnikov in neposredno vpliva na vrednost osnovnega upora tranzistorja.

Formula za izračun

Osnovna formula za izračun osnovnega upora tranzistorja je podana z izrazom:

R = (Us - 0,6) hFE / tok relejske tuljave,

• Kjer je R = osnovni upor tranzistorja,
• Us = vir ali napetost sprožilca na osnovni upor,
• hFE = naprej tokovni dobiček tranzistorja,

Zadnji izraz, ki je 'relejni tok', lahko ugotovimo z reševanjem naslednjega Ohmovega zakona:

I = Us / R, kjer I je zahtevani tok releja, Us je napajalna napetost releja.

Praktična uporaba

Odpor tuljave releja je mogoče zlahka prepoznati z uporabo multimetra.

Tudi mi bomo znani parameter.

Denimo, da je napajanje Us = 12 V, upor tuljave pa 400 Ohmov

Relejni tok I = 12/400 = 0,03 ali 30 mA.

Prav tako se lahko domneva, da je Hfe katerega koli standardnega tranzistorja z nizkim signalom približno 150.

Z uporabo zgornjih vrednosti v dejanski enačbi, ki jo dobimo,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Relejni tok

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

= 57.000 ohmov ali 57 K, najbližja vrednost je 56 K.

Dioda, priključena preko tuljave releja, sicer ni povezana z zgornjim izračunom, vendar je še vedno ni mogoče prezreti.

Dioda poskrbi, da je povratni EMF, ki ga ustvarja relejska tuljava, prek nje kratko in ne odvržen v tranzistor. Brez te diode bi zadnji EMF poskušal najti pot skozi kolektorski oddajnik tranzistorja in med tem trajno poškodoval tranzistor v nekaj sekundah.

Krog relejskega gonilnika z uporabo PNP BJT

Tranzistor najbolje deluje kot stikalo, ko je povezan s skupno konfiguracijo oddajnika, kar pomeni, da mora biti oddajnik BJT vedno povezan neposredno z ozemljitveno linijo. Tu se „osnova“ nanaša na negativno črto za NPN in pozitivno črto za PNP BJT.

Če se v vezju uporablja NPN, mora biti obremenitev povezana s kolektorjem, kar omogoča vklop / izklop z vklopom / izklopom njegove negativne črte. To je že razloženo v zgornjih razpravah.

Če želite vklopiti / izklopiti pozitivno črto, morate v tem primeru za pogon releja uporabiti PNP BJT. Tu je lahko rele priključen čez negativni vod napajalnika in kolektorja PNP. Za natančno konfiguracijo glejte spodnjo sliko.

Vendar bo PNP potreboval negativni sprožilec na svoji osnovi za sprožitev, zato boste v primeru, da želite sistem implementirati s pozitivnim sprožilcem, morda morali uporabiti kombinacijo NPN in PNP BJT, kot je prikazano na naslednji sliki:

Če imate kakršno koli posebno vprašanje glede zgornjega koncepta, vas prosimo, da jih izrazite s komentarji za hiter odgovor.

Gonilnik releja za varčevanje z energijo

Običajno se napajalna napetost delujočega releja dimenzionira, da se zagotovi optimalno vklop releja. Vendar je potrebna zadrževalna napetost običajno precej nižja.

To običajno ni niti polovica vlečne napetosti. Posledično lahko večina relejev deluje brez težav tudi pri tej zmanjšani napetosti, vendar le, kadar je zagotovljeno, da je začetna vklopna napetost primerna za vklop.

Spodaj predstavljeno vezje je lahko idealno za releje, določene za delo s 100 mA ali manj in pri napajalni napetosti pod 25 V. Z uporabo tega vezja sta zagotovljeni dve prednosti: najprej rele deluje z bistveno nizkim tokom pri 50% manj kot nazivna napajalna napetost in tok zmanjšan na približno 1/4 dejanske nazivne vrednosti releja! Drugič, releji z višjo napetostjo se lahko uporabljajo z nižjimi razponi napajanja. (Na primer 9 V rele, ki je potreben za delovanje s 5 V iz napajalnika TTL).

Vezje je mogoče povezati z napajalno napetostjo, ki lahko popolnoma drži rele. V času, ko je S1 odprt, se C1 napolni prek R2 do napajalne napetosti. R1 je povezan na + terminal in T1 ostane izklopljen. V trenutku, ko je S1 prednastavljen, se osnova T1 priključi na napajanje, ki je skupno prek R1, tako da se vklopi in poganja rele.

Pozitivni terminal C1 se preko stikala S1 poveže s skupno zemljo. Glede na to, da je bil ta kondenzator prvotno napolnjen do napajalne napetosti, postane njegov terminal na tej točki negativen. Napetost na tuljavi releja torej doseže dvakrat več od napajalne napetosti, kar vleče rele. Stikalo S1 lahko zagotovo nadomestimo s katerim koli tranzistorjem splošnega namena, ki ga je mogoče po potrebi vklopiti ali izklopiti.