ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ
ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ
Недавно возникла необходимость ремонта дорожного информационного указателя. Состоит он из 10 ламп напряжением 12 вольт по 5 ватт, включенных параллельно. Итого суммарная коммутируемая мощность достигает 50 ватт. Потребовалось в замен негодному механическому реле, достаточно мощному, соорудить похожее по размерам, но уже электронное. Так как со временем контакты реле обгорают и устройство перестаёт работать. Единственная проблема, стоящая в процессе переделки, была такая, что реле должно стоять в разрыве плюсового провода, и выдерживать значительную мощность. Прототипом для создания электронного реле для этой мигалки, послужило сломанное реле поворотов из Китайского скутера. Размером 1,5х2,5 см. Изначально в качестве силового ключа в нём использовался биполярный транзистор средней мощности, аналог КТ817, стоящий без радиатора.
Оригинальная схема реле:
Но использование более мощного транзистора, например КТ819, так-же не привело к желаемому результату. Слишком большое количество тепла выделялось транзистором при коммутации 50 ватт. Спасение было только одно — использование радиатора, но из-за ограниченного пространства, затея отпала сама собой. Было принято решение использовать в качестве ключа полевой транзистор. Для этого пришлось немного доработать схему и добавить резистор R4, ввиду того, что транзистор имеет большое входное сопротивление изолированного N-канала. Подбирается данный резистор в большую или меньшую сторону, визуально контролируя чёткое переключение ламп. Схему в формате lay качаем тут. А здесь чертёж печатной платы реле.
В процессе эксплуатации было замечено, что мощность нагрузки подключенной к электронному реле, совершенно не влияла на частоту.Включается реле в разрыв с соблюдением полярности: (RED) к плюсовой клемме, (WHITE) выход к лампам. Транзистор VT1 структуры p-n-p можно добыть из компьютерного БП, стоят в обвязке шим-генератора. Используя данный принцип коммутации любой мощной нагрузки с помощью N-канального полевого транзистора, можно проектировать и изготавливать электронные реле в различных радиолюбительских конструкциях. Представляется интересным увеличение частоты переключений до 20 — 50 кГц и создание мощного ультразвукового излучателя для экспериментов. Материал предоставил -igRoman-
Реле для поворотников своими руками
Приветствую, Самоделкины!Хочу отметить, что данная статья, скорее всего, будет более полезной и интересной для автолюбителей, так как в данном случае рассмотрим предельно простую, достаточно мало затратную и довольно надежную схему реле поворотников.
Как известно в основном реле бывают двух типов: электромеханические и твердотельные.
Самый основной недостаток обычного или электромеханического реле заключается в том, что контакты со временем обгорают. К тому же не стоит забывать, что не исключено и их залипание, даже если реле новое.
Представленная схема не нуждается в дополнительной настройке и заработает сразу после включения в цепь. А подключается она в разрыв плюса питания или иначе говоря последовательно с нагрузкой. Наглядно это продемонстрировано на рисунке ниже:
Такая схема будет работать ну буквально вечно, а стоит будет гораздо меньше чем готовый вариант из магазина.
Через резистор r3 заряжается электролитический конденсатор с2.
Через некоторое время напряжение на этом конденсаторе плавно нарастает до некоторого значения. И как только оно будет больше напряжение отпирания транзистора vt1, последний сработает. По его открытому переходу напряжение поступает на затвор полевого транзистора, вследствие чего тот мгновенно сработает, коммутируя нагрузку.
Грубо говоря, полевой транзистор у нас в качестве обычного выключателя, который управляется схемой генератора на маломощном транзисторе.
Далее, после срабатывания ключа, правая обкладка конденсатора будет соединена с массой питания, а левая, через эмиттерный переход первого транзистора, к плюсу питания. То есть происходит заряд конденсатора обратной полярностью.
Зарядный ток конденсатора будет удерживать оба транзистора в состоянии насыщения. В этом режиме транзисторы полностью открыты и кпд схемы достигает своего апогея. По мере нарастания напряжения на конденсаторе ток его заряда упадет и ключи соответственно выйдут из режима насыщения, а в таком состоянии силовой ключик уже будет нагреваться.
