Реле на транзисторах. Электронные реле и твердотельные переключатели: преимущества и применение в современной электронике

Какие преимущества имеют твердотельные реле перед электромеханическими. Как работают электронные ключи на транзисторах. В каких устройствах применяются полупроводниковые переключатели. Какие типы твердотельных реле существуют.

Принцип работы твердотельного реле

Твердотельное реле (ТТР) — это электронное устройство, которое выполняет функции коммутации электрических цепей без использования механических контактов. В отличие от электромагнитных реле, в ТТР нет подвижных частей, а переключение осуществляется с помощью полупроводниковых элементов.

Основными компонентами твердотельного реле являются:

• Входная цепь управления (обычно на основе оптопары для гальванической развязки)
• Силовой полупроводниковый ключ (тиристор, симистор или MOSFET-транзистор)
• Выходная силовая цепь для подключения нагрузки

При подаче управляющего сигнала происходит включение оптопары, которая в свою очередь активирует силовой ключ, замыкая выходную цепь. Таким образом обеспечивается коммутация нагрузки без механического перемещения контактов.

Преимущества твердотельных реле перед электромагнитными

Твердотельные реле имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными электромагнитными реле:

• Отсутствие движущихся частей и механического износа
• Высокая скорость переключения (микросекунды)
• Отсутствие дребезга контактов и электрической дуги
• Бесшумность работы
• Высокая надежность и длительный срок службы
• Возможность коммутации больших токов и напряжений
• Малые габариты и вес

Благодаря этим свойствам твердотельные реле находят широкое применение в современной электронике и автоматике.

Типы и разновидности твердотельных реле

В зависимости от типа коммутируемого тока и используемых полупроводниковых элементов различают следующие основные виды твердотельных реле:

• Однофазные для переменного тока (на симисторах или тиристорах)
• Трехфазные для переменного тока
• Для постоянного тока (на MOSFET-транзисторах)
• Реверсивные (для управления электродвигателями)
• Гибридные (комбинация электромеханического и твердотельного реле)

Также ТТР различаются по способу управления (постоянным или переменным током), наличию встроенной защиты, типу выходного сигнала и другим параметрам.

Области применения твердотельных реле

Благодаря своим преимуществам твердотельные реле нашли широкое применение в различных отраслях:

• Промышленная автоматика и управление технологическими процессами
• Силовая электроника и преобразовательная техника
• Системы управления электродвигателями
• Источники бесперебойного питания
• Зарядные устройства
• Системы освещения и регулирования яркости
• Бытовая техника
• Автомобильная электроника

Твердотельные реле особенно эффективны в приложениях, требующих частых переключений, высокой надежности и долговечности.

Электронные ключи на транзисторах

Помимо твердотельных реле, в электронике широко используются более простые электронные ключи на транзисторах. Они позволяют коммутировать электрические цепи с помощью слабых управляющих сигналов.

Основные виды транзисторных ключей:

• На биполярных транзисторах
• На полевых транзисторах с изолированным затвором (MOSFET)
• На IGBT-транзисторах

Транзисторные ключи обеспечивают высокое быстродействие, малые потери мощности и возможность управления большими токами. Они широко применяются в импульсных источниках питания, преобразователях напряжения, усилителях класса D и других устройствах.

Сравнение твердотельных и электромагнитных реле

При выборе между твердотельным и электромагнитным реле необходимо учитывать следующие факторы:

Выбор типа реле зависит от конкретного применения, требуемых характеристик и экономических факторов.

Особенности применения твердотельных реле

При использовании твердотельных реле следует учитывать некоторые особенности:

• Необходимость теплоотвода при коммутации больших токов
• Возможность ложных срабатываний от помех
• Наличие остаточного тока в закрытом состоянии
• Чувствительность к перенапряжениям
• Более высокая стоимость по сравнению с электромагнитными реле

Для надежной работы ТТР важно правильно выбирать параметры реле, обеспечивать эффективное охлаждение и применять защитные цепи.

Перспективы развития технологий твердотельной коммутации

Развитие технологий твердотельных реле и электронных ключей продолжается в следующих направлениях:

• Повышение коммутируемых токов и напряжений
• Уменьшение сопротивления в открытом состоянии
• Снижение остаточных токов утечки
• Улучшение тепловых характеристик
• Интеграция защитных и диагностических функций
• Применение новых полупроводниковых материалов (SiC, GaN)

Это позволит расширить области применения твердотельных коммутационных устройств и повысить их эффективность в различных приложениях силовой электроники и автоматики.

ТРАНЗИСТОР ВМЕСТО РЕЛЕ

В течение нескольких лет использовался электронный трансформатор для импровизированной паяльной станции и контроллер температуры. Контроллер имеет реле, способное после нескольких часов щелканий поздно ночью, когда наступает тишина, изрядно потрепать нервы.

Так что пришло время заменить электромагнитное реле на так называемое электронное твердотельное — на базе полевого транзистора MOSFET IRF540N и оптрона PC817 для управления им. Конечно вы можете в некоторых схемах использовать только транзистор, но тут требовалась улучшенная развязка.

Схема замены реле на полевой транзистор

Электронное транзисторное реле собрано на небольшой универсальной плате и установлено проводками на плату контроллера.

Теперь наступила полная тишина, небольшой радиатор что видно на фото является вообще ненужным, транзистор холодный даже после нескольких часов работы.

Радиоэлементы IRF540N и PC817 использовались только потому, что были в наличии. Их можно заменить на очень многое (исходя из токов, напряжений и управляющих сигналов).

При повторении схемы учтите некоторые рекомендации: напряжение на затворе будет около 6 В что недостаточно для полного и безопасного открытия транзистора. Рекомендуем заменить резистор между затвором и PC817 на 1 кОм и лучше убрать резистор с коллектора оптопары.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ТРАНЗИСТОР ВМЕСТО РЕЛЕ

Все своими руками Твердотельное реле своими руками

Твердотельное реле (ТТР) или Solid State Relay (SSR) — это электронные устройства, которые выполняют те же самые функции, что и электромеханическое реле, но не содержит движущихся частей. Серийные твердотельные реле используют технологии полупроводниковых устройств, таких как тиристоры и транзисторы.

То есть вместо подвижных контактов в ТТР используются электронные полупроводниковые ключи, в которых цепи управления имеют гальваническую развязку с силовыми, коммутируемыми цепями. Благо сейчас переключательных полевых транзисторов приобрести нет никаких проблем. Таким образом, для построения твердотельного реле нам потребуется

В данной статье рассмотрен ключ для коммутации переменного тока. Используя SMD компоненты по этой схеме можно изготовить ТТР переменного тока. Часть деталей монтируется на печатной плате, которая крепится к алюминиевой положке. Транзисторы устанавливаются на подложку через слюдяные прокладки. Конденсатор С1 лучше брать или танталовый или керамический. Его емкость можно уменьшить.

В этой схеме к качестве коммутирующих транзисторов используются биполярные транзисторы разных структур.

Есть еще одна схема гальванически развязанного ключа на моп-транзисторе с защитой от предельного тока нагрузки. О нем шла речь в статье «Mощный ключ постоянного тока на полевом транзисторе»

Все это хорошо, если напряжения, с которыми работают ТТР реализованные на MOSFET, позволяют управлять этими полевыми транзисторами. А как быть с коммутацией напряжения, например 3,3 вольта. Для открывания полевого транзистора этого напряжения явно не достаточно. Нужен какой-то преобразователь, способный поднять напряжение управления хотя бы до пяти вольт. Классический импульсный преобразователь использовать для реле – слишком громоздко. Но есть другие преобразователи – оптические, например — TLP590B

Такие преобразователи на выходе обеспечивают напряжение порядка 9 вольт, что вполне достаточно для управления моп-транзисторами. Из документации на эти преобразователи видно, что они очень маломощные и способные отдать на выходе ток всего лишь порядка 12мкА. У моп-транзисторов есть такой параметр – Заряд затвора – Qg. Пока затвор данного транзистора не получит необходимый заряд – транзистор не начнет открываться. Скорость заряда зависит от тока, который может обеспечить цепь управления, чем больше ток управления, тем быстрее затвор получает необходимый заряд, тем быстрее открывается транзистор. Тем меньше будет время, когда коммутирующий транзистор будет находиться в активной зоне выходной характеристики – тем меньше на нем будет выделяться тепла. Но в нашем случае, когда транзистор работает не в преобразователе, на относительно высоких частотах, а в качестве реле, вкл – выкл, ток в 12 мкА будет достаточен. Правда лучше конечно выбирать ключевые транзисторы с малым зарядом затвора. Например.

Этот транзистор способен коммутировать напряжение 600В при токе стока 7А. Мощность стока при температуре +25 С — 100Вт. При этом заряд затвора Qg всего 8,2 нанокулона = 8,2nC. Для сравнения популярный транзистор IRF840 имеет Qg = 63nC.

Для управления низковольтными нагрузками можно применить транзистор irlr024zpbf. При данных режимах измерения ток стока – 5А, напряжение сток – исток – 44В, напряжение затвор – исток -5В, имеет типовое значение заряд затвора Qg = 6,6nC.

Но у меня таких транзисторов нет и я для реле использовал транзисторы IRL2505 с каналом типа n. У данного транзистора Qg = 130nC !

Другой транзистор с каналом типа р — IRF4905, у этого транзистора максимальный Qg = 180nC !!!

Схему собрал самую простую, ту что на рисунке 4

В качестве коммутирующего транзистора в этой схеме использован транзистор IRF4905 с каналом – р. Транзистор не был снабжен теплоотводом и в открытом состоянии нагревался до +60˚С при токе 2А. Напряжение 3,3В коммутировал нормально. Теперь, имея в своем распоряжении такой преобразователь, что нам мешает использовать в положительном проводе питания и транзистор с каналом n?

Результат превзошел мои ожидания. Транзистор IRF2505 без радиатора практически не грелся при токе нагрузки 4А. при напряжении на нагрузке 12,6 В В обоих экспериментах ток управления я выставил примерно 10 мА. Максимальный ток светодиода по документам – 50 мА. Больше 10 мА не стоит увеличивать ток – практически ни чего не меняется. Я очень доволен таким реле. Если описать параметры этой релюхи, применительно к электромагнитному реле, то они были бы такими. Напряжение срабатывания – какое хочешь ! Только подбирай R2. Ток срабатывания – 10 мА. Ток и напряжение коммутации – какое хочешь !!! (В разумных пределах конечно)Только подбирай транзисторы. Не слабо. Хотелось бы проверить данные устройства с коммутацией емкостных и индуктивных нагрузок. Это позже. Пока искал буквы на клавиатуре, пришла еще одна мысль. Если транзистор поставить в диагональ диодного моста, то можно коммутировать переменные напряжения. Таким реле можно коммутировать обмотки трансформаторов. Пока все. Всем удачи. К.В.Ю.

