Tranzistoriaus relės tvarkyklės grandinė su formule ir skaičiavimais

Šiame straipsnyje mes išsamiai išnagrinėsime tranzistoriaus relės tvarkyklės grandinę ir sužinosime, kaip suprojektuoti jo konfigūraciją apskaičiuojant parametrus pagal formules.

Relės svarba

Relės yra vienas iš svarbiausių elektroninių grandinių komponentų. Relės vaidina svarbų vaidmenį įgyvendinant operacijas, ypač grandinėse, kuriose perduodamas didelis energijos tiekimas arba kintamosios srovės įtampa.

Čia mes sužinosime, kaip tinkamai valdyti relę naudojant tranzistorių ir pritaikyti elektroninės sistemos dizainą, kad būtų galima perjungti prijungtą apkrovą be problemų.

Dėl išsamaus relės veikimo tyrimo perskaitykite šį straipsnį

Relė, kaip mes visi žinome, yra elektromechaninis įtaisas, naudojamas jungiklio pavidalu.

Jis yra atsakingas už išorinės apkrovos, prijungtos prie jo kontaktų, perjungimą, reaguojant į santykinai mažesnę elektros energiją, perduodamą per susietą ritę.

Iš esmės ritė yra suvyniota per geležinę šerdį, kai ant ritės uždedama maža nuolatinė įtampa, ji energizuoja ir elgiasi kaip elektromagnetas.

Spyruoklinis kontaktinis mechanizmas, esantis arti ritės, nedelsdamas reaguoja ir traukiasi įjungtos ritės elektromagneto jėgos link. Kurso metu kontaktas sujungia vieną iš savo porų ir atjungia su juo susijusią papildomą porą.

Atvirkščiai atsitinka, kai nuolatinė srovė yra išjungta į ritę ir kontaktai grįžta į pradinę padėtį, sujungdami ankstesnį papildomų kontaktų rinkinį, o ciklas gali būti kartojamas kiek įmanoma daugiau kartų.

Elektroninei grandinei paprastai reikia relės tvarkyklės, naudojančios tranzistoriaus grandinės pakopą, kad būtų galima konvertuoti jos mažos galios nuolatinės srovės perjungimo išvestį į didelės galios kintamosios srovės perjungimo išėjimą.

Tačiau žemo lygio signalai iš elektronikos, kurie gali būti gaunami iš IC pakopos arba mažos srovės tranzistoriaus pakopos, gali būti gana nesugebantys tiesiogiai valdyti relės. Kadangi relė reikalauja santykinai didesnių srovių, kurių paprastai negali būti iš IC šaltinio arba mažos srovės tranzistoriaus pakopos.

Norint įveikti pirmiau minėtą problemą, relės valdymo pakopa tampa būtina visoms elektroninėms grandinėms, kurioms reikalinga ši paslauga.

Relės tvarkyklė yra ne kas kita, kaip papildoma tranzistoriaus pakopa, pritvirtinta prie relės, kurią reikia valdyti. Transistorius paprastai ir tik naudojamas relės valdymui, atsižvelgiant į komandas, gautas iš ankstesnio valdymo etapo.

Grandinės schema

Remdamiesi pirmiau pateikta schema matome, kad konfigūracijoje yra tik tranzistorius, bazinis rezistorius ir relė su grįžtamuoju diodu.

Tačiau yra keletas sudėtingų dalykų, kuriuos reikia išspręsti, kad dizainą būtų galima naudoti reikalingoms funkcijoms:

Kadangi bazinės pavaros įtampa iki tranzistoriaus yra pagrindinis relės veikimo šaltinis, ją reikia puikiai apskaičiuoti, kad būtų pasiekti optimalūs rezultatai.

Pagrindinio rezistoriaus vertė id, tiesiogiai proporcinga srovei, esančiai tranzistoriaus kolektoriaus / emiterio laiduose, arba, kitaip tariant, relės ritės srovė, kuri yra tranzistoriaus kolektoriaus apkrova, tampa vienu iš pagrindinių veiksnių ir tiesiogiai įtakoja vertę tranzistoriaus bazinio rezistoriaus.

Skaičiavimo formulė

Pagrindinė tranzistoriaus bazinio rezistoriaus apskaičiavimo formulė pateikiama išraiška:

R = (mums - 0,6) hFE / relės ritės srovė,

• Kur R = tranzistoriaus bazinis rezistorius,
• Us = pagrindo rezistoriaus šaltinis arba įjungimo įtampa,
• hFE = priekinis tranzistoriaus srovės stiprinimas,

Paskutinę išraišką, kuri yra „relės srovė“, galima sužinoti išsprendus šį Ohmo dėsnį:

I = Us / R, kur I yra reikalinga relės srovė, Us yra relės maitinimo įtampa.