Так как конденсатор у нас был заряжен обратной полярностью, то на базу транзистора vt1 будет приложено, грубо говоря, плюсовое питание, что приводит к скоростному запиранию транзистора, а вслед за ним закрывается и полевик.
Все это время через резистор r2 протекал ничтожный ток, который почти не влиял на работу происходящих процессов.
Если пояснением работы этой простой схемы понасиловал вам мозги, вы уж простите.
Время срабатывания полевого транзистора, а следовательно и миганий ламп, зависит от номиналов конденсатора c2 и резисторов r2 и r3. Чем больше емкость конденсатора или сопротивление резисторов, тем меньше частота миганий. И наоборот, чем меньше номинал резисторов r2 и r3, а также конденсатора с2, тем соответственно будет выше частота миганий поворотников.
Резистор r1 выполняет несколько функций. Одной из них является обеспечивание надежного запирания полевого ключа.
Транзистор в схеме генератора можно взять любой средней мощности, наподобие bd140.
Выбор полевого транзистора зависит от мощности коммутируемой нагрузки. Отлично подходят для этих целей транзисторы от старых/нерабочих материнских плат стационарного персонального компьютера. В данном же случае автор поставил irfz44, как самый ходовой вариант.
С таким раскладом схема может коммутировать нагрузки с мощностью до 100-150 ватт, но к транзистору, скорее всего, нужно будет прикрутить небольшой радиатор.
На всякий случай автор развёл печатную плату, хотя, в принципе, все можно собрать и на макете.
Ссылку на плату вы сможете найти в описании под оригинальным видеороликом автора проекта. Ссылка на ролик ниже.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.| Современная электротехника и радиоэлектроника всё больше отказывается от механических узлов, имеющих значительные размеры и подверженных быстрому износу. Одной из областей, где это проявляется сильнее всего, являются электромагнитные реле. Все прекрасно понимают, что даже самое дорогое реле, с платиновыми контактами, рано или поздно выйдет из строя. Да и щелчки при переключении могут напрягать. Поэтому промышленность наладила активный выпуск специальных твердотельных реле. Схема твердотельного реле
При определенном входном напряжении, скажем, 5 вольт, диод внутри TIL111 загорается и активирует фототранзистор. Происходит закрытие транзистора BC547B и отпирание тиристора. Это создает достаточно большое падение напряжения на резисторе 330 Ом для переключения симистора TIC226 во включенное положение. Падение напряжение на симисторе в тот момент всего несколько вольт, так что практически всё напряжение переменного тока течёт через нагрузку. Симистор защищен от импульсов через 100 нФ конденсатор и 47 ом резистор. Чтобы создать возможность устойчивого переключения твердотельного реле с различными управляющими напряжениями, был добавлен полевой транзистор BF256A. Он действует как источник тока. Диод 1N4148 установлен, чтобы защитить цепь в случае неправильной полярности. Эта схема может быть использована в различных устройствах, с мощностью до 1,5 КВт, конечно если вы установите тиристор на большой радиатор. |
Простое электронное реле поворотников для ламп или светодиодов, схема
Привет всем, сегодняшняя статья будет полезна для автолюбителей, так как в ней рассмотрим предельно простую, мало затратную и надежную схему реле поворотников на транзисторах, подойдёт как и для ламп, так и для светодиодов.
В основном реле бывают двух типов, электромеханические и твердотельные. Самый основной недостаток обычного или электромеханического реле заключается в том, что контакты со временем обгорают, не исключено и их залипание даже если реле новое.
Представленная схема не нуждается в дополнительной настройки и заработает сразу после включения в цепь, а подключается оно в разрыв плюса питания или иначе говоря последовательно с нагрузкой.
Такая схема будет работать ну буквально вечно, а стоить будет гораздо меньше, чем готовый вариант с магазина.
Как работает схема?
