Transistorrelais-stuurcircuit met formule en berekeningen

Transistorrelais-stuurcircuit met formule en berekeningen

In dit artikel zullen we een transistorrelais-stuurcircuit uitgebreid bestuderen en leren hoe we de configuratie ervan kunnen ontwerpen door de parameters te berekenen met behulp van formules.



Belang van relais

Relais zijn een van de belangrijkste componenten in elektronische schakelingen. Vooral in circuits waar een hoge vermogensoverdracht of wisselstroomwisselstroom is betrokken, spelen relais de belangrijkste rol bij het implementeren van de bewerkingen.

Hier zullen we leren hoe we een relais correct kunnen bedienen met behulp van een transistor en het ontwerp in een elektronisch systeem kunnen toepassen om een ​​aangesloten belasting probleemloos te schakelen.






Voor een diepgaande studie over hoe een relais werkt lees dit artikel


Een relais, zoals we allemaal weten, is een elektromechanisch apparaat dat wordt gebruikt in de vorm van een schakelaar.



Het is verantwoordelijk voor het schakelen van een externe belasting die is aangesloten op zijn contacten in reactie op een relatief kleiner elektrisch vermogen dat wordt aangelegd over een bijbehorende spoel.

In feite is de spoel gewikkeld over een ijzeren kern, wanneer een kleine DC op de spoel wordt toegepast, wordt deze bekrachtigd en gedraagt ​​deze zich als een elektromagneet.

Een veerbelast contactmechanisme dat dicht bij de spoel is geplaatst, reageert onmiddellijk en wordt aangetrokken door de bekrachtigde elektromagneetkracht van de spoel. Tijdens de cursus verbindt het contact een van zijn paar met elkaar en verbreekt het een complementair paar dat ermee verbonden is.

Het omgekeerde gebeurt wanneer de gelijkstroom naar de spoel wordt uitgeschakeld en de contacten terugkeren naar hun oorspronkelijke positie, waarbij de vorige set complementaire contacten wordt aangesloten en de cyclus zo vaak mogelijk kan worden herhaald.

Een elektronisch circuit heeft normaal gesproken een relaisstuurprogramma nodig dat gebruikmaakt van een transistorcircuittrap om de DC-schakeluitgang met laag vermogen om te zetten in een AC-schakeluitgang met hoog vermogen.

De signalen van een laag niveau van een elektronica die kunnen worden afgeleid van een IC-trap of een transistortrap met lage stroomsterkte kunnen echter behoorlijk niet in staat zijn om een ​​relais rechtstreeks aan te sturen. Omdat een relais relatief hogere stromen vereist die normaal gesproken niet beschikbaar zijn vanaf een IC-bron of een transistortrap met lage stroomsterkte.

Om het bovenstaande probleem te verhelpen, wordt een relaisbesturingstrap noodzakelijk voor alle elektronische circuits die deze service nodig hebben.

Een relaisstuurprogramma is niets anders dan een extra transistortrap die is bevestigd aan het relais dat moet worden bediend. De transistor wordt typisch en uitsluitend gebruikt voor het bedienen van het relais in reactie op de opdrachten die zijn ontvangen van de voorgaande stuurtrap.

Schakelschema

Transistorrelais-stuurcircuit met formule en berekeningen

Verwijzend naar het bovenstaande schakelschema zien we dat de configuratie alleen een transistor, een basisweerstand en het relais met een flyback-diode omvat.

Er zijn echter enkele complexiteiten die moeten worden opgelost voordat het ontwerp kan worden gebruikt voor de vereiste functies:

Omdat de basisstuurspanning naar de transistor de belangrijkste bron is voor het regelen van de relaisbewerkingen, moet deze perfect worden berekend voor optimale resultaten.

De basisweerstandswaarde id is rechtevenredig met de stroom over de collector / emitter-leidingen van de transistor of met andere woorden, de relaisspoelstroom, die de collectorbelasting van de transistor is, wordt een van de belangrijkste factoren en beïnvloedt rechtstreeks de waarde van de basisweerstand van de transistor.

Rekenformule

De basisformule voor het berekenen van de basisweerstand van de transistor wordt gegeven door de uitdrukking:

R = (Us - 0,6) hFE / relaisspoelstroom,

  • Waar R = basisweerstand van de transistor,
  • Us = Bron of de triggerspanning naar de basisweerstand,
  • hFE = voorwaartse stroomversterking van de transistor,

De laatste uitdrukking die de 'relaisstroom' is, kan worden gevonden door de volgende wet van Ohm op te lossen:

I = Us / R, waarbij I de vereiste relaisstroom is, Us is de voedingsspanning naar het relais.

Praktische toepassing

De weerstand van de relaisspoel kan eenvoudig worden geïdentificeerd met behulp van een multimeter.

Wij zullen ook een bekende parameter zijn.