Скачать “Самодельное-твердотельное-реле” Самодельное-твердотельное-реле.rar – Загружено 807 раз – 80 КБ

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:2 730

Почему в автомобиле используется так много реле вместо транзисторов?

Могу ли я сохранить это действительно простым? У автомобиля есть множество условий, при которых он сильно эксплуатируется. И, как указали другие выше, они довольно значительны. Требования включают в себя надежную модель качества компонентов.

Итог … причина для реле над твердотельными устройствами суммируется одним словом.

ЦЕНА.

Предоставлять реле дешевле, чем предоставлять твердотельные устройства для выполнения этой функции. Когда цены на твердотельные устройства будут ниже, чем у реле, производители автомобилей перейдут на твердотельные устройства. Стоимость является основной движущей силой, когда дело доходит до таких решений.

Редактировать:

10-амперное реле стоит в 10 раз дороже, чем 10-амперный автомобильный усилитель мощности. — прохожий

Так что я не совсем уверен, что это справедливое сравнение. Я думаю, что большинство автомобильных реле несут больше тока, чем это. (От 25 до 60 ампер?) Кроме того, помните, что мы полностью изолированы между сигналом и выходом с помощью реле. Предположим, что автопроизводители хотят сохранить эту концепцию изоляции. Сколько будет стоить запуск оптико-изолированного мосфета на 30 А? О, и лучше поместите это в хороший штекер в контейнере, лучше всего, если это идеальная замена для существующего реле.

Кроме того, есть еще один фактор, связанный с ценой. Помните, что где-то есть поставщики, которые инвестировали миллионы и миллионы долларов в автоматизацию и оснащение своих заводов по производству реле. Кроме того, они нанимают целую кучу людей. Как вы думаете, что эти ребята взимают за реле? Ответ: Столько, сколько они думают, что могут сойти с рук. Угадайте, что произойдет, когда производители автомобильного оригинального оборудования (OEM) скажут тем людям, которые думают о переходе на технологию Mosfet … как вы уже догадались, цена сразу падает. Возможно, не имеет значения, что они теряют деньги, у них огромная амортизация, постоянные затраты и много сотрудников.

Меня не удивит, что реальное ценовое преимущество Mosfets над реле задерживается в реализации по чисто деловым причинам, скажем, на пять лет. Меня также не удивило бы, если бы у некоторых из этих компаний были хорошие сделки с OEM-производителями (например, я хочу вложить много денег в мой процесс, чтобы снизить мои затраты на рабочую силу и, следовательно, мою цену для вас, но я сделаю это только в том случае, если У меня есть пятилетнее договорное обязательство по продукту.)

охранные устройства

            ПРОСТЫЕ ОХРАННЫЕ УСТРОЙСТВА

Предлагаемые вашему вниманию охранные устройства можно применить для охраны небольшой территории (например — садового участка) от проникновения нежелательных лиц.

В качестве контрольного шлейфа используется петля из тонкой обмоточной проволоки. Петлю надо проложить по периметру охраняемой территории на высоте 25-35 см.

Первое устройство очень простое. Пока петля целая, база транзистора соединена с отрицательной шиной и транзистор закрыт. При попытке проникновения на охраняемую территорию, злоумышленник, не заметив проволоки, обрывает ее. В результате, на базу транзистора поступает положительное смещение и транзистор открывается, что приводит к срабатыванию электромагнитного реле. Реле своими контактами подает напряжение питания на сигнальное устройство. В качестве сигнального устройства может быть применена, например, громкая сирена, либо небольшой сигнальный радиопередатчик.

Транзистор в этой схеме может быть любым из серии КТ315, КТ3102, КТ503. Реле можно использовать типа РЭС-9, РЭС-15 на напряжение срабатывания не более 8 В. Диод VD1 служит для предотвращения пробоя транзистора при переходных процессах во время выключения реле (так как обмотка реле имеет высокую индуктивность, при выключении реле на ней образуется значительная ЭДС самоиндукции отрицательной полярности, которую можно погасить при помощи диода). Тип диода может быть любым, например Д9, Д220, Д311, Д226…

Сопротивление шлейфа может достигать 1 Ком (длина провода при диаметре 0,1мм — около 120-150 метров). В качестве провода шлейфа удобно применять тонкий обмоточный провод в лаковой изоляции (например — типа ПЭВ, ПЭЛ, диаметром около 0,1мм). Для подключения к клеммам прибора нужно при помощи мелкой наждачной бумаги снять изоляцию с концов провода.

Правильно собранное устройство в налаживании не нуждается. Можно попытаться изменить сопротивление резистора R1 для получения более четкого срабатывания реле. Если у вас не окажется реле, нагрузку можно подключить непосредственно между коллектором транзистора и плюсовой шиной. Диод VD1 нужно исключить. В этом случае нужно следить, чтобы ток, потребляемый нагрузкой, не превышал 50 Ма. В противном случае транзистор выйдет из строя от перегрузки! Для увеличения нагрузочной способности (при работе без реле) можно применить более мощный транзистор (например КТ972, а при перемене полярности источника питания — КТ973).

Устройство при работе в дежурном режиме (шлейф — целый) потребляет ток около 170 микроампер (можете сами рассчитать, пользуясь законом Ома).

Второе, более сложное устройство, собрано на трех транзисторах. Основное отличие его от первого состоит в том, что оно остаётся включенным даже после устранения обрыва шлейфа. Вместо датчика здесь можно применить, например, кнопку, или геркон (герметичный контакт, управляемый при помощи постоянного магнита), установленную на входной двери в помещение. Если даже на короткое время разомкнуть цепь, схема на транзисторах VT1, VT2 переходит в открытое состояние и подает напряжение смещения на базу транзистора VT3. Переключения схемы после устранения размыкания шлейфа (или кнопки) в закрытое положение не происходит. Для того, чтобы выключить тревожный сигнал, нужно кратковременно снять напряжение питания со всей схемы. 

О деталях : транзистор VT1 может быть любым кремниевым маломощным, структуры N-P-N, например КТ315 и т. д. Транзистор VT2 может быть типа КТ361, КТ502… Транзистор VT3 нужно применить повышенной мощности, например типа КТ814. Вместо реле, как и в первой схеме, можно включить исполнительное устройство в цепь коллектора транзистора VT3. Так как транзистор здесь применён средней мощности, ток нагрузки можно увеличить до 500 Ма.

Настройка устройства производится при помощи подбора резистора R1. Если резистор подобран правильно — схема срабатывает при обрыве шлейфа, а при восстановлении шлейфа остается во включенном состоянии.

Для охраны объекта, расположенного на небольшом (до 500 метров) расстоянии, можно собрать простой передатчик:

Контрольным устройством здесь также является шлейф из тонкого провода, проложенный по периметру охраняемого участка. На транзисторе VT1 собрано контрольное устройство. Пока шлейф целый - транзистор закрыт, мультивибратор, собранный на транзисторах VT2,VT3 обесточен, следовательно, на базе транзистора VT4 смещение отсутствует и передатчик не работает. Когда шлейф оборван, транзистор VT1 открывается и подает напряжение питания на мультивибратор, который открывает транзистор высокочастотного генератора VT4. Передатчик начинает излучать в эфир высокочастотные колебания, промодулированные частотой мультивибратора. В громкоговорителе приёмника мы слышим низкочастотный сигнал тревоги.

О деталях: все транзисторы в схеме могут быть типа КТ315 с любым буквенным индексом. Катушка высокочастотного генератора и высокочастотный трансформатор намотаны на кольцах из карбонильного железа, либо из феррита с начальной магнитной проницаемостью не более 100. Катушка L1 содержит 45+3+2 витка, провода ПЭВ-0,15мм. Начало катушки должно подключаться к конденсаторам С3,С4. Обмотка 1 трансформатора содержит 10 витков, а обмотка 2 — 70 витков, провода ПЭВ-0,15мм. Катушки рассчитаны на коротковолновый диапазон в пределах 31…41 метр (частота генерации 4…9 мегагерц).

Для намотки катушек можно использовать и броневые сердечники из карбонильного железа (ферритовые сердечники здесь использовать нельзя!). Количество витков остается без изменения. В качестве антенны используется отрезок изолированного провода, длиной около 2 метров. Для питания можно использовать батарею из 4 элементов типа 286 (ААА) или 316 (АА).

Схема в дежурном режиме потребляет ток около 60 микроампер.

Настройка: настройка, при правильном монтаже из исправных деталей, сводится к установке рабочей частоты передатчика при помощи подстроечного конденсатора С4. Предварительно, при помощи радиоприемника находим участок, свободный от радиостанций. Далее устанавливаем рабочую частоту передатчика, равную частоте приемника (шлейф при этом должен быть отключен!).

Несколько упростив схему можно собрать подобное устройство с применением SMD компонентов. схема питается от одного литиевого аккумулятора. Потребляемый в дежурном режиме ток - порядка 30-40 микроампер.

Чертеж печатной платки (в произвольном масштабе!)

Транзисторы, примененные в конструкции типа BC846B или аналогичные. Пассивные элементы — в исполнении 1206. Если немножко «поколодовать» над рисунком — можно еще уменьшить размеры платки (у меня такой цели не было, так как я планирую использовать для питания аккумулятор типа 10440 - размеры корпуса которого равны размерам элемента 286 (ААА,R3)… Чертежик платы в формате Layout4 лежит тут.

Существуют и так называемые «пассивные» методы защиты от непрошенных гостей.

Один из таких способов — установка на двери имитатора охранной сигнализации. Как показала практика — такое устройство обладает высокой эффективностью. Уже само по себе «моргание» светодиода на объекте приводит жулика в замешательство (а вдруг это не обманка?). Большинство предпочитают не испытывать судьбу и оставляют «охраняемый» объект в покое.

Схема одного из таких «моргасиков» приведена ниже:

Схема представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах разной проводимости и может питаться как от сети, так и от батареи. Светодиод выводится на наружную часть двери, схема собирается в подходящей коробочке. Если устройство собрано правильно из исправных деталей - оно не требует никакой наладки. Транзисторы в данной конструкции могут быть кремниевыми (например, типов КТ315 и КТ361 с любыми буквенными индексами). Частоту генератора можно изменять в широких пределах при помощи конденсатора С1 и резистора R1.