По сути это несимметричный мультивибратор слегка подогнанный для работы с полевым ключом, в начальный момент времени через диод D1 заряжается конденсатор C1 оба транзистора закрыты.
Через резистор R3 заряжается электролитический конденсатор, через некоторое время напряжение на этом конденсаторе плавно нарастает до некоторого значения и как только оно будет больше напряжения отпирания транзистора VT1, последний сработает.
По его открытому переходу напряжение поступает на затвор полевого транзистора, вследствие чего тот мгновенно сработает, коммутируя нагрузку. Грубо говоря полевой транзистор у нас в качестве обычного выключателя, который управляется схемой генератора на маломощном транзисторе.
Далее после срабатывания ключа, правая обкладка конденсатора будет соединена с массой питания, а левая через эмиттерный переход первого транзистора к плюсу питания,
то есть происходит заряд конденсатора обратной полярностью.
Зарядный ток конденсатора будет удерживать оба транзистора в состоянии насыщения, в этом режиме транзисторы полностью открыты и КПД схемы достигает своего апогея.
По мере нарастания напряжения на конденсаторе, ток его заряда упадёт и ключи выйдут из режима насыщения, а в таком состоянии силовой ключик уже будет нагреваться.
Так, как конденсатор у нас был заряжен обратной полярностью на базу транзистора vt1 будет приложена грубо говоря плюсовое питание, что приводит к скоростному запирания транзистора, а вслед за ним закрывается и полевик.Всё это время через резистор R2 протекал ничтожный ток, который почти не влиял на работу происходящих процессов.
Время срабатывания полевого транзистора, а следовательно и миганий ламп зависит от номиналов C2 R2 и R3, чем больше ёмкость конденсатора или сопротивление резисторов, тем меньше частота миганий и наоборот.
Резистор R1 выполняет несколько функций и в их числе обеспечивание надежного запирания полевого ключа. Транзистор в схеме генератора можно взять любой средней мощности наподобие BD140, выбор полевого транзистора зависит от мощности коммутируемой нагрузки.
Отлично подходит транзисторы от материнских плат ПК, я же поставил IRFZ44? как самый ходовой вариант.
C таким раскладом схема может коммутировать нагрузки с мощностью до 100-150 ватт, но к транзистору скорее всего нужно будет прикрутить небольшой радиатор, а при мощности около 50 ватт в радиаторе нет необходимости.
Если нагрузка небольшая например светодиодная лампа, то вместо полевого можно использовать биполярный транзистор обратной проводимости, в этом случае схема будет выглядеть следующим образом.
На всякий случай развёл печатную плату, хотя всё можно собрать на макете.
Архив к статье: скачать…
Автор; АКА КАСЬЯН
Самое надежное реле для поворотников
Как известно, все современные автомобили оборудованы указателями поворотов, которые представляют собой мигающую на левой или правой части кузова лампочку или светодиод. Иногда штатное электромеханическое реле выходит из строя, а достать мощное автомобильное реле бывает не всегда так легко. На помощь приходят полупроводниковые приборы – ведь построить такое реле мощно всего на паре транзисторов.
Схема реле
Схема представляет собой несимметричный мультивибратор, он включается в разрыв цепи последовательно с лампочкой и источником питания. При подаче напряжения лампочка сразу же начинает мигать. VT2 на схеме – полевой транзистор, именно через него протекает весь ток лампочки. Предпочтительнее применить транзистор с максимально низким сопротивлением открытого перехода. Сюда подойдут IRFZ44N, IRF740, IRF630. Если вместо лампочки используется светодиод небольшой мощности, можно использовать и биполярный транзистор, например, TIP122. Транзистор VT1 средней мощности структуры p-n-p, подойдут BD140, КТ814. Диод D1 можно ставить 1N4007 или 1N4148. От ёмкости конденсаторов и сопротивления резисторов напрямую зависит частота миганий. Для увеличения частоты нужно уменьшить ёмкость конденсатора С2, а для уменьшения частоты, наоборот, увеличить его ёмкость. Также можно поэкспериментировать с номиналами других элементов схемы и наблюдать, как будет меняться скважность импульсов.