Stel dat de voeding Us = 12 V is, dan is de spoelweerstand 400 Ohm

Relaisstroom I = 12/400 = 0,03 of 30 mA.

Ook mag worden aangenomen dat de Hfe van elke standaard transistor met een laag signaal ongeveer 150 is.

Door de bovenstaande waarden toe te passen in de feitelijke vergelijking die we krijgen,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ relaisstroom

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

= 57.000 Ohm of 57 K, de dichtstbijzijnde waarde is 56 K.

De diode die over de relaisspoel is aangesloten, heeft echter geen verband met de bovenstaande berekening, maar kan nog steeds niet worden genegeerd.

De diode zorgt ervoor dat de omgekeerde EMF die door de relaisspoel wordt gegenereerd, erdoor wordt kortgesloten en niet in de transistor wordt gedumpt. Zonder deze diode zou de achter-EMF proberen een pad te vinden door de collector-emitter van de transistor en daarbij de transistor binnen enkele seconden permanent beschadigen.

Relaisstuurcircuit met behulp van PNP BJT

Een transistor werkt het beste als een schakelaar wanneer deze is aangesloten op een gemeenschappelijke emitterconfiguratie, wat betekent dat de emitter van de BJT altijd rechtstreeks op de 'aarde'-lijn moet zijn aangesloten. Hier verwijst de 'aarde' naar de negatieve lijn voor een NPN en de positieve lijn voor een PNP BJT.

Als een NPN in het circuit wordt gebruikt, moet de belasting worden aangesloten op de collector, waardoor deze kan worden AAN / UIT geschakeld door de negatieve lijn AAN / UIT te schakelen. Dit is al uitgelegd in de bovenstaande discussies.

Als u de positieve lijn AAN / UIT wilt zetten, moet u in dat geval een PNP BJT gebruiken voor het aansturen van het relais. Hier kan het relais worden aangesloten over de negatieve lijn van de voeding en de collector van de PNP. Zie onderstaande afbeelding voor de exacte configuratie.

PNP-relaisstuurcircuit

Een PNP heeft echter een negatieve trigger aan de basis nodig voor de triggering, dus als u het systeem met een positieve trigger wilt implementeren, moet u mogelijk een combinatie van zowel NPN- als PNP-BJT's gebruiken, zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

Als u een specifieke vraag heeft met betrekking tot het bovenstaande concept, aarzel dan niet om deze te uiten via de opmerkingen, zodat u snel antwoord krijgt.

Power Saver Relay-stuurprogramma

Normaal gesproken is de voedingsspanning voor een aansturen van een relais zo gedimensioneerd dat het relais optimaal wordt ingetrokken. De vereiste houdspanning is echter doorgaans veel lager.

Dit is meestal niet eens de helft van de intrekspanning. Daardoor kunnen de meeste relais zelfs bij deze verlaagde spanning probleemloos werken, maar alleen als er zeker van is dat bij de initiële activeringsspanning voldoende hoog is voor het intrekken.

De onderstaande schakeling kan ideaal zijn voor relais gespecificeerd om te werken met 100 mA of lager, en met een voedingsspanning lager dan 25 V. Door gebruik te maken van deze schakeling zijn twee voordelen verzekerd: allereerst werkt het relais met een substantieel lage stroom bij 50% minder dan de nominale voedingsspanning en de stroom verlaagd tot ongeveer 1/4 van de werkelijke nominale waarde van het relais! Ten tweede kunnen relais met een hogere spanningswaarde worden gebruikt met een lager voedingsbereik. (Bijvoorbeeld een 9 V-relais dat nodig is om te werken met 5 V van een TTL-voeding).

werkend hoogspanningsrelais met lage voeding

Het circuit is te zien met een voedingsspanning die het relais perfect kan vasthouden. Gedurende de tijd dat S1 open is, wordt C1 via R2 tot de voedingsspanning opgeladen. R1 is gekoppeld met de + klem en T1 blijft UIT. Op het moment dat S1 wordt ingesteld, wordt de T1-basis aangesloten op de gemeenschappelijke voeding via R1, zodat deze wordt ingeschakeld en het relais wordt aangestuurd.

De positieve pool van C1 is verbonden met de gemeenschappelijke aarde via de schakelaar S1. Aangezien deze condensator aanvankelijk tot de voedingsspanning was opgeladen, wordt de -aansluiting op dit punt negatief. De spanning over de relaisspoel bereikt dus twee keer meer dan de voedingsspanning, en deze trekt het relais aan. Schakelaar S1 zou zeker kunnen worden vervangen door een transistor voor algemeen gebruik die naar behoefte kan worden in- of uitgeschakeld.




Een paar: Hoe u thuis elektriciteit kunt besparen - Algemene tips Vervolg: Hoe een pyro-ontstekingscircuit te bouwen - Elektronisch pyro-ontstekingssysteem