En este artículo estudiaremos exhaustivamente un circuito de controlador de relé de transistor y aprenderemos a diseñar su configuración calculando los parámetros mediante fórmulas.
Importancia de la retransmisión
Los relés son uno de los componentes más importantes de los circuitos electrónicos. Especialmente en circuitos en los que interviene una transferencia de alta potencia o conmutación de carga de CA de la red, los relés desempeñan el papel principal en la implementación de las operaciones.
Aquí aprenderemos cómo operar correctamente un relé usando un transistor y aplicar el diseño en un sistema electrónico para cambiar una carga conectada sin problemas.
Para un estudio en profundidad sobre cómo funciona un relé por favor lea este artículo
Un relé, como todos sabemos, es un dispositivo electromecánico que se utiliza en forma de interruptor.
Es responsable de conmutar una carga externa conectada a sus contactos en respuesta a una potencia eléctrica relativamente menor aplicada a través de una bobina asociada.
Básicamente, la bobina se enrolla sobre un núcleo de hierro, cuando se aplica una pequeña CC a la bobina, se energiza y se comporta como un electroimán.
Un mecanismo de contacto con resorte colocado muy cerca de la bobina responde inmediatamente y es atraído hacia la fuerza del electroimán de la bobina energizada. En el curso, el contacto conecta a uno de sus pares y desconecta un par complementario asociado con él.
Lo contrario ocurre cuando se apaga la CC de la bobina y los contactos vuelven a su posición original, conectando el conjunto anterior de contactos complementarios y el ciclo puede repetirse tantas veces como sea posible.
Un circuito electrónico normalmente necesitará un controlador de relé que utilice una etapa de circuito de transistor para convertir su salida de conmutación de CC de baja potencia en una salida de conmutación de CA de red de alta potencia.
Sin embargo, las señales de bajo nivel de un dispositivo electrónico que pueden derivarse de una etapa IC o una etapa de transistor de baja corriente pueden ser bastante incapaces de impulsar un relé directamente. Porque un relé requiere corrientes relativamente más altas que normalmente no están disponibles en una fuente de CI o en una etapa de transistor de baja corriente.
Para superar el problema anterior, una etapa de control de relé se vuelve imperativa para todos los circuitos electrónicos que necesitan este servicio.
Un controlador de relé no es más que una etapa de transistor adicional adjunta con el relé que necesita ser operado. El transistor se utiliza típica y exclusivamente para operar el relé en respuesta a los comandos recibidos de la etapa de control anterior.
Diagrama de circuito
Refiriéndonos al diagrama de circuito anterior, vemos que la configuración solo involucra un transistor, una resistencia de base y el relé con un diodo de retorno.
Sin embargo, hay algunas complejidades que deben resolverse antes de que el diseño pueda usarse para las funciones requeridas:
Dado que el voltaje de unidad base al transistor es la fuente principal para controlar las operaciones del relé, debe calcularse perfectamente para obtener resultados óptimos.
El valor de la resistencia base es directamente proporcional a la corriente a través de los cables del colector / emisor del transistor o, en otras palabras, la corriente de la bobina del relé, que es la carga del colector del transistor, se convierte en uno de los factores principales e influye directamente en el valor. de la resistencia base del transistor.
Fórmula de cálculo
La fórmula básica para calcular la resistencia base del transistor viene dada por la expresión:
R = (Us - 0,6) hFE / Corriente de bobina de relé,
- Donde R = resistencia base del transistor,
- Us = Fuente o voltaje de activación a la resistencia base,
- hFE = ganancia de corriente directa del transistor,
La última expresión que es la 'corriente de relé' se puede encontrar resolviendo la siguiente ley de Ohm:
I = Us / R, donde I es la corriente de relé requerida, Us es el voltaje de suministro al relé.
Aplicación práctica
La resistencia de la bobina del relé se puede identificar fácilmente usando un multímetro.
Nosotros también seremos un parámetro conocido.
Suponga que el suministro Us es = 12 V, la resistencia de la bobina es 400 Ohms, luego
Corriente de relé I = 12/400 = 0.03 o 30 mA.