Сборка схемы
Вся схема собирается на миниатюрной печатной плате размерами 35 х 20 мм, изготовить её можно методом ЛУТ. Дорожки после травления обязательно нужно залудить, тогда медь не будет окисляться.
В первую очередь на плату запаиваться резисторы, диод. После них всё остальное – пара транзисторов, электролитические конденсаторы и клеммник. Важно не перепутать цоколёвку транзисторов и полярность конденсаторов, иначе схема не будет работать. Когда все детали запаяны на плату, обязательно нужно смыть остатки флюса, проверить правильность монтажа.
Настройка и испытания реле поворотников
Для пробы в качестве нагрузки можно подключить несколько мощных светодиодов. Минус нагрузки подключаем напрямую к минусу источника питания, а плюс заводим на плату. Если же для проверки используется лампочка, подключать её можно любой полярностью. Подаём напряжение, и лампочка сразу же начинает мигать. Частоту мигания можно менять в широких пределах, именно поэтому данной схеме можно найти множество других применений, кроме использования в качестве реле поворотников. Например, с её помощью можно сделать задний мигающий фонарь для велосипеда, достаточно лишь увеличить частоту вспышек уменьшением ёмкости конденсатора. Схема может коммутировать большую мощность – до нескольких сотен ватт, если применить полевой транзистор, рассчитанный на соответствующий ток. При мощности более 100 ватт транзистор желательно установить на небольшой радиатор, иначе возможен его нагрев при долговременной работе. Такая схема, в отличие от традиционного электромеханического реле не имеет подвижных частей, поэтому она значительно долговечнее, если использовать при детали надлежащего качества. При необходимости, в цепь последовательно с нагрузкой включается также предохранитель, обозначенный на схеме как FU1. Удачной сборки.
Смотрите видео
На видео наглядно продемонстрирована работа данной схемы, в качестве нагрузки используется несколько светодиодов с резисторами.
рекомендации по сборке устройства своими руками и инструкция по подключению
Даже начинающий радиолюбитель способен собрать твердотельное реле. Это устройство создано на базе полупроводниковых радиодеталей. Силовые ключи собраны на тиристорах, транзисторах либо симисторах. Для изготовления схемы твердотельного реле своими руками, стоит выяснить принцип работы и особенности подключения устройства. В результате с его помощью можно повысить надежность и безопасность электроцепи.
Преимущества и недостатки
В отличие от других типов реле, твердотельное лишено подвижных контактов. Коммутация электроцепей в этом приборе выполняется по принципу электронного ключа, выполненного на полупроводниках. Чтобы при создании твердотельного реле не возникло проблем, необходимо разобраться с принципом работы прибора и его конструкцией.
Однако начать стоит с его описания основных преимуществ:
- Возможность коммутировать мощные нагрузки.
- Переключение происходит с высокой скоростью.
- Качественная гальваническая развязка.
- Способно выдерживает серьезные перегрузки на коротком временном отрезке.
Ни одно механическое реле не обладает аналогичными параметрами. Область применения твердотельного реле (ТТР) практически неограничена. Отсутствие подвижных элементов в конструкции существенно увеличивает срок службы устройства. Однако следует помнить, что прибор имеет не только преимущества. Некоторые свойства ТТР являются недостатками. Например, во время эксплуатации мощных устройств возникает необходимость в применении дополнительного элемента для отвода тепловой энергии.
Зачастую размеры радиатора существенно превышают габариты самого реле. В такой ситуации монтаж прибора несколько затрудняется. Когда устройство закрыто, то в нем наблюдается утечка тока, что приводит к появлению нелинейной вольт-амперной характеристики. Таким образом, при использовании ТТР следует обращать внимание на характеристики переключаемых напряжений. Некоторые виды устройств способны работать только в сетях с постоянным током. При подключении твердотельного реле к цепи нужно предусмотреть способы защиты от ложных срабатываний.
