Formül ve Hesaplamalar ile Transistör Röle Sürücü Devresi

Bu yazıda, bir transistör röle sürücü devresini kapsamlı bir şekilde inceleyeceğiz ve parametreleri formüllerle hesaplayarak yapılandırmasını nasıl tasarlayacağımızı öğreneceğiz.

Rölenin Önemi

Röleler, elektronik devrelerdeki en önemli bileşenlerden biridir. Özellikle yüksek güç aktarımı veya şebeke AC yük anahtarlamasının söz konusu olduğu devrelerde, işlemlerin uygulanmasında röleler büyük rol oynar.

Burada, bir transistör kullanarak bir rölenin nasıl doğru şekilde çalıştırılacağını öğreneceğiz ve bağlı bir yükü sorunsuz bir şekilde anahtarlamak için tasarımı elektronik sistemde uygulayacağız.

Bir rölenin nasıl çalıştığına dair derinlemesine bir çalışma için lütfen bu makaleyi okuyun

Bir röle, hepimizin bildiği gibi, anahtar şeklinde kullanılan elektromekanik bir cihazdır.

İlişkili bir bobine uygulanan nispeten daha küçük bir elektrik gücüne yanıt olarak kontaklarına bağlı harici bir yükün anahtarlanmasından sorumludur.

Temel olarak bobin, bir demir çekirdek üzerine sarılır, bobine küçük bir DC uygulandığında, enerji verir ve bir elektromıknatıs gibi davranır.

Bobine yakın bir yere yerleştirilen yaylı bir kontak mekanizması anında tepki verir ve enerji verilmiş bobin elektromıknatıs kuvvetine doğru çekilir. Kursta kontak, çiftlerinden birini birbirine bağlar ve onunla ilişkili tamamlayıcı bir çifti ayırır.

Tersi, DC bobine KAPATILDIĞINDA ve kontaklar orijinal pozisyonuna döndüğünde, önceki tamamlayıcı kontak setini bağladığında gerçekleşir ve döngü mümkün olduğu kadar çok tekrarlanabilir.

Bir elektronik devre, düşük güçlü DC anahtarlama çıkışını yüksek güçlü şebeke AC anahtarlama çıkışına dönüştürmek için normalde bir transistör devre aşaması kullanan bir röle sürücüsüne ihtiyaç duyar.

Bununla birlikte, bir IC aşamasından veya bir düşük akım transistör aşamasından türetilebilen bir elektronikten gelen düşük seviyeli sinyaller, bir röleyi doğrudan sürmek için oldukça yetersiz olabilir. Çünkü bir röle, normalde bir IC kaynağından veya bir düşük akım transistör kademesinden elde edilemeyen nispeten daha yüksek akımlar gerektirir.

Yukarıdaki sorunun üstesinden gelmek için, bu servise ihtiyaç duyan tüm elektronik devrelerde bir röle kontrol aşaması zorunlu hale gelir.

Bir röle sürücüsü, çalıştırılması gereken röleye eklenmiş ek bir transistör aşamasından başka bir şey değildir. Transistör tipik olarak ve yalnızca önceki kontrol aşamasından alınan komutlara yanıt olarak röleyi çalıştırmak için kullanılır.

Devre şeması

Yukarıdaki devre şemasına baktığımızda, konfigürasyonun yalnızca bir transistör, bir temel direnç ve geri dönüş diyotlu bir röle içerdiğini görüyoruz.

Bununla birlikte, tasarımın gerekli işlevler için kullanılabilmesi için çözülmesi gereken birkaç karmaşıklık vardır:

Transistöre giden temel sürücü voltajı, röle işlemlerini kontrol etmek için ana kaynak olduğundan, optimum sonuçlar için mükemmel şekilde hesaplanması gerekir.

Transistörün kollektör / yayıcı uçlarındaki akımla doğru orantılı olan baz direnç değeri kimliği veya diğer bir deyişle transistörün kollektör yükü olan röle bobin akımı ana faktörlerden biri olur ve değeri doğrudan etkiler. transistörün temel direncinin.

Hesaplama formülü

Transistörün temel direncini hesaplamak için temel formül aşağıdaki ifade ile verilir:

R = (Us - 0.6) hFE / Röle Bobini Akımı,

• R = transistörün temel direnci,
• Us = Kaynak veya taban direncine tetik voltajı,
• hFE = Transistörün ileri akım kazancı,

'Röle akımı' olan son ifade, aşağıdaki Ohm yasası çözülerek bulunabilir:

I = Us / R, burada I gerekli röle akımı, Us ise röleye besleme voltajıdır.

Pratik uygulama

Röle bobini direnci, bir multimetre kullanılarak kolayca tanımlanabilir.

Biz de bilinen bir parametre olacağız.

Us kaynağının = 12 V olduğunu, bobin direncinin 400 Ohm olduğunu varsayalım.

