Transistor Relay Driver Circuit med formel och beräkningar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





I den här artikeln kommer vi att omfattande studera en transistorrelä-drivkrets och lära oss att utforma dess konfiguration genom att beräkna parametrarna genom formler.

Betydelsen av relä

Reläer är en av de viktigaste komponenterna i elektroniska kretsar. Särskilt i kretsar där hög effektöverföring eller växelströmsomkoppling är involverad, spelar reläer den viktigaste rollen för att genomföra operationerna.



Här lär vi oss att manövrera ett relä korrekt med hjälp av en transistor och tillämpa designen i elektroniska system för att byta en ansluten last utan problem.


För en fördjupad studie om hur ett relä fungerar läs den här artikeln




Ett relä är, som vi alla vet, en elektromekanisk anordning som används i form av en omkopplare.

Det är ansvarigt för att koppla en extern belastning ansluten till dess kontakter som svar på en relativt mindre elektrisk effekt som appliceras över en tillhörande spole.

I grund och botten lindas spolen över en järnkärna, när en liten likström appliceras på spolen, aktiveras den och beter sig som en elektromagnet.

En fjäderbelastad kontaktmekanism placerad i närheten av spolen reagerar omedelbart och lockas till den energiserade spolens elektromagnetkraft. Under kursen ansluter kontakten ett av dess par och kopplar bort ett kompletterande par associerat med det.

Det omvända händer när likströmmen stängs av till spolen och kontakterna återgår till sitt ursprungliga läge, och förbinder den tidigare uppsättningen kompletterande kontakter och cykeln kan upprepas så många gånger som möjligt.

En elektronisk krets behöver normalt en relädrivrutin som använder ett transistorkretssteg för att konvertera dess likströmsomkopplingsutgång med låg effekt till en nätströmomkopplare med hög effekt.

Lågnivåsignalerna från en elektronik som kan härledas från ett IC-steg eller ett lågströmstransistorsteg kan dock vara ganska oförmögna att driva ett relä direkt. Eftersom ett relä kräver relativt högre strömmar som normalt inte är tillgängliga från en IC-källa eller ett transistorsteg med låg ström.

För att komma till rätta med ovanstående fråga är ett reläkontrollsteg nödvändigt för alla elektroniska kretsar som behöver denna tjänst.

En reläförare är ingenting annat än ett extra transistorsteg kopplat till reläet som behöver manövreras. Transistorn används typiskt och enbart för att manövrera reläet som svar på de kommandon som mottagits från föregående styrsteg.

Kretsschema

Transistor Relay Driver Circuit med formel och beräkningar

Med hänvisning till ovanstående kretsschema ser vi att konfigurationen endast innefattar en transistor, ett basmotstånd och reläet med en flyback-diod.

Det finns dock några komplexiteter som måste lösas innan designen kan användas för de nödvändiga funktionerna:

Eftersom basdrivspänningen till transistorn är den viktigaste källan för att styra reläfunktionerna, måste den beräknas perfekt för optimala resultat.

Basmotståndsvärdet id direkt proportionellt mot strömmen över transistorns kollektor / emitterledningar eller med andra ord, reläspolströmmen, som är transistorns kollektorbelastning, blir en av huvudfaktorerna och påverkar direkt värdet av transistorns basmotstånd.

Beräkningsformel

Grundformeln för beräkning av transistorns basmotstånd ges av uttrycket:

R = (Us - 0,6) hFE / reläspolström,

  • Där R = basmotstånd hos transistorn,
  • Us = Källa eller utlösarspänningen till basmotståndet,
  • hFE = Transistorns framåtströmförstärkning,

Det sista uttrycket som är 'reläströmmen' kan hittas genom att lösa följande Ohms lag:

I = Us / R, där jag är den nödvändiga reläströmmen, Us är matningsspänningen till reläet.

Praktisk applikation

Reläspolmotståndet kan enkelt identifieras med hjälp av en multimeter.

Us kommer också att vara en känd parameter.