Виды устройств
Твердотельные реле можно разделить на несколько групп в соответствии с определенными параметрами. Чаще всего для классификации этих прибор используется категория подключенной нагрузки, а также способ контроля и коммутации напряжения. Таким образом, можно выделить 3 вида реле:
- Приборы, работающие в цепях постоянного тока.
- Переключатели для электроцепей переменного тока.
- Универсальные реле.
К первой группе принадлежат ТТР с показателями коммутируемых напряжений 3−32 В. Они обладают небольшими габаритами, оснащены светодиодной индикацией и могут эффективно работать в температурном диапазоне от -35 до 75 градусов. Представителями второй категории являются переключатели, предназначенные для работы в электроцепях переменного тока при напряжении 24−220 В. Универсальные устройства имеют возможность ручной регулировки для использования в конкретных условиях.
Если классифицировать приборы по характеру подсоединенной нагрузки, то можно выделить 2 типа приборов, работающих в сетях переменного тока, — одно- и трехфазные. С их помощью можно управлять довольно высокой нагрузкой при силе тока 10−75 А. также стоит обратить внимание на пиковые показатели электротока, которые способны достигать 500 А.
Твердотельные переключатели можно применять в различных типах цепей, например, емкостных либо резистивных. Их конструкция позволяет избавиться от шума во время работы, а также добиться плавного управления приводами, например, электромоторами или лампами. ТТР отличаются высокой надежностью, но во многом срок службы приборов зависит от производителя.
Рекомендации по изготовлению
В соответствии с особенностями конструкции, схему прибора стоит собирать не на текстолите, а с помощью навесного монтажа. Существует довольно много схемотехнических решений, а выбирать нужный следует в зависимости от различных параметров, например, коммутируемой мощности.
Электронные элементы и проверка работоспособности
В качестве примера можно рассмотреть простую схему.
Применение оптической пары МОС3083 позволяет формировать управляющий сигнал, входное напряжение которого находится в диапазоне 5−24 В. Чтобы продлить срок работы светодиода АЛ307А, в схему введена цепочка, состоящая из сопротивления и стабилитрона. Найти все электронные элементы будет несложно. Собранная схема в обязательном порядке проверяется на работоспособность.
Для этого можно не подключать к цепи напряжение 220 В, а ограничиться параллельным подсоединением тестера к линии управления симистора. На измерительном приборе предварительно следует выбрать режим «мОм» и подать питание в 5−24 В на участок генерации управляющего напряжения. Если схема была собрана правильно, то тестер покажет разницу сопротивлений в диапазоне мОм-кОм.
Конструкция корпуса
Основанием самодельного твердотельного реле будет пластина из алюминия толщиной от 3 до 5 мм. Размеры пластины принципиального значения не имеют и при выборе материала необходимо учитывать только условия качественного отвода тепла от симистора. Также следует помнить, что поверхность основания должна быть ровной и его необходимо предварительно зачистить с помощью мелкой наждачной бумаги с двух сторон.
Следующим шагом станет установка по периметру пластины бордюра из пластика либо плотного картона. В результате должен получиться короб, который затем заливается эпоксидной смолой. Внутрь корпуса устанавливается собранная с помощью навесного монтажа схема реле. При этом на пластине из алюминия должен располагаться только симистор.
Чтобы улучшить процесс отвода тепла, следует использовать термопасту, разместив ее на всей площади контакта алюминиевого основания и полупроводникового элемента. Также следует помнить, что у некоторых симисторов анод не изолирован, и они устанавливаются только через слюдяную подложку.
Заливка компаундом
Для изготовления смеси потребуется алебастр и эпоксидная смола без отвердителя. Использование алебастра позволяет решить сразу две задачи — создается смесь идеальной консистенции и получается достаточное количество раствора при минимальном расходе эпоксидной смолы. Во время приготовления компаунд тщательно перемешивается, после чего можно добавить отвердитель и снова перемешать.
После этого созданная схема аккуратно заливается компаундом до верхнего уровня, оставляя на поверхности только часть головки контрольного светодиода. При изготовлении корпуса твердотельного переключателя можно использовать любые растворы, подходящие для литья. Единственным критерием при выборе ингредиентов является отсутствие способности проводить электроток.