Можно собрать схему экономичного имитатора с низким напряжением питания:

Одного элемента типа 316 (АА) хватает на 6-7 месяцев непрерывной работы устройства. Конденсатор С1 в даной схеме должен быть обязательно неэлектролитический! (типа КМ). Светодиод может быть красного цвета свечения. Не следует применять в данной схеме сверхяркие светодиоды (у них падение напряжения около 3 вольт, поэтому они работать  в данной схеме не будут!). Устройство работоспособно при понижении напряжения источника питания до 1 вольта. Его, в связи с высокой экономичностью, удобно использовать для «охраны» дачного домика… Если между выводами базы и эмиттера первого транзистора включить фоторезистор, экономичность устройства увеличится, так как днем генератор работать не будет (следовательно — и светодиод гореть не будет).

Наряду с охранными устройствами широко применяются так называемые «кодовые» замки. До недавнего времени механические кодовые замки широко использовались практически в каждом подьезде жилого дома. Сейчас «механика» уступает место более надежной «электронике». Рассмотрим пару вариантов электронных замков:

Данный замок удобно использовать при небольшом числе допущенных лиц. У каждого при себе должен иметься «ключ» — небольшая коробочка с собранной в ней левой частью схемы. Ключ представляет собой фиксированный генератор звуковой частоты. на корпусе ключа имеется небольшая кнопочка и шляпка болтика, к которой подведено выходное напряжение с генератора. Приемник представляет собой простейшее селективное реле с усилителем. На транзисторе Т2 собран усилитель, а на транзисторе Т3 непосредственно селективное реле, которое включает исполнительное реле только при определенной частоте на входе. Левая обкладка конденсатора С4 подключена к небольшой металлической площадке (это может быть просто шляпка гвоздя), на которую подается напряжение с ключа. Благодаря своему нестандартному решению злоумышленнику даже не придет в голову использовать для открывания помещения генератор звуковой частоты. Для повышения секретности можно также на двери установить фиктивную «ключевину» (вспомните комедию «Иван Васильевич меняет профессию»)… Ведь мы уже давно привыкли к электроным ключам «таблеткам» — отсутствие на двери атрибута для «чтения» ключа приведет жулика в замешательство. Схема была опубликована в журнале «Радио». О деталях: В схеме можно использовать и кремниевые транзисторы соответствующих структур. Для питания ключа, на мой взгляд, удобнее использовать 12 — вольтовую батарею типа А23 (используются в некоторых брелках для автосигнализации) — с такой батареей можно изготовить ключ с размерами, не превышающими половинки спичечного коробка. Данных катушек у меня не сохранилось. Могу только сказать, что частота ключа равнялась частоте, не кратной сетевой (50 герц) — для уменьшения возможности срабатывания реле от помех.

Еще одна схемка «кодового» замка.

Схема работает на том-же принципе, что и предыдущая, но не требует механического контакта между приемником и передатчиком (ключем). Частота работы ключа и приемника выбрана автором в пределах 30 килогерц. Схема ключа и приемника ниже:

Данные катушек: ПЕРЕДАТЧИК 50+50+150 витков, считая снизу по схеме, на куске ферритового стержня, длиной 3-40 миллиметров,  провода диаметром порядка 0,15-0,2 миллиметра.

ПРИЕМНИК - используем ферритовый стержень длиной 100-150 миллиметров (для увеличения чувствительности!). Катушка L1 содержит 200 витков, а катушка L2 — 50 витков. Данных катушки L3 в первоисточнике нет. Контур L3-С4 должен быть настроен на частоту генератора — ключа. Наладка сводится к настройке резонансов контуров L1-С1 и L3-C4 на частоту работы генератора. Подбором резистора R5 добиваемся четкого срабатывания реле. Для нормальной работы данного «девайса» ферритовые сердечники передатчика и приемника должны располагаться параллельно! Схема была описана в Л.1.

Замок с «нормальным» (привычным нам) управлением можно собрать по следующей схеме:

В данном замке использована стандартная клавиатура от кнопочного телефона с 12 кнопками. 10 цифровых кнопок используется для ввода кода (для упрощения на схеме показано только 6 кнопок), одна из кнопок использована в качестве звонковой (по необходимости), еще одна — резервная… Для открытия замка необходимо нажать три кнопки в определенной последовательности — S3-S2-S1. После правильного ввода кода загорается светодиод LED1, который является управляющим в оптотиристоре. Если в момент набора кода нажать кнопки (пусть даже и правильные!) не в нужной последовательности - замок не откроется. Кнопки в базовой цепи транзистор служат для предотвращения случайного подбора кода. Если, например, в начале были нажаты кнопки 3 и 2, а далее кнопка 4 — придется начинать правильный ввод кода заново… Схема работает так: При нажатии кнопки 3 открывается тринистор Т3 и транзистор Т4. Нажимая кнопку 2 мы открываем тринистор Т2 (транзистор остается открытым), если после этого нажать кнопки 4…6 транзистор  и тринисторы закроются. Если нажимать «правильные» кнопки не в нужной последовательности — тринисторы не откроются, так как не будет факта протекания через них тока. Только нажатие кнопок в определенной последовательноси приведет к подаче напряжения на светодиод. В качестве исполнительного устройства в кодовом замке используется электромагнит ЭМ. Примерная схема подключения электромагнита к данному замку показана ниже:

В качестве оптотринистора удобно использовать отечественный типа ТО12.5 или аналогичный импортный…

В одном из радиолюбительских журналов я «натолкнулся» на оригинальную конструкцию для открывания замка, схематично показанную ниже:

Конструкция состоит из электродвигателя (1), жестко связанного валом с ходовым винтом (2), На ходовом винте нарезана метрическая резьба, по которой ходит гайка (4). Тяга (6) связана с гайкой (4). На схеме (3) и (5) - это «конечные» выключатели — используются для управления двигателем. Полностью скан статьи из журнала можно скачать здесь (около 300 килоБайт).

Литература по теме : Л1 А.И. Вдовикин «Занимательные электронные устройства» изд.» Радио и Связь», 1981 год

Работа узлов полупроводниковой схемы и реле

Страница 4 из 11

3. РАБОТА УЗЛОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СХЕМЫ И РЕЛЕ В ЦЕЛОМ
Узлы полупроводниковой схемы реле РЧ-I удобно начать рассматривать с простого выходного каскада, изображенного на рис 18. Предыдущий каскад, который управляет транзисторам Т, изобразим в виде ключа К, разомкнутый ключ соответствует закрытому состоянию выходного транзистора предыдущего каскада, замкнутый — открытому

Рис 16 Условные изображения транзисторов рп-р (а) н п-р-п (б)
Когда ключ К замкнут, база транзистора Т (точка Л) подключена к делителю R2—R3 между шинками -6В и 0, поэтому ее потенциал значительно положительнее эмиттера (подключенного к шинке 0) и транзистор надежно закрыт Так в обмотке реле РП практически отсутствует, реле находится в отпавшем положении
Если ключ К разомкнуть, то база транзистора Т оказывается подключенной к делителю R3—(R1 + R2) между—12 В и +6 В, и потенциал ее станет отрицательнее (при отключенной базе потенциал точки А был бы около —3 В). Транзистор открывается, и по обмотке реле проходит ток, который определяется сопротивлением обмотки и питающим напряжением Падение напряжения на открытом транзисторе практически отсутствует Реле срабатывает При замыкании ключа транзистор закрывается и реле отпадает
Рис 19 Схема усилительного каскада

При закрытии транзистора из-за индуктивности обмотки реле могут возникнуть перенапряжения, на коллекторе транзистора будет в этом случае большой отрицательный потенциал Для предотвращения повреждения транзистора используется диод Д, который шунтирует обмотку реле, если потенциал ее нижнего вывода станет отрицательнее шинки — 22 В. При открытом транзисторе Т диод Д закрыт и не влияет на работу реле
Таким образом, с помощью такого каскада, работающею в ключевом режиме, обеспечивается срабатывание реле при размыкании ключа К, те при закрытии выходного транзистора предыдущего каскада. Коллекторное напряжение принято 22 В, чтобы обеспечить надежную работу выходного реле РП-220, которое имеет напряжение срабатывания около 15 В

Рис. 18 Схема выходного каскада
Рассмотрим работу более сложного усилительного каскада, состоящего из двух транзисторов (рис 19) Как и раньше считаем, что управление каскадом осуществляется с помощью ключа К. Прежде всего следует отметить, что транзистор 77 имеет обратную проводимость (п-р-п). Такой транзистор открыт, если его база имеет положительный потенциал относительно эмиттера. Эмиттер транзистора 77 подключен к средней точке делителя R7—R8, выполненного из относительно низкоомных резисторов (по 1,2 кОм). Потенциал эмиттера около —6 В и мало зависит от состояния транзистора Т1 (открыт или закрыт), так как сопротивление резисторов делителя на порядок меньше коллекторной нагрузки Т1 (резистор R4 на 10 кОм). При замкнутом ключе К диод Д1 открыт, следовательно, Д2 закрыт (так как точка ‘Б имеет потенциал не положительнее точки А, связанной через Д1 с шинкой 0) и отделяет базу транзистора 77 от шинки —12 В. Поэтому база транзистора 77 положительнее его эмиттера, и 77 отк]рыт. При этом обеспечен отрицательный потенциал базы транзистора Т2. Последний тоже открыт. Точка Б при открытом транзисторе Т1 немного положительнее точки В —на величину падения напряжения на эмиттерном переходе открытого 77.
При размыкании ключа К диод Д1 закрывается, что позволяет открыться диоду Д2, база транзистора Т1 получает связь с шинкой —12 В и оказывается подключенной к делителю R2-R3, причем сопротивление R2 меньше R3 Транзистор 77 закрывается (при отсоединенном диоде ДЗ потенциал тони Б был бы около —8 В, т. е. отрицательнее точки В). Диод ДЗ предназначен для защиты эмиттер наго перехода транзистора Т1 от больших запирающих напряжений (напряжение в точке Б относительно эмиттера транзистора Т1 не превышает падения напряжения на диоде ДЗ). Кроме того, диод ДЗ способствует стабильной работе транзистора Т1 при колебаниях температуры. Закрытие транзистора 77 приводит к закрытию Т2, так как база транзистора Т2 отделяется от шинки —12 В, но остается подключенной к шинке +6 В через резистор R5, диод Д4 имеет такое же назначение, как ДЗ. Диоды Д1 и Д2 образуют так называемый диодный ключ Если диад Д/ открыт, то Д2 обязательно закрыт, и наоборот. Управление с помощью диодного ключа повышает четкость работы управляемого транзистора.
На рис. 19 пунктиром показаны конденсаторы С1 и С2. Конденсатор С1 замедляет закрытие транзистора
Т1 после размыкания ключа К на бремя заряда C1 до напряжения, равного потенциалу точки Б (так как диод Д2 открывается только в том случае, если точка А отрицательнее точки Б, а до заряда конденсатора точка А остается положительнее, чем точка Б). Подобную роль может играть конденсатор С2, который также на время своего заряда задерживает появление в точке Л отрицательного потенциала после размыкания ключа К. При замкнутом ключе К конденсатор С1 шунтирован через диод Д1 и разряжен, конденсатор С2 шунтирован через Д1 ‘и Т2 и тоже разряжен.