Praktinis pritaikymas

Relės ritės varžą galima lengvai nustatyti naudojant multimetrą.

Mes taip pat bus žinomas parametras.

Tarkime, kad maitinimo šaltinis yra = 12 V, ritės varža yra 400 omų

Relės srovė I = 12/400 = 0,03 arba 30 mA.

Taip pat galima manyti, kad bet kurio standartinio žemo signalo tranzistoriaus Hfe yra maždaug 150.

Minėtų verčių taikymas faktinėje lygtyje, kurią gauname,

R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷ relės srovė

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

= 57 000 omų arba 57 K, artimiausia vertė - 56 K.

Diodas, sujungtas per relės ritę, niekaip nesusijęs su aukščiau pateiktu skaičiavimu, jo vis tiek negalima ignoruoti.

Diodas užtikrina, kad atvirkštinis EMF, generuojamas iš relės ritės, būtų per jį trumpas, o ne išmestas į tranzistorių. Be šio diodo galinis EMF bandytų rasti kelią per tranzistoriaus kolektoriaus spinduolį ir einant per kelias sekundes visam laikui sugadinti tranzistorių.

Relės vairuotojo grandinė naudojant PNP BJT

Tranzistorius geriausiai veikia kaip jungiklis, kai jis yra sujungtas su bendra spinduolio konfigūracija, o tai reiškia, kad BJT spinduolis visada turi būti tiesiogiai sujungtas su „įžeminimo“ linija. Čia „žemė“ reiškia neigiamą NPN liniją ir teigiamą PNP BJT liniją.

Jei grandinėje naudojamas NPN, apkrova turi būti prijungta prie kolektoriaus, o tai leis jį įjungti / išjungti, įjungiant / išjungiant jo neigiamą liniją. Tai jau paaiškinta minėtose diskusijose.

Jei norite įjungti / išjungti teigiamą liniją, tokiu atveju relės valdymui turėsite naudoti PNP BJT. Čia relė gali būti sujungta per neigiamą tiekimo liniją ir PNP kolektorių. Norėdami sužinoti tikslią konfigūraciją, žr. Toliau pateiktą paveikslą.

Tačiau norint suaktyvinti PNP, jo pagrinde reikės neigiamo aktyviklio, taigi, jei norite įdiegti sistemą su teigiamu paleidikliu, gali tekti naudoti tiek NPN, tiek PNP BJT derinį, kaip parodyta šiame paveikslėlyje:

Jei turite kokių nors konkrečių klausimų, susijusių su pirmiau minėta koncepcija, nedvejodami išsakykite juos komentaruose, kad gautumėte greitus atsakymus.

Energijos taupymo relės tvarkyklė

Paprastai veikiančios relės maitinimo įtampa yra nustatoma taip, kad būtų užtikrinta optimali relės įtraukimo įtampa. Tačiau reikalinga išlaikymo įtampa paprastai yra daug mažesnė.

Paprastai tai nėra net pusė įtampos. Dėl to dauguma relių gali dirbti be problemų net ir esant tokiai sumažintai įtampai, tačiau tik tada, kai užtikrinama, kad pradinio įjungimo įtampa būtų pakankamai aukšta įsijungimui.

Žemiau pateikta grandinė gali būti ideali relėms, nurodytoms veikti esant 100 mA ar mažesnei, o esant maitinimo įtampai, mažesnei kaip 25 V. Naudojant šią grandinę užtikrinami du pranašumai: visų pirma relės funkcijos naudojant iš esmės mažą srovę esant 50% mažesnei nei vardinė maitinimo įtampa ir srovė sumažinta iki maždaug 1/4 faktinės relės normos! Antra, relės su didesne įtampa gali būti naudojamos su mažesniais tiekimo diapazonais. (Pavyzdžiui, 9 V relė, reikalinga veikti su 5 V iš TTL maitinimo šaltinio).

Grandinę galima pamatyti prijungtą prie maitinimo įtampos, galinčios puikiai išlaikyti relę. Tuo metu, kai S1 yra atviras, C1 įkraunamas per R2 iki maitinimo įtampos. R1 yra sujungtas su + gnybtu, o T1 lieka išjungtas. Tuo momentu, kai yra S1, T1 pagrindas prisijungia prie maitinimo, įprasto per R1, todėl jis įsijungia ir valdo relę.

Teigiamas C1 gnybtas jungiasi prie bendro įžeminimo jungikliu S1. Atsižvelgiant į tai, kad šis kondensatorius iš pradžių buvo įkrautas į maitinimo įtampą, jo galas šiuo metu tampa neigiamas. Todėl įtampa relės ritėje pasiekia du kartus daugiau nei maitinimo įtampa, ir tai traukia relę. Jungiklį S1, be abejo, galima pakeisti bet kuriuo bendrosios paskirties tranzistoriu, kurį galima įjungti arba išjungti, jei reikia.