Самодельное ТТР станет хорошим выбором для подключения к низковольтной цепи с малой мощностью. Собирать более мощные приборы, рассчитанные на высокие напряжения нецелесообразно. Такие схемы отличаются высокой сложностью и лучше купить готовый прибор.
Бесконтактные реле. Устройство и принцип действия
Как упоминалось в статьях вышедших ранее, обычные электромагнитные реле имеют свои недостатки. Их самым слабым местом являются контакты, которые пригорают, разрушаются во время переключений, а также подвержены коррозии. Чтоб устранить этот недостаток были сконструированы бесконтактные реле.
Они основаны на нелинейных полупроводниковых элементах и имеют ряд преимуществ, а именно:
- Более длительный срок службы и повышенная надежность;
- Более высокое быстродействие;
- При размыкании цепи не образуют дугу и искрообразование;
Давайте рассмотрим наиболее распространенные виды таких устройств.
Полупроводниковые и электронные реле
Полупроводниковые и электронные реле аналогичны по своему устройству полупроводниковым и электронным приборам. Они имеют всего лишь два состояния: открытое (проводящее) и закрытое (не проводящее).
Электронное реле
Оно имеет достаточно большое входное сопротивление, сопоставимое с сопротивлением разомкнутых контактов, при условии отсутствия положительного управляющего сигнала на сетке и отрицательного напряжения смещения, которое закрывает электронную лампу.
Если подать достаточно большое сеточное напряжение, лампа откроется и через нее начнет протекать ток, который будет определятся нагрузкой. При этом сопротивление лампы достаточно велико, что является существенным недостатком такого типа устройств.
Транзисторное реле
Схема его изображена ниже:
Принцип действия аналогичен электронному. Но его главным достоинством, по сравнению с электронным, есть его относительно небольшое сопротивление при открытом состоянии, а недостатком – относительно малое сопротивление при закрытом состоянии.
Тиристорное реле
Схема показана ниже:
При подаче импульса на управляющий электрод тиристор откроется и тем самым замкнет цепь. Такой вид является наиболее перспективным, но при применении обычного тиристора не возможно коммутировать постоянные токи, поскольку он останется открытым даже при снятии управляющего импульса. Чтоб закрыть тиристор необходимо или отключить анодное напряжение или приложить обратное напряжение. Но с появлением полностью управляемых тиристоров эта проблема уже практически решена.
Электронное реле времени
Их применяют вместо механических реле времени с часовым механизмом. В данной цепи выдержка времени создается цепью заряда конденсаторов от источника постоянного тока Е (на рисунке ниже):
Обмотку промежуточного реле РП подключают к источнику питания через триод (электронную лампу). Если ключ К замкнут, то конденсатор С зарядится до напряжения источника Е и электронная лампа будет заперта. Как только ключ К разомкнется, конденсатор С начнет разряжаться через резистор R с постоянной времени τ = CR. Напряжение на сетке триода будет падать и ток в обмотке реле РП будет возрастать, как только он достигнет значения тока срабатывания, реле сработает и замкнет нужный контакт. Соответственно время срабатывания РП можно варьировать путем подбора резистора и конденсатора.
Магнитные реле
Действие таких реле основано на изменении проницаемости магнитной ферромагнетиков при насыщении. При ненасыщенном сердечнике, индуктивное сопротивление обмотки велико, при насыщенном – мало. Выполняют такие реле на магнитных усилителях имеющих внешнюю положительную обратную связь или с самонасыщением и работающих в релейном режиме (Кос ≈ 1).
Несмотря на свои достоинства, бесконтактные реле имеют и свои недостатки:
- Относительно небольшая коммутируемая мощность;
- Сопротивление в разомкнутом состоянии сравнительно с электромагнитным выше, а разомкнутом ниже;
- Довольно чувствительны к перегрузкам, а также к различного рода помехам;
Поэтому при применении таких устройств нужно учесть все эксплуатационные и технико – экономические условия и сопоставить различные варианты.