Рис. 20 Фазочувствительный Рис. 21. Схема усилительно- элемент схемы реле.      ограничительного каскада.

Рис. 21. Схема усилительно-ограничительного каскада.

Таким образом, при замкнутом управляющем ключе К выходной транзистор Т2 рассматриваемого каскада открыт, а при разомкнутом К — закрыт. Если подключен конденсатор С1 или С2, то закрытие транзистора Т2 происходит не в момент размыкания управляющего ключа, а через некоторое время.
На рис. 20 показан фазочувствительный элемент схемы реле. Как и при рассмотрении усилительных каскадов примем, что управление осуществляется ключами К1 и К2. При замкнутом ключе К1 транзистор 77 закрыт, поскольку его база включена между шинками 0 и +6 В и положительнее эмиттера. При отключенном ключе К1 база транзистора 77 оказывается подключенной между шинками +6 В и —12 В. Так как сопротивление до шинки —12 В меньше, чем до шинки +6 В, база транзистора 77 приобретает отрицательный потенциал (относительно эмиттера). Если коллектор транзистора Т1 будет отрицательнее шинки 0, то транзистор Т1 откроется. Следовательно, ключ Kl управляет транзистором 77.
При замкнутом ключе К2 конденсатор С1 практически разряжен. Потенциал верхней пластины (точка А) равен нулю, потенциал нижней пластины (точка Б) близок к нулю (подробное описание процесса разряда конденсатора смотри ниже).
В момент размыкания ключа К2 начинается заряд конденсатора С1. Если в это время открыт транзистор 77, то ток заряда проходит через него, потенциал точки Б в процессе заряда остается равным нулю, точка В остается положительной и транзистор Т2 не открывается. Если транзистор 77 закрыт, то зарядный ток ‘начинает проходить по резистору R5, база транзистора Т2 приобретает отрицательный потенциал относительно эмиттера, транзистор Т2 открывается. По мере нарастания напряжения на конденсаторе ток по резистору R5 уменьшается и через некоторое время после начала заряда транзистор Т2 закрывается.
Время открытого состояния транзистора Т2 определяется параметрами схемы, для реле РЧ-1 оно составляет ОКОЛО 1 :МС.
При замыкании ключа К2 конденсатор С1 разряжается. Процесс протекает следующим образом. Как известно, напряжение на конденсаторе не изменяется мгновенно. Поэтому в первый момент после замыкания ключа К2 потенциал точки А становится равным нулю, а потенциал точки Б становится положительнее на напряжение, до которого был заряжен конденсатор, т. с, примерно на 12 В. Потенциал базы транзистора 77 составляет либо около 1,5 В (при замкнутом ключе Д7), либо около —4 В (при разомкнутом ключе К1). Таким образом, коллектор транзистора 77 положительннее эмиттера, а его база отрицательнее коллектора (независимо от состояния Kl). В гаком режиме транзистор открывается и через него происходит разряд конденсатора С1. Если ключ К1 разомкнут, то конденсатор разряжается практически до нуля; если ключ К1 замкнут, то разряд прекращается, когда потенциал базы становится равным потенциалу базы транзистора 77, так как в этот момент транзистор 77 закрывается.
Разряд конденсатора С1 не является основным процессом. Работа схемы основана на процессе заряда С1, во время которого открывается или не открывается
транзистор Т2. Кратковременное открытие транзистора Т2 происходит в момент размыкания ключа К2, если ключ К1 при этом замкнут. Если ключ К1 размыкается одновременно с ключом К2 или раньше, то транзистор Т2 не открывается. Таким образом, схема фиксирует порядок размыкания ключей; если сначала размыкается ключ К2, то транзистор Т2 кратковременно открывается, если ключ К1—остается закрытым.
Теперь рассмотрим работу усилительно-ограничительного каскада (рис. 21), который используется для преобразования синусоидального .напряжения в прямоугольные .импульсы.
При отсутствии входного напряжения UBy. транзистор Т открыт, поскольку его база оказывается отрицательнее эмиттера (так как точка Б отрицательна). Когда к резистору R1 приложена отрицательная полуволна входного напряжения, точка А получает еще более отрицательный потенциал, диод Д1 закрывается, предотвращая чрезмерное увеличение тока через эмиттерный переход транзистора Т. Транзистор Т остается открытым. При положительной полуволне напряжения t/BX точка А после прекращения тока по резистору R1 (или изменения его направления) становится положительной, диод Д1 открывается, а Д2 закрывается, так как точка Б становится положительнее точки В. Это приводит к отделению базы транзистора Т от шинки —12 В, и транзистор закрывается. Надежное закрытие обеспечивается подачей положительного потенциала через резистор R3, диод ДЗ защищает эмиттерный переход от большого запирающего напряжения. При закрытии транзистора Т в точке Г появляется отрицательное напряжение, т. е. импульс. Амплитуда импульса не зависит от амплитуды входного напряжения, а определяется коллекторным напряжением, сопротивлением нагрузки и другими параметрами схемы. Ширина импульса, т. е. его длительность, несколько меньше полуволны входного напряжения, так как для закрытия диода Д2 нужно, чтобы £/Вх было больше падения напряжения на резисторе R1 при отсутствии входного напряжения. Таким образом, при переменном синусоидальном напряжении на входе схемы на выходе появляются прямоугольные импульсы (рис. 22).
После ознакомления с работой отдельных узлов рассмотрим работу всей схемы. Сначала вернемся к структурной схеме реле (см рис 2) На вход формирователей Ф1 и Ф2 подано синусоидальное напряжение oi измерительных цепей Напряжение С/0 (опорное) совпадает по фазе с напряжением сети, напряжение Uf при частоте сети выше уставки реле отстает от опорного напряжения и опережает его, если частота сети ниже уставки (более подробно об этом сказано в § 1) Синусоидальные напряжения Uf и U0 преобразуются формирователями в прямоугольные импульсы, которые подаются на фазочувствительный элемент ФЭ Команду на срабатывание реле вырабатывает фазочувствительный элемент Она поступас1 на усилитель У, если импульсы от формирователя Ф1 опережают импульсы от формирователя Ф2 или совпадают с наши по фазе Усилитель имеет элемент выдержки времени После истечения заданного времени срабатывает исполнительный орган ИО (промежуточное реле РП-220)
Рассмотрим более подробно отдельные элементы, связь между ними, назначение и работу некоторых блокирующих элементов
Формирователи Ф1 и Ф2 практически одинаковы, они представляют собой усилительно-ограничительные каскады, рассмотренные выше (рис 21, 22) Формирователь Ф2 состоит из транзистора Т2 (МП-42Б), диодов ДЗ, Д8, (Д223Б) и Д6 (Д9Ж), резисторов R6, R8 и R10 (МЛТ) Здесь и далее обозначения отдельных элементов соответствуют принципиальной схеме реле РЧ 1, показанной на рис 3, если нет дополнительных ссылок на другие рисунки, а обозначения формирователей Ф1 и Ф2 соответствуют рис 2 Синусоидальное напряжение, которое следует преобразовать в прямо угольные импульсы, снимается с резистора R5 Формирователь Ф1 состоит из транзистора 77 (М.П-42Б), диодов Д4, Д51 Д9 (Д223Б) и Д7 (Д9Ж), резисторов R7, R9, Rll, R* (МЛТ). Синусоидальное напряжение снимается с резисторов R2 и R3 (МЛТ)

Рис 22 Импульсы на усилительно ограничительном каскаде
1 — переменное напряжение на входе 2 — уровень чувствительности 3- импульсы на выходе

Рис 23 Влияние чувствительности формирователей на ширину импульсов
Дополнительный резистор R*, который подключают параллельно R6 или R7, предназначен для обеспечения правильной работы реле частоты при небольших напряжениях на входе реле Отклонения частоты срабатывания от уставки вызываются двумя основными причина ми Во-первых, при небольшом напряжении на входе реле дроссель измерительном цепи работает в начальной части характеристики намагничивания, имеющей меньшую крутизну Индуктивность дросселя уменьшается, что приводит к увеличению частоты срабатывания реле Во вторых, чувствительность формирователей может

Ряс 24 Зависимость срабатывания рече РЧ 1 ог напряжения на входе реле при разных значениях сопротивления резистора R» Кривые 1—6 соответствуют уменьшающимся значениям сопротивления радистора R*
быть неодинаковой из за различия параметров деталей, входящих в схему, хотя типы и номинальные данные входящих в разные формирователи деталей одинаковы Так, например, сопротивление большинства применен ьы\ резисторов может иметь разброс ±10%, различными могут быть характеристики транзисторов МП42Б Различная чувствительность формирователей приводит к различной ширине импульсов на их выходе, особенно при небольшом напряжении на входе реле, что наглядно показано на рис 23 Различная ширина импульсов в свою очередь вызывает значительную погрешность в работе фазочувствительного элемента (подробнее смотри ниже), т е снижает точность работы реле Дополнительный резистор R*, принудительно изменяя чувствительность одного из формирователей, обеспечивает не обходимую точность реле в заданном диапазоне изменения входного напряжения.
Зависимость частоты срабатывания от напряжения на входе реле при разных сопротивлениях резистора R* показана на рис 24
Формирователь Ф1 имеет два вводных диода Д4 и Д5 Через диод Д5 подается напряжение от измерительной цепи, настроенной на уставку АЧР, а через д»юд Д4 — от измерительной цепи, настроенной па уставку АПВ после АЧР (если соединены выводы 5 и 6 реле) (рис 6).
Поскольку уставка АПВ после АЧР выше, чем уставка АЧР, напряжение, подаваемое через Д4, всегда опережает напряжение, подаваемое через Д5 На рис 25 показано, что импульс формирователя Ф1 при одновременном воздействии на него двух измерительных цепей реле оказывается шире одного полупериода промышленной частоты, а его начало совпадает с переходом через нуль напряжения с измерительной цепи ЧАПВ При этом предполагается, что формирователь обладает весьма высокой чувствительностью, г с уровень чувствительности во много раз меньше амплитуды синусоидального напряжения на входе формирователя.