Röle akımı I = 12/400 = 0,03 veya 30 mA.

Ayrıca herhangi bir standart düşük sinyal transistörünün Hfe'sinin 150 civarında olduğu varsayılabilir.

Yukarıdaki değerleri aldığımız gerçek denklemde uygulayarak,

R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷ Röle Akımı

R = (12 - 0.6) 150 / 0.03

= 57.000 Ohm veya 57 K, en yakın değer 56 K'dir.

Röle bobinine bağlanan diyot, yukarıdaki hesaplamayla hiçbir şekilde ilişkili olmasa da, yine de göz ardı edilemez.

Diyot, röle bobininden üretilen ters EMF'nin kısa devre olmasını ve transistöre atılmamasını sağlar. Bu diyot olmadan, arka EMF, transistörün toplayıcı vericisi boyunca bir yol bulmaya çalışır ve tabii ki saniyeler içinde transistöre kalıcı olarak zarar verir.

PNP BJT kullanan röle sürücü devresi

Bir transistör, ortak bir yayıcı konfigürasyonuna bağlandığında anahtar olarak en iyi şekilde çalışır, yani BJT'nin vericisinin her zaman doğrudan 'toprak' hattına bağlanması gerekir. Burada 'zemin', bir NPN için negatif çizgiyi ve bir PNP BJT için pozitif çizgiyi ifade eder.

Devrede bir NPN kullanılıyorsa, yük kollektöre bağlanmalıdır, bu da negatif hattını AÇIK / KAPALI konuma getirerek AÇIK / KAPALI konuma getirilmesine izin verecektir. Bu, yukarıdaki tartışmalarda zaten açıklanmıştır.

Pozitif hattı AÇMAK / KAPATMAK isterseniz, bu durumda röleyi sürmek için bir PNP BJT kullanmanız gerekecektir. Burada röle, beslemenin negatif hattına ve PNP'nin kollektörüne bağlanabilir. Tam konfigürasyon için lütfen aşağıdaki şekle bakın.

Bununla birlikte, bir PNP'nin tetikleme için tabanında bir negatif tetiklemeye ihtiyacı olacaktır, bu nedenle sistemi pozitif bir tetikleyici ile uygulamak isterseniz, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi hem NPN hem de PNP BJT'lerin bir kombinasyonunu kullanmanız gerekebilir:

Yukarıdaki konseptle ilgili özel bir sorunuz varsa, hızlı yanıtlar almak için lütfen bunları yorumlarla ifade etmekten çekinmeyin.

Güç Tasarrufu Röle Sürücüsü

Normalde, bir rölenin çalıştırılması için besleme voltajı, rölenin en iyi şekilde çekilmesini sağlayacak şekilde boyutlandırılır. Bununla birlikte, gerekli tutma gerilimi tipik olarak çok daha düşüktür.

Bu genellikle çekme voltajının yarısı bile değildir. Sonuç olarak, rölelerin çoğu, bu düşük voltajda bile sorunsuz çalışabilir, ancak yalnızca ilk aktivasyon voltajında ​​çekme için yeterince yüksek olması sağlandığında.

Aşağıda sunulan devre, 100 mA veya daha düşük ve 25 V altındaki besleme geriliminde çalışacak şekilde belirtilen röleler için ideal olabilir. Bu devreyi kullanarak iki avantaj sağlanır: her şeyden önce,% 50'den daha az önemli ölçüde düşük akım kullanan röle işlevleri nominal besleme voltajı ve akım, rölenin gerçek değerinin yaklaşık 1 / 4'üne düşürüldü! İkinci olarak, daha yüksek voltaj derecesine sahip röleler, daha düşük besleme aralıklarında kullanılabilir. (Örneğin bir TTL beslemesinden 5 V ile çalışması gereken 9 V'luk bir röle).

Devre, röleyi mükemmel şekilde tutabilen bir besleme voltajına bağlı olarak görülebilir. S1'in açık olduğu süre boyunca C1, besleme gerilimine kadar R2 üzerinden şarj edilir. R1 + terminaline bağlanır ve T1 KAPALI kalır. S1'in önceden verildiği anda, T1 tabanı, R1 aracılığıyla ortak beslemeye bağlanır, böylece AÇIK konuma geçer ve röleyi çalıştırır.

C1'in pozitif terminali, S1 anahtarı aracılığıyla ortak toprağa bağlanır. Bu kondansatörün başlangıçta besleme voltajına yüklendiğini düşünürsek, bu noktada terminali negatif olur. Röle bobini üzerindeki gerilim, bu nedenle besleme geriliminden iki kat daha fazlasına ulaşır ve bu, röleyi çeker. S1 anahtarı, kesinlikle, gerektiğinde açılıp kapatılabilen herhangi bir genel amaçlı transistör ile değiştirilebilir.