También se puede suponer que la Hfe de cualquier transistor de señal baja estándar es alrededor de 150.
Aplicando los valores anteriores en la ecuación real obtenemos,
R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷ Corriente de relé
R = (12 - 0,6) 150 / 0,03
= 57.000 ohmios o 57 K, siendo el valor más cercano 56 K.
El diodo conectado a través de la bobina del relé, aunque no está relacionado con el cálculo anterior, aún no se puede ignorar.
El diodo se asegura de que la EMF inversa generada por la bobina del relé esté en cortocircuito a través de ella y no se descargue en el transistor. Sin este diodo, el EMF trasero trataría de encontrar un camino a través del emisor colector del transistor y, en el curso, dañaría el transistor permanentemente, en segundos.
Circuito del controlador de relé con PNP BJT
Un transistor funciona mejor como un interruptor cuando está conectado con una configuración de emisor común, lo que significa que el emisor del BJT siempre debe estar conectado directamente con la línea 'tierra'. Aquí, el 'suelo' se refiere a la línea negativa para un NPN y la línea positiva para un PNP BJT.
Si se usa un NPN en el circuito, la carga debe estar conectada con el colector, lo que permitirá que se encienda / apague al encender / apagar su línea negativa. Esto ya se explica en las discusiones anteriores.
Si desea encender / apagar la línea positiva, en ese caso tendrá que usar un PNP BJT para conducir el relé. Aquí, el relé puede conectarse a través de la línea negativa de la fuente y el colector del PNP. Consulte la figura siguiente para conocer la configuración exacta.
Sin embargo, un PNP necesitará un disparador negativo en su base para el disparo, por lo que en caso de que desee implementar el sistema con un disparador positivo, es posible que deba usar una combinación de BJT NPN y PNP como se muestra en la siguiente figura:
Si tiene alguna consulta específica sobre el concepto anterior, no dude en expresarla a través de los comentarios para obtener respuestas rápidas.
Controlador de relé de ahorro de energía
Normalmente, la tensión de alimentación para el funcionamiento de un relé está dimensionada para garantizar que el relé se active de forma óptima. Sin embargo, el voltaje de retención requerido suele ser mucho menor.
Por lo general, esto no es ni la mitad del voltaje de activación. Como resultado, la mayoría de los relés pueden funcionar sin problemas incluso con este voltaje reducido, pero solo cuando se garantiza que el voltaje de activación inicial sea lo suficientemente alto para el pull-in.
El circuito que se presenta a continuación puede ser ideal para relés especificados para trabajar con 100 mA o menos, y con voltaje de suministro por debajo de 25 V. Al usar este circuito se aseguran dos ventajas: en primer lugar, las funciones del relé usan una corriente sustancialmente baja al 50% menos que la tensión de alimentación nominal y la corriente se reducen a aproximadamente 1/4 de la capacidad nominal real del relé. En segundo lugar, los relés con una clasificación de voltaje más alta podrían usarse con rangos de suministro más bajos. (Por ejemplo, un relé de 9 V que se requiere para operar con 5 V de una fuente TTL).
El circuito se puede ver conectado a una tensión de alimentación capaz de sostener el relé perfectamente. Durante el tiempo que S1 está abierto, C1 se carga a través de R2 hasta la tensión de alimentación. R1 está acoplado al terminal + y T1 permanece apagado. En el momento en que se presiona S1, la base T1 se conecta al suministro común a través de R1, de modo que se enciende y activa el relé.
El terminal positivo de C1 se conecta a tierra común a través del interruptor S1. Teniendo en cuenta que este condensador inicialmente se había cargado a la tensión de alimentación, su terminal en este punto se vuelve negativo. Por lo tanto, el voltaje a través de la bobina del relé alcanza dos veces más que el voltaje de suministro, y esto tira del relé. El interruptor S1 podría, sin duda, ser sustituido por cualquier transistor de propósito general que se pueda encender o apagar según sea necesario.
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