Рис 25 Импульсы формирователя Ф1 при одновременном воздействии на него напряжений двух измерительных цепей
1 — напряжение измеритель ной цепи ЧАПВ 2 — то же АЧР 3 — импульсы на выходе формирователя
Таким образом, при поданном на вход реле достаточно большом переменном напряжении (более 40 В) формирователи вырабатывают прямоугольные импульсы Начала импульсов практически совпадают с переходам напряжения на входе формирователя через нуль По мере уменьшения напряжения на входе реле уменьшается и амплитуда переменного (напряжения на входе формирователей Уровень чувствительности формирователя становится соизмеримым с напряжением на его входе Это приводит к тому, что начала импульсов смещаются относительно перехода через нуль переменного напряжения Сказанное иллюстрируется рис 23 Чувствительность формирователей, несмотря на применение дополнительного корректирующего резистора, несколько различна поэтому смешения импульсов формирователей относительно перехода переменного напряжения через нуль неодинаковы. Когда напряжение на входе реле снизится настолько, что амплитуда напряжения на входе формирователя станет меньше уровня чувствительности формирователя, импульсы прекратятся При этом транзистор формирователя остается открытым, что соответствует отсутствию импульса на выходе.
В реле РЧ-1 импульсы исчезают при напряжении на входе реле около 1,5 В.
Импульсы с формирователей поступают на фазочувствительный элемент, который состоит из транзисторов ТЗ и Т4 (МП42Б), диодов Д10—Д12 (Д223Б), резисторов R11—R16 (МЛТ), конденсатора С2 (МБМ) Принцип действия этого элемента был рассмотрен выше (рис 20) Транзисторы ТЗ и Т4 на полной схеме реле соответствуют транзисторам 77 и Т2, показанным на рис 20, резистор R10 — резистору R4, приведенному на рис. 20 и 21, a R11 — резистору R1 на рис. 20 и R4 на рис 21 В качестве ключей К1 и К2 (рис 20) служат формирователи импульсов Ф/ и Ф2 соответственно Импульс на выходе формирователя соответствует разомкнутому, отсутствие импульса — замкнутому ключу. Таким образом, фазочувствительный элемент фиксирует порядок поступления импульсов от формирователей Если сначала поступает импульс от формирователя Ф2, то транзистор Т4 кратковременно открывается 1 раз в период Иначе говоря, на выходе фазочувствительного элемента появляются положительные импульсы Если же импульсы от формирователей Ф1 и Ф2 поступают одновременно или сначала поступает импульс от Ф1, транзистор Т4 остается закрытым, т. е импульсов на выходе фазочувствительного элемента нет.
При достаточно высокой чувствительности формирователей импульсов, когда уровень чувствительности во много раз меньше амплитуды напряжения на входе, можно считать, что начало импульса совпадает с переходом переменного напряжения на входе формирователя через нуль Сравнивая моменты начала импульсов от двух формирователей, сопоставляем моменты перехода через нуль напряжений на входе формирователей, т е сравниваем по фазе переменные напряжения, поданные иа вход формирователей Если импульс от формирователя Ф2 начинается раньше, чем от Ф1, это означает (см рис 2), что напряжение на входе Ф2 (t/0) опережает напряжение на входе Ф1 (Uj).
Выше было показано, что при частоте сети выше уставки реле напряжение О0 опережает Uf. При частоте сети, равной уставке, эти напряжения совпадают по фазе и при частоте сети ниже уставки напряжение 0о отстает от напряжения Of (§ 1 и рис. 4). Следовательно, если на выходе фазочувствительного элемента есть положительные импульсы (открывается транзистор Т4 1 раз в период), то частота сети выше уставки реле. Если частота сети равна уставке или ниже ее, то импульсов иет. Таким образом, команда на срабатывание подается именно фазочувствительным элементом и заключается в прекращении положительных импульсов. Команда на возврат реле заключается в появлении положительных импульсов (на выходе фазочувствительного элемента).
Ширина положительного импульса, т. е. длительность открытого состояния транзистора Т4, может быть различной Если частота сети значительно выше уставки реле, то напряжение Cf:, намного опережает Uf. Импульс от формирователя Ф1 приходит, когда конденсатор С2 уже зарядился и транзистор Т4 уже закрылся В этом случае ширина положительного импульса определяется временем заряда С2 и составляет около 1 мс. Если частота сети близка к уставке, то импульс от формирователя Ф1 приходит до окончания заряда С2. Транзистор Т4 закрывается в момент начала импульса от формирователя Ф1, следовательно, он открыт менее 1 мс. По мере уменьшения частоты сети импульс на выходе фазочувствительного элемента становится короче.
Разная чувствительность формирователей приводит к разному смещению начал импульсов относительно перехода переменного напряжения на входе формирователя через нуль, что особенно заметно при низком напряжении. В таком случае одновременный приход импульсов от формирователей Ф1 и Ф2 уже не говорит о совпадении напряжений (U0 и Of) на входе формирователей по фазе. Если чувствительнее формирователь Ф1, то одновременный приход импульсов будет, когда U0 еще опережает Uf, т. е. когда частота сети выше уставки реле (рис. 26). Это приведет к срабатыванию реле при частоте в сети выше уставки. Если чувствительнее формирователь Ф2, то реле будет срабатывать при частоте в сети ниже уставки (если пренебречь влиянием уменьшения крутизны характеристики намагничивания дросселя).
Чтобы исключить неправильную работу реле при низком переменном напряжении, выполнена специальная блокировка. Если напряжение на входе реле менее 10—15 В (или совсем отсутствует), то транзистор Т4 открыт через диод Д10 и резистор R14 независимо от взаимного расположения импульсов формирователей. Открытое состояние транзистора Т4 (длительный положительный импульс) является запретом на срабатывание