Antag att matningen Us är = 12 V, då är spolmotståndet 400 ohm

Reläström I = 12/400 = 0,03 eller 30 mA.

Även Hfe för vilken som helst standard lågsignaltransistor kan antas vara cirka 150.

Tillämpa ovanstående värden i den faktiska ekvationen vi får,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Reläström

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

= 57 000 ohm eller 57 K, det närmaste värdet är 56 K.

Dioden ansluten över reläspolen är dock inte på något sätt relaterad till ovanstående beräkning, men den kan fortfarande inte ignoreras.

Dioden ser till att den omvända EMF som genereras från reläspolen kortsluts genom den och inte dumpas i transistorn. Utan denna diod skulle den bakre EMF försöka hitta en väg genom transistorns kollektoremitter och under tiden skada transistorn permanent inom några sekunder.

Relädrivkrets med PNP BJT

En transistor fungerar bäst som en omkopplare när den är ansluten till en gemensam sändarkonfiguration, vilket innebär att BJT: s sändare alltid måste vara ansluten direkt med en jordledning. Här avser 'marken' den negativa linjen för en NPN och den positiva linjen för en PNP BJT.

Om en NPN används i kretsen måste belastningen vara ansluten till kollektorn, vilket gör att den kan kopplas PÅ / AV genom att slå dess negativa PÅ / AV. Detta har redan förklarats i ovanstående diskussioner.

Om du vill slå på / av den positiva linjen måste du i så fall använda en PNP BJT för att köra reläet. Här kan reläet vara anslutet över försörjningens negativa linje och PNP-samlaren. Se bilden nedan för den exakta konfigurationen.

PNP-reläförarkrets

Men en PNP behöver en negativ utlösare vid basen för utlösningen, så om du vill implementera systemet med en positiv utlösare kan du behöva använda en kombination av både NPN och PNP BJT: er som visas i följande bild:

Om du har några specifika frågor angående ovanstående koncept är du välkommen att uttrycka dem genom kommentarerna för att få snabba svar.

Power Saver Relay Driver

Normalt är matningsspänningen för ett manöverrelä dimensionerad för att säkerställa att reläet dras in optimalt. Den erhållna spänningen är emellertid vanligtvis mycket lägre.

Detta är vanligtvis inte ens hälften av inkopplingsspänningen. Som ett resultat kan majoriteten av reläerna fungera utan problem även vid denna reducerade spänning, men bara när det säkerställs att vid den initiala aktiveringsspänningen är tillräckligt hög för inkörningen.

Kretsen nedan kan vara idealisk för reläer som specificeras för att arbeta med 100 mA eller lägre, och vid matningsspänning under 25 V. Genom att använda denna krets är två fördelar säkerställda: först och främst använder reläfunktionerna väsentligen låg ström vid 50% mindre än den nominella matningsspänningen och strömmen reduceras till cirka 1/4 av reläets faktiska värde! För det andra kan reläer med högre spänningsgrad användas med lägre matningsområden. (Till exempel ett 9 V-relä som krävs för att fungera med 5 V från en TTL-matning).

arbetar högspänningsrelä med låg strömförsörjning

Kretsen kan ses ansluten till en matningsspänning som kan hålla reläet perfekt. Under tiden S1 är öppen laddas C1 via R2 upp till matningsspänningen. R1 är kopplad till + -terminalen och T1 förblir AV. I det ögonblick som S1 är förinställd blir T1-basen ansluten för att mata gemensamt via R1, så att den slås PÅ och driver reläet.

Den positiva terminalen på C1 ansluter till den gemensamma marken via omkopplaren S1. Med tanke på att denna kondensator ursprungligen hade laddats till matningsspänningen blir dess-terminal vid denna tidpunkt negativ. Spänningen över reläspolen når därför två gånger mer än matningsspänningen, och detta drar in reläet. Omkopplaren S1 kan säkert ersättas med en valfri transistor som kan slås på eller av efter behov.




Tidigare: Hur man sparar el hemma - Allmänna tips Nästa: Hur man bygger en pyro-tändningskrets - elektroniskt pyro-tändsystem