Рис. 26. Взаимное расположение напряжении на входах формирователей Ф1 и Ф2 в момент одновременного начала импульсов на их выходах при разной чувствительности формирователей. а — чувствительность формирователя Ф1 лучше, чем Ф2\ 6 — чувствительность Ф2 лучше, чем Ф1, Ф1 и Ф2 — уровни чувствительности формирователей. 1 — импульсы формирователя Ф1, 2— то же, Ф?
реле. Когда величина переменного напряжения на входе реле достаточна для точной работы фазочувствительного элемента, на отрицательный вывод диода Д10 подается положительное смещение с конденсатора С1. Диод Д10 закрывается, отделяя базу транзистора Т4 от шинки —12 В. С этого момента транзистор Т4 управляется только формирователями импульсов. Благодаря этой блокировке исключается также неправильное срабатывание реле РЧ-1 при подаче и снятии переменного напряжения.
Таким образом, совместная работа измерительных цепей, формирователей импульсов и фазочувствителного элемента обеспечивает выработку:
запрещающего сигнала в виде длительного положительного импульса на выходе фазочувствительного элемента при недостаточном переметном напряжении на входе реле независим от его частоты или при отсутствии этого напряжения, запрещающего сигнала в виде кратковременных положительных импульсов на выходе фазочувствительного элемента при нормальной величине переменного напряжения на входе реле с частотой выше уставки;
разрешающего сигнала (отсутствие положительных импульсов на выходе фазочувствительного элемента) при нормальной величине переменного напряжения на входе реле с частотой, равной уставке или ниже ее.
Сигналы с фазочувствительного элемента поступают на вход первого каскада усилителя У (рис. 2). Этот каскад состоит из транзисторов Т5 (МШ13А) и Т6 (МП42Б), диодов Д13—Д16 (Д223Б), резисторов R16— R23 (МЛТ), конденсатора СЗ. Резистор R16 можно считать принадлежащим как первому каскаду усилителя, так и фазочувствительпому элементу, а резистор R21— второму каскаду усилителя. Работа такого усилительного каскада была рассмотрена выше (рис. 19). В данном случае транзисторы ТЬ и Т6. соответствуют транзисторам 77 и Т2 (рис. 19), а в качестве управляющего ключа служит выходной транзистор Т4 фазочувствительного элемента. Если он открыт, что соответствует замкнутому ключу К на рис. 19, то открыт и выходной транзистор первого каскада усилителя Т6. Закрытие транзистора Т6 происходит через некоторое время после закрытия транзистора Т4 за счет заряда конденсатора СЗ (соответствует С2 на рис. 19). Разряд конденсатора СЗ происходит практически мгновенно в момент открытия транзистора Г4. Время, на которое задерживается закрытие транзистора Т6 для реле РЧ-1 составляет около 1 мс. Даже при очень кратковременном открытии транзистора Т4 транзистор Т6 откроется не менее чем на 1 мс, т. е. произойдет расширение импульса от фазочувствительно элемента, в связи с чем этот каскад называют иногда расширителем импульсов. Расширение импульсов необходимо для надежного разряда конденсаторов второго каскада усилителя, обеспечивающих выдержку времени реле.
Итак, при частоте в сети выше уставки реле транзистор Т6 открывается 1 раз в период на время около 1 мс. Открытие транзистора Т6 происходит при открытии транзистора Т4, т. е. в момент начала импульса формирователя Ф2. При отсутствии переменного напряжения на входе реле транзистор Т6 длительно открыт. При частоте в сети, равной уставке или ниже, транзистор
Т6 не открывается. Транзистор Т6 является управляющим для второго каскада усилителя, который отличается от первого только тем, что замедляющие конденсаторы подключены на вход усилителя (соответствуют конденсатору С1 на рис. 19) и емкость их значительно больше. В состав каскада входят транзисторы 77 (МП 11 ЗА) и Т8 (МП42Б), диоды Д17—Д20, резисторы R21—R30, конденсаторы С4, 6С—8С. Транзисторы 77 и Т8 соответствуют транзисторам 77 и Т2 (рис. 19). В качестве ключа служит транзистор Т6. При открытом Т6 конденсаторы С4, 6С—8С шунтированы, транзисторы 77 и Т8 открыты. В момент закрытия транзистора Т6 начинается заряд конденсаторов С4, 6С—8С, транзисторы 77 и Т8 еще остаются открытыми Если частота сети выше уставки реле, то конденсаторы не успеют зарядиться до напряжения, при котором закроется транзистор 77 (а затем Т8), поскольку транзистор Т6 вновь откроется и зашунтирует конденсаторы С4, 6С—8С. Когда частота в сети станет равной уставке, транзистор Т6 перестанет открываться и конденсаторы С4, 6С—8С зарядятся до напряжения закрытия транзистора 77. Одновременно закроется и транзистор Т8, т. е. усилитель сработает.
Время срабатывания усилителя определяется емкостью конденсаторов, подключенных на вход второго каскада. Если подключены конденсаторы 6С—8С, то оно составляет около 0,5 с, если подключен только конденсатор 6С, то 0,15 с. При подключении конденсаторов 6С и 7С это время составляет около 0,3 с.
При открытии транзистора Т6 конденсаторы выдержки времени полностью разряжаются Если в процессе набора выдержки времени па выходе фазочувствительного элемента появится хотя бы один положительный импульс (кратковременно откроется транзистор Т4), конденсаторы разрядятся и отечет выдержки времени начнется сначала.
Таким образом, при отсутствии на входе реле переменного напряжения (транзистор Т6 длительно открыт) и при частоте в сети выше уставки (транзистор Т6 открывается 1 раз в период) выходной транзистор Т8 длительно открыт. После понижения частоты в сети на время, большее времени срабатывания, транзистор Т8 закрывается.
Транзистор Т8 является управляющим для выходного  каскада (принцип действия рассмотрен выше, см. рис 18). Открытый транзистор Т8 соответствует замкнутому ключу К, закрытый — разомкнутому. Следовательно, при срабатывании усилителя открывается транзистор Т9 и срабатывает выходное реле.
Если отключить все замедляющие конденсаторы 6С—8С, то в течение одного периода промышленной частоты оставшийся конденсатор С4 будет успевать заряжаться до напряжения закрытия транзистора 77. Тогда транзистор Т8 будет закрываться 1 раз в период, а транзистор Т9 будет открываться 1 раз в период, по обмотке реле будет проходить пульсирующий ток. Для срабатывания реле этого тока недостаточно, одного его иногда хватает для удержания реле, если оно по каким- либо причинам сработает. В связи с этим эксплуатация реле с отключенными замедляющими конденсаторами недопустима.
Теперь проследим работу всей схемы от формирователей до выходного реле. При частоте переменного напряжения на входе реле выше уставки импульс формирователя Ф2 начинается раньше импульса формирователя Ф1, в связи с чем транзистор Т4 открывается током заряда конденсатора С2 ] раз в период. При этом 1 раз в период открывается транзистор Т6, который шунтирует конденсаторы С4, 6С—8С и не дает им зарядиться до напряжения закрытия транзистора 77. Следовательно, остается открытым транзистор Т8, чем обеспечивается надежное закрытие транзистора Т9. Выходное реле при этом не обтекается током и не срабатывает. Как только частота напряжения на входе реле понизится до уставки, импульс формирователя Ф1 будет начинаться одновременно с импульсом формирователя Ф2. Транзистор ТЗ будет открываться в момент начала заряда конденсатора С2, ток заряда будет проходить не по переходу эмиттер — база транзистора Т4, а по транзистору ТЗ. Транзистор Т4 останется закрытым, не будет открываться и транзистор Т6. После заряда замедляющих конденсаторов закроются транзисторы 77 и Т8 и откроется Т9. Выходное реле сработает.
Рассмотрим характер импульсов в тех или иных точках схемы реле, которые можно увидеть на экране электронного осциллоскопа (рис. 27). Заземленный зажим осциллоскопа нужно подсоединить к шинке О, другой зажим — к коллектору соответствующего транзистора.
Рис. 27. Импульсы в характерных точках схемы реле РЧ-1 (относительно шинки 0).
/ — коллектор транзистора 77; г —то же. Т2-. 3 — то же, Т4-. 4— то же, Т5; 5 —то
Начнем с формирователей импульсов (транзисторы 77 и Т2). Открытое состояние транзистора 77 соответствует верхнему краю изображения; импульс (закрытое состояние транзистора) располагается ниже. Импульс на коллекторе транзистора 77 должен быть прямоугольным, ширина его примерно равна ширине паузы, амплитуда около 5 В. Напряжение на коллекторе транзистора 77, измеренное вольтметром постоянного напряжения, должно быть 2—2,5 В (в 2 раза меньше амплитуды за счет пауз, примерно равных по длительности импульсу).
Левая часть импульса па коллекторе транзистора Т2 (начало импульса) непрямоугольная. Увеличение напряжения на коллекторе определяется процессом заряда конденсатора С2. Продолжительность заряда конденсатора С2 составляет около 1/3 длительности импульса, т. е. 2,5—3,5 мс. Амплитуда импульса должна быть около 12 В (при измерении вольтметром 4,5— 5,5 В).
Характер импульсов на коллекторах транзисторов 77 и Т2 практически не зависит от частоты переменного напряжения на входе реле РЧ-1.
Рис. 27. Импульсы в характерных точках схемы реле РЧ-1 (относительно шинки 0).
/ — коллектор транзистора 77; г —то же. Т2-, 3 — то же, Т4-. 4— то же, 75; 5 —то

Переходим к рассмотрению импульсов на транзисторе Т4. Как было отмечено раньше, этот транзистор кратковременно открывается J раз в период, если частота переменного напряжения на входе реле РЧ-1 выше уставки. Открытое состояние транзистора Т4 и считается обычно импульсом, хотя напряжение на транзисторе в этот момент близко к нулю. Амплитуда импульса должна» быть близка 12 В, его ширина незначительна — около 1 мс. При приближении частоты переменного напряжения к уставке реле ширина импульса уменьшается, при исчезновении импульсов реле срабатывает.
Измеренное вольтметром напряжение на коллекторе транзистора Т4 немного меньше амплитуды импульса. Вольтметр, измеряющий только переменную составляющую, покажет незначительное напряжение, исчезающее при срабатывании реле.
Импульсы на коллекторе транзистора Т5 будем рассматривать не относительно эмиттера этого транзистора. а относительно шинки 0, чтобы не изменять подключение осциллоскопа. При открытом транзисторе Т5 напряжение на его коллекторе близко к напряжению эмиттера и составляет около —6 В. При закрытом транзисторе Т5 напряжение на его коллекторе равно падению напряжения на открытом диоде Д16 и составляет около 0,5 В. Провалы на экране соответствуют открытому транзистору, верхняя граница изображения —закрытому. Ширина (длительность) провалов зависит от частоты переменного напряжения и составляет 1—2 мс. Амплитуда импульсов должна быть около 6,5 В. При частоте переменного напряжения на входе реле, равной уставке, импульсы пропадают —транзистор TS остается длительно закрытым. Если частота переменного напряжения выше уставки, то напряжение на коллекторе транзистора Т5, измеренное вольтметром относительно шинки 0, обычно бывает —0,1:0,3 В. Отрицательный знак появляется из-за того, что в провалах напряжение на коллекторе —6 В, небольшая величина напряжения объясняется тем, что провалы относительно узки. Иногда напряжение па коллекторе транзистора Т5 бывает даже положительным до 0,1 В. Напряжение между эмиттером и коллектором транзистора Т5, измеряемое вольтметром, составляет до срабатывания около 6 В, после срабатывания 6,5 В. Незначительно изменение показаний вольтметра при срабатывании реле объясняется малой шириной провала, исчезающего, когда частота переменного напряжения равна уставке на реле РЧ-1.
Импульсы на коллекторе транзистора Т6 напоминают импульсы на коллекторе транзистора Т2. После закрытия транзистора напряжение па его коллекторе нарастает по мере перезаряда конденсатора СЗ. Амплитуда импульсов составляет около 12 В, при срабатывании реле импульсы исчезают, так как транзистор Т6 остается длительно закрытым. Измеренное вольтметром напряжение на коллекторе транзистора Т6 составляет
7,5—10 В при частоте напряжения на входе реле выше уставки и на 1,0—1,5 В выше при частоте, равной уставке или ниже ее.
Транзисторы 77—Т9 не переключаются каждый период, поэтому импульсов напряжения на их коллекторах наблюдать нельзя.
Рассмотрим особенности устройства реле повышения частоты РЧ-2. Принцип действия и структурная схема реле РЧ-1 и РЧ-2 одинаковы. Срабатывание и того и другого реле происходит при условии равенства частоты сети и резонансной частоты используемой измерительной цепи. Чтобы реле РЧ-2 при частоте сети выше уставки находилось в сработанном состоянии, несколько изменен фазочувствительный элемент. Формирователи (транзисторы П и Т2), все каскады усилителей (транзисторы Т5—Т9) и блок питания реле РЧ-1 и РЧ-2 абсолютно аналогичны. Совместная работа измерительных цепей, формирователей импульсов и фазочувствительного элемента обеспечивают (сравните с работой РЧ-1) выработку:
запрещающего сигнала в виде длительного положительного импульса на выходе фазочувствительного элемента при недостаточном переменном напряжении на входе реле независимо от его частоты или при отсутствии этого напряжения;
запрещающего сигнала в виде кратковременных положительных импульсов на выходе фазочувствительного элемента при нормальном переменном напряжении на входе реле с частотой ниже уставки;
разрешающего сигнала (отсутствие положительных импульсов на выходе фазочувствительного элемента) при нормальном переменном напряжении на входе реле с частотой, равной уставке, или выше ее.

Рис. 28. Фазочувствительный элемент реле РЧ-2.
В реле РЧ-2 запрещающие импульсы — кратковременное открытие транзистора Т4 — обеспечиваются, если напряжение 0о отстает от напряжения Of (рис. 1), что соответствует частоте сети ниже частоты уставки. Сравнение фаз напряжений tjQ и Of осуществляют, сравнивая моменты конца импульсов формирователей. Реле не работает, если импульс от формирователя Ф2 кончается позже, чем импульс от формирователя Ф1, На рис. 28 показан фазочувствительный элемент реле РЧ-2. Обозначения на схеме такие же, как на полной принципиальной схеме реле РЧ-2 в [6]; дополнительным по отношению к реле РЧ-1 является только резистор R35.
Как и раньше, примем, что импульс формирователя соответствует разомкнутому, отсутствие импульса—замкнутому ключу, ключи К1 и К2 соответствуют формирователям Ф1 и Ф2. При разомкнутых ключах К1 и К2 транзистор ТЗ открыт (так как сопротивление резистора R35 меньше, чем R13 и база транзистора ТЗ отрицательна) и шунтирует переход эмиттер — база транзистора Т4; поэтому транзистор Т4 тоже закрыт. При замыкании ключа К’1 потенциал базы транзистора ТЗ скачком увеличится (станет положительнее) на величину напряжения, до которого был заряжен конденсатор С2, транзистор ТЗ закроется на время разряда конденсатора С2. Если к этому моменту ключ К2 еще разомкнут, то транзистор Т4 кратковременно откроется.
При замкнутом ключе К2 транзистор Т4 закрыт независимо от состояния транзистор а ТЗ, т. е. не зависит от состояния ключа Ю- При размыкании ключей транзистор ТЗ остается открытым, поэтому транзистор Т4 не имеет возможности открыться. Следовательно, работа фазочувствительного элемента определяется порядком замыкания ключей К1 и К2, т. е. порядком прекращения импульсов от формирователей Ф1 и Ф2. Если сначала исчезает импульс Ф1 (напряжение Uf опережает напряжение 0о), то транзистор Т4 кратковременно открывается 1 раз в период, т. е. вырабатывается запрещающий сигнал. Если импульсы исчезают одновременно или раньше исчезает импульс формирователя Ф2, то транзистор Т4 не открывается, что соответствует команде на срабатывание реле. Во всем остальном работа реле РЧ-2 не отличается от работы реле РЧ-1.
На этом заканчивается рассмотрение принципа действия и устройства реле частоты РЧ. Некоторые дополнительные сведения питатель может найти в заводской технической документации и в сети.

Реле поворотов на МОП-транзисторах — RadioRadar

   В предлагаемом реле указателя поворотов удалось обойтись без сильноточного электромагнитного реле с разрывными контактами. Его легко установить в большинство как отечественных автомобилей, так и «иномарок» с номинальным напряжением бортовой электросети 12 В, взамен вышедших из строя электронных и простейших термомеханических прерывателей тока.

   Принципиальную схему устройства вы видите на рис.1, а чертеж печатной платы (размерами 115×60 мм) — на рис.2. Все детали устройства, кроме предохранителя, звукоизлучателя и светодиода (при желании) распаиваются на ней.

Рис.1. Принципиальная схема реле поворотов

Рис.2. Печатная плата

   В качестве мощного узла коммутации используется пара современных р-канальных МОП-транзисторов типа IRF9540. Сопротивление открытого канала исток-сток такого транзистора не превышает 0,2 Ом. При параллельном включении двух таких транзисторов мы имеем сопротивление «замкнутого» МОП-ключа менее 0,1 Ом, что дает падение напряжения на нем не более 1 В при токе нагрузки 10 А. Такие замечательные параметры позволяют применять это реле не только для питания ламп «поворотников», но и использовать в системе сигнализации аварийной остановки.

   Для упрощения схемы в качестве генератора импульсов использован мигающий светодиод HL1. При включении выключателем SA1 светового сигнала «левого» или «правого» поворота, через соответствующий диод VD5 или VD4 и токоограничительный резистор R2 заряжается конденсатор С2. Эмиттерный повторитель на VT1 открывается, и светодиод начинает весьма ярко вспыхивать (ток «вспышки» — около 6 мА). В момент вспышки напряжение на HL1 не превышает 2,2 В, а во время паузы близко к напряжению питания. С анода светодиода сигнал прямоугольной формы, следующий с частотой вспышек света (около 3 Гц), поступает на вход СР (вывод 2) четырехразрядного двоичного счетчика DD1. Переключение триггеров счетчика происходит по спаду импульса положительной полярности, т.е. при погасании светодиода.

   На выходе 1 (вывод 3) DD1 появляется сигнал прямоугольной формы с частотой, вдвое меньшей чем на входе микросхемы. Когда на выводе 3 DD1 — логический «0», напряжение затвор-исток полевых транзисторов VT3 и VT4 будет около 12…14 В, они открыты, и соответствующие лампы будут мигать.

   Во время вспышек ламп подзаряжается С2. В то время, когда на выводе 3 DD1 -логическая «1», напряжение затвор-исток VT3, VT4 не превышает 1 В, транзисторы закрыты, лампы не светятся.

   С каждой четвертой вспышкой света подается короткий звуковой сигнал, который издает BF1 — пьезокерамический излучатель со встроенным генератором. Такой режим не так надоедает во время длительной стоянки у светофора. Кроме того, меньше эффект привыкания, когда перестаешь обращать внимание на звуковой сигнал, и «поворотники» остаются включенными без необходимости.

   При размыкании SA1 лампы гаснут, конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R1, вспышки светоди-ода затухают. В редких случаях, после размыкания контактов SA1, возможна остановка счетчика DD1 в таком состоянии, когда на его выводе 3 — логическая «1», транзисторы VT3, VT4 закрыты, и запуск генератора на мигающем светодиоде невозможен. Вывести устройство из «зависания» помогает цепь R5-VD1-R6-VD2-C3-R4. В случае, если на выходе 1 установился уровень логической «1», через VD1 и R5 заряжается конденсатор СЗ, и (примерно через 1,5 с) счетчик DD1 сбрасывается в начальное состояние, когда на выходе 1 — логический «О». Цепь R6-VD2 разряжает СЗ при каждой вспышке ламп; напряжение на нем не поднимается выше 1,5 В, поэтому вход сброса R на работу микросхемы не влияет.

   Мощный стабилитрон VD6 с напряжением стабилизации 18 В и цепочка R8-VD3 предназначены для защиты устройства от выбросов высокого напряжения (более 17…27 В), которые проскакивают в бортовой электросети автомобиля. Конденсатор С6 уменьшает помехи от системы зажигания.

   Громкость контрольных гудков можно регулировать подбором R9, а их продолжительность зависит от емкости С5. Период следования гудков можно выбрать иным, подключив верхний по схеме вывод R7 к другим выводам DD1.

   В этом реле поворотов можно использовать любые малогабаритные резисторы типов С1-4, С2-23, С2-33, МЛТ, ВС. Электролитические конденсаторы желательны надежные и малогабаритные, например, фирм «Rubicon», «Keltron», «Samsung» или отечественные серий К52, К53. Все диоды — кремниевые, серий КД521, КД522, КД105, КД209 и т.п. Стабилитрон VD3 заменяется на КС515Г, КС508Б, КС215Ж, VD6 — на КС541Б, КС529А, Д816А.

   В качестве предохранителя FU1 можно использовать как одноразовый плавкий предохранитель, так и самовосстанавливающийся (MF-R900 на ток 9 А или более мощный).

   Мигающий светодиод желательно взять красного цвета, например, L36BSRD/B, L56BCRD/B, L796BSRD/B, L796BSRC/B, L816BSRD/B диаметром от 3 до 10 мм фирмы «Kingbright». Можно использовать аналогичные светодиоды и других фирм [4].

   Биполярные транзисторы можно установить любые структуры n-p-n с большим h_21э из серий КТ3102, КТ315, КТ503, КТ645. На месте VT3, VT4 можно установить пару мощных р-канальных полевых транзисторов типов IRF9532, КП784А, КП785А. Их желательно разместить на небольших латунных или алюминиевых теплоотводах. Не следует забывать, что лампы накаливания имеют большой пусковой ток зажигания. Суммарный импульсный ток включения всех ламп не должен превышать половины допустимого импульсного тока примененных полевых транзисторов. Если общая мощность одновременно включаемых ламп будет более 90 Вт, желательно установить параллельно три полевых транзистора. Микросхему DD1 можно заменить на КР1561ИЕ10, CD4520AE. Звукоизлучатель со встроенным генератором можно поставить EFM-250, EFM-472A, EFM-475, EFM-471L.

Источники

1. А.Бутов. Электронное реле указателя поворотов. — Радио, 2002, N8, С.54.
2. П.Головин. Реле указателя поворотов на КМОП-микросхемах. — Радио, 1991, N6, С.З0.
3. А.Иванов. Реле указателя поворотов на КР512ПС10. — Радио, 1993, N7, С.35.
4. С.Рюмик. Все о мигающих светодиодах… — Радиохобби, 2002, N1, С.31.
5. С.Чеботков. Новые мощные полевые транзисторы. — Радиомир, 2001, N8, С.39.
6. Лампы накаливания автомобильные. Принципиальные электрические схемы прерывателей указателей поворотов. — Радиоаматор-Электрик, 2002, N7, С. 15.

Автор: А.БУТОВ, с.Курба

Реле времени на полевом транзисторе.

Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе

Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:

Рисунок 2 — Реле времени на полевом транзисторе без R3

Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д. 

Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео:

Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой: 

в цифровом формате

Как управлять нагрузкой с помощью цифровой схемы, такой как Arduino? За вас могут ответить схема транзисторного реле.

Выходной импульс цифровой схемы для смещения транзистора включен.

Затем он управляет реле как переключатель ВКЛ-ВЫКЛ. Для питания любых цепей или внешних устройств.

Реле базового применения

Управляющие электронные схемы, электрические устройства в домах или на фабриках. Мы часто сначала используем реле.Хотя они очень древние, реле все еще имеют много применений. Потому что это просто и дешево.

Обычное реле — это механический переключатель. Его контакт замыкается, когда через катушку протекает ток.

На схеме ниже представлена ​​простая базовая схема. Вы поймете, как работает реле.

Меньшее напряжение (V1) — это максимальное напряжение, которое может получить катушка. Через резистор R проходит более низкий ток I1. Он ограничивает ток до безопасного уровня для катушки.

Таким образом, когда ток течет через катушку.Затем возникает магнитное поле. Это заставляет контакты реле соединяться вместе, когда переключатель замыкается. Для подключения напряжения -V2 обеспечивает высокий ток (I2) на нагрузку, как нам нужно.

Иногда можно использовать реле с цифровой схемой. Использование выходного импульса микроконтроллера или ИС с цифровым затвором. Контролировать реле на работу.

Но самое главное, его выход малоточный. Итак, вам нужен помощник, используйте транзистор для переключения высокого тока, чтобы управлять катушкой.

Большая часть схемы драйвера транзисторного реле

В приведенной ниже схеме показана большая часть схемы драйвера транзисторного реле.Катушка реле нуждается в токе около 100 мА. И входной ток на выходе нормальной цифровой схемы составляет около 2 мА.

Ограничивающие резисторы-R можно рассчитать исходя из входного напряжения и тока. Например, входное напряжение 5 В, ток примерно 2 мА.

Таким образом, R можно рассчитать следующим образом:

R = (Vin-VBE) / Iin

Vin = 5 В, VBE кремниевого транзистора составляет около 0,7 В, Iin = 2 мА

R = (5-0 .7) / (2 мА)

= 2150 Ом

Таким образом, мы должны выбрать R = 2,2 К. Это стандартное значение. Купить его можно в любых магазинах.

VBE — напряжение на базе эмиттера транзистора.

Какой у транзистора номер?

Вот как в приведенной выше схеме можно выбрать правильный номер. Во-первых, это транзистор типа NPN.

Предположим, что транзистор имеет коэффициент усиления по току (hFE) примерно в 50 раз. Так как входной ток около 2 мА. Таким образом, ток на выходе составляет около 100 мА (2 × 50 = 100).Достаточно на нужды катушки реле.

Есть много транзисторов, у которых коэффициент усиления hFE больше 50. Например, 2N3053, 2N2222 транзистор и т.д. , и ограничивающий резистор тока.

Они показывают размер любого значения.

• Vin — входное напряжение
• Iin — выходной ток ICS
• Icoil — ток катушки реле
• R — резистор ограничения тока

Таблица 1 показывает размер входного напряжения различных цифровых ИС и потребность в катушке реле. .У By есть различные резисторы-R, ограничивающие правильный ток для цепи.

Катушка реле получается от входного напряжения

На рисунке 3 показана схема реле драйвера, использующая входное напряжение для подачи на катушку реле, но имеющая некоторую базу соединения напряжения и вывод эмиттера транзистора. Что имеет значение около 0,7 вольт.

Например, вход с импульсного выхода цифрового импульса 12 вольт для подачи на транзистор.

Таким образом, напряжение на катушке реле будет около 12В-0.7 В = 11,3 В и т. Д.

Рисунок 3

Эта схема не требует резистора-R. Потому что схема как эмиттерный повторитель уже будет иметь высокий входной импеданс.

Так что не беспокойтесь, что шум возник в результате, транзистор работает, входной ток «Iin» рассчитывается как ток, протекающий через катушку реле, деленный на коэффициент усиления транзистора.

Например, сопротивление катушки реле равно 120 Ом.

То, что мы используем транзистор, получило 50-кратное увеличение «Iin» ниже:

Iin = (100 × 10 / -3) / 50
= 2 мА

Таким образом, он вычисляет входной ток, равный 2 мА.

По каждому релейному признаку определяется сопротивление катушки в единицах Ом. Итак, если мы знаем напряжение реле, мы также рассчитаем ток катушки. например напряжение реле 12 вольт.

Сопротивление катушки реле 120 Ом рассчитывает, что ток, протекающий через катушку реле, 12, деленный на 120, равен 0,1 А или 100 мА и т. Д. имеет увеличивающийся прирост.В случае, если очень низкий входной ток от цифровой схемы. Мы увидим, что в этой схеме мы используем транзистор как соединение Дарлингтона для замены двух транзисторов.

Рис. 4

Если мы используем транзистор, который получил усиление примерно в 50 раз, и используем один транзистор для увеличения до 2500 раз (50 × 50). Таким образом, при очень низком токе около 100 мкА схема драйвера реле может обеспечить ток до 250 мА.

Следовательно, ток катушки 250 мА.

Резистор-R можно рассчитать по входному напряжению, входному току и усилению первого транзистора.

Например, входное напряжение-Vin равно 5 вольт,

, входной ток-Iin = 100 мкА и коэффициент усиления первого транзистора равен 50 раз, будет вычислено «R» следующим образом.

Следовательно, резистор-R был рассчитан с использованием вместо него 720 Ом или 750 Ом.

(Значение 1,4 — это падение напряжения на комбинации выводов базы и эмиттера, измеренное в вольтах.)

Драйвер реле обратного состояния

На рисунке 5 показана схема драйвера реле. Что будет работать противоположно всей схеме?

Потому что схема на рисунках 2, 3 и 4 будет работать. Когда выходной сигнал цифровой схемы подается на вход, это высокое состояние или логический «высокий уровень».

Но в случае, показанном на Рисунке 5, достигнутый вход в низкий статус или логический «низкий», чтобы транзисторы работали для управления реле.

Обратите внимание на наличие резисторов на 2 шт.Используя резистор-R. Он рассчитывается как схема на рисунке 2.

Резистор-R1 должен быть достаточно высоким, чтобы быть достойным, прежде чем вызвать насыщение напряжения на коллекторе и эмиттере первого транзистора.

А должно иметь низкое значение, прежде чем это приведет к переходу второго транзистора в состояние насыщения.

Это означает, что, несмотря на изменение входного тока, выходные токи не изменятся.

Пример: Реле 12 В требует протекания тока через катушку реле 100 мА, используя транзистор с усилением в 50 раз, поэтому входной ток рассчитывается следующим образом.

Следовательно, входной ток Iin, подаваемый на вторые транзисторы, равен 2 мА, это ток, который заставляет насыщение первого транзистора происходить при напряжении 12 вольт.

Таким образом, R1 будет меньше расчетного значения. Здесь сопротивление R1 будет меньше 6 кОм (рассчитано делением напряжения 12 вольт на ток 2 мА).

И если первый транзистор увеличился в 50 раз, имеет входной ток-Iin = 100 мкА, следовательно, ток, протекающий через R1, равен 5 мА.(Рассчитано на 50 умноженное на 100 мкА).

Это значение тока, при котором вторые транзисторы состояния будут иметь напряжение насыщения 12 вольт.

Следовательно, R1 будет больше, чем значение, рассчитанное в этом R1, будет более 2,4 кОм. (Рассчитано делением напряжения 12 вольт на ток 5 мА).

Резистор-R1 находится в диапазоне от 2,4 до 6 кОм, который подходит для использования — 4,3 кОм, центрирован правильно, чтобы оба транзистора работали до насыщения.

Все вышеперечисленные схемы Обратите внимание, что на катушке реле есть диод. Для предотвращения обратного напряжения от индуцированного магнитного поля реле. Это приводит к повреждению транзистора. Самым большим диодом будет диод, который в общей схеме выпрямителя — 1N4001 и т. Д.

Все приведенные выше схемы драйвера реле представляют собой импульсный выход цифровой схемы для управления работой транзистора и реле управления в качестве переключателя ВКЛ-ВЫКЛ для цепи или внешние устройства, которые теперь выбраны в соответствии со схемой.

Как повысить напряжение для реле низкого напряжения

Использование реле в большинстве случаев, чем использование источника питания с напряжением постоянного тока со значением вольт, указанным на реле.

Для работы реле, но, если у нас нет источника питания, который хочет питать, дайте реле. Эта схема помогает реле работать.

Как работает схема

Из схемы используются два источника питания от at, чтобы прийти на работу, дайте реле 12 В.

Блок питания сначала использует 6 Вольт, когда напряжение питания входит в контакт Стабилизатор заряда C1.

Источник питания, который 2 использует напряжение питания более 3 В, мешает входу Q1 работать.

Это заставляет Q2-BC558 работать вместе с тем, чтобы сделать вывод C Q2 иметь источник напряжения 6V, подать реле Ry1, и когда Q1 работа будет сравниваться как что-то через цепь вниз.

Заставляет С1 что-то сделать, разряд 6В на катоде конденсатора С1. Которая построена с полюсом реле RY1 снова рядом с одним, делает реле падения напряжения RY1 равным 12 В.

Тогда заставить реле RY1 работать и работать будет только давно? что от чего-то зависит разряд конденсатора С1.

Заменить деталь : BC558 = BC327 = BC556 = 2N4403 PNP 40 В, 0,6A
2SC458 = 2SC1815 = 2SC828 = 2SC2675 = BC337 = 2N22IL

GET Всегда старайтесь сделать Electronics Learning Easy .

Знакомство с транзисторами и реле

Давайте продолжим наше ознакомительное путешествие по различным электронным компонентам. Ранее мы рассмотрели конденсаторы и индуктивности .Мы также рассмотрели потенциометры , , кнопки , и датчики температуры в сочетании с Arduino.

На этот раз мы кратко рассмотрим транзисторы и реле .

Основы

Транзистор (слева) и реле (справа).

Сходства

Причина, по которой мы собираемся рассмотреть эти два типа компонентов в одном посте, заключается в том, что они часто в основном делают одно и то же.Оба они работают как электронные переключатели . Вместо нажатия кнопки пальцем они реагируют на электрический сигнал. Чаще всего они не пропускают ток, пока не получат напряжение на клемме управления (некоторые, конечно, работают наоборот).

Отличия

Несмотря на то, что базовая функциональность схожа, приложения для них часто сильно различаются.

Транзисторы

Транзисторы обычно имеют три вывода: два для входа и выхода тока и один для управления.Названия этих терминалов зависят от типа. Существует два основных типа транзисторов: BJT и FET , каждый из которых имеет несколько подтипов.

Подборка транзисторов (источник: http://bournetocode.com)

Транзисторы обычно дешевы и могут быть очень маленькими. У них нет механически движущихся частей, поэтому они могут включаться и выключаться очень быстро. Соединив вместе множество транзисторов, вы можете создать логическую схему . А с безумным количеством безумно маленьких транзисторов, соединенных вместе, вы можете создавать компоненты компьютера, такие как процессоры и твердотельные накопители .Посмотрите видео ниже, чтобы получить представление о размерах транзисторов, используемых в микрочипах.

В ранее написанном сообщении о двигателях постоянного тока мы рассмотрим пример, в котором мы используем транзистор в качестве переключателя.

Заявление об ограничении ответственности : поступает сухой технический разговор! Не стесняйтесь переходить к следующему абзацу 🙂
При исследовании транзисторов вы найдете много разговоров о транзисторах NPN и PNP , которые могут быть довольно загадочными.Это подтипы семейства транзисторов BJT . Основное различие между NPN и PNP заключается в том, что транзисторам NPN требуется цифровой HIGH для «включения», в то время как транзисторам PNP необходимо «включить» цифровое значение LOW . Как правило, транзисторы NPN следует размещать рядом с транзисторами GND и PNP рядом с транзисторами Vcc или аналогичными.

// Учебник по цифровому выводу от ROBO INDIA
//  www.roboindia.com 
// Цифровой выход принимается с помощью светодиода, который остается включенным в течение одной секунды и
// ВЫКЛ для другого.

// Определение контакта 2 как светодиода.
const int LED = 2; // из схемы мы видим, что мы подключили светодиод к выводу 2


void setup () {
 pinMode (светодиод, ВЫХОД); // Определение вывода светодиода как ВЫХОДНОГО вывода.
}

// Указанный ниже код работает вечно (бесконечный цикл)
void loop () {
 digitalWrite (светодиод, ВЫСОКИЙ); // светодиод включается (1 / HIGH / + 5V)
 задержка (1000); // Ждем одну секунду.
 digitalWrite (светодиод, LOW); // Светодиод гаснет (0 / LOW / 0V / GND)
 задержка (1000); // здесь и выше Задержка в миллисекундах (1000 = 1 секунда)
}