Dans cet article, nous étudierons en détail un circuit de pilotage de relais à transistor et apprendrons à concevoir sa configuration en calculant les paramètres à l'aide de formules.
Importance du relais
Les relais sont l'un des composants les plus importants des circuits électroniques. Surtout dans les circuits où un transfert de puissance élevé ou une commutation de charge CA secteur est impliqué, les relais jouent le rôle majeur dans la mise en œuvre des opérations.
Ici, nous allons apprendre à faire fonctionner correctement un relais à l'aide d'un transistor et appliquer la conception d'un système électronique pour commuter une charge connectée sans problèmes.
Pour une étude approfondie du fonctionnement d'un relais s'il vous plaît lire cet article
Un relais, comme nous le savons tous, est un dispositif électromécanique qui est utilisé sous la forme d'un interrupteur.
Il est responsable de la commutation d'une charge externe connectée à ses contacts en réponse à une puissance électrique relativement plus petite appliquée à travers une bobine associée.
Fondamentalement, la bobine est enroulée sur un noyau de fer, lorsqu'un petit CC est appliqué à la bobine, elle s'active et se comporte comme un électroaimant.
Un mécanisme de contact à ressort placé à proximité immédiate de la bobine répond immédiatement et est attiré vers la force électromagnétique de la bobine excitée. Au cours du parcours, le contact connecte l'une de ses paires entre elles et déconnecte une paire complémentaire qui lui est associée.
L'inverse se produit lorsque le CC est éteint vers la bobine et que les contacts reviennent à leur position d'origine, en connectant l'ensemble précédent de contacts complémentaires et le cycle peut être répété autant de fois que possible.
Un circuit électronique aura normalement besoin d'un pilote de relais utilisant un étage de circuit à transistor afin de convertir sa sortie de commutation CC de faible puissance en une sortie de commutation CA du secteur haute puissance.
Cependant, les signaux de bas niveau provenant d'une électronique qui peuvent être dérivés d'un étage IC ou d'un étage à transistor à faible courant peuvent être assez incapables de piloter un relais directement. Parce qu'un relais nécessite des courants relativement plus élevés qui peuvent normalement ne pas être disponibles à partir d'une source IC ou d'un étage de transistor à faible courant.
Afin de surmonter le problème ci-dessus, un étage de commande de relais devient impératif pour tous les circuits électroniques qui ont besoin de ce service.
Un pilote de relais n'est rien d'autre qu'un étage de transistor supplémentaire attaché au relais qui doit être actionné. Le transistor est typiquement et uniquement utilisé pour faire fonctionner le relais en réponse aux commandes reçues de l'étage de commande précédent.
Schéma
En se référant au schéma ci-dessus, nous voyons que la configuration implique uniquement un transistor, une résistance de base et le relais avec une diode flyback.
Cependant, il y a quelques complexités qui doivent être réglées avant que la conception puisse être utilisée pour les fonctions requises:
Étant donné que la tension d'attaque de base vers le transistor est la principale source de contrôle des opérations du relais, elle doit être parfaitement calculée pour des résultats optimaux.
La valeur de la résistance de base id directement proportionnelle au courant aux bornes des fils collecteur / émetteur du transistor ou en d'autres termes, le courant de la bobine de relais, qui est la charge du collecteur du transistor, devient l'un des principaux facteurs et influence directement la valeur de la résistance de base du transistor.
Formule de calcul
La formule de base pour calculer la résistance de base du transistor est donnée par l'expression:
R = (Us - 0,6) hFE / courant de bobine de relais,
- Où R = résistance de base du transistor,
- Us = Source ou la tension de déclenchement vers la résistance de base,
- hFE = gain de courant direct du transistor,
La dernière expression qui est le «courant de relais» peut être trouvée en résolvant la loi d'Ohm suivante:
I = Us / R, où I est le courant de relais requis, Us est la tension d'alimentation du relais.
Application pratique
La résistance de la bobine de relais peut être facilement identifiée à l'aide d'un multimètre.
Nous sera également un paramètre connu.
Supposons que l'alimentation Us est = 12 V, la résistance de la bobine est de 400 Ohms, alors
Courant de relais I = 12/400 = 0,03 ou 30 mA.
On peut également supposer que le Hfe de tout transistor à signal faible standard est d'environ 150.
En appliquant les valeurs ci-dessus dans l'équation réelle que nous obtenons,
R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Courant du relais
R = (12 - 0,6) 150 / 0,03
= 57000 Ohms ou 57 K, la valeur la plus proche étant 56 K.
La diode connectée à travers la bobine de relais n'est cependant pas liée au calcul ci-dessus, elle ne peut toujours pas être ignorée.
La diode s'assure que l'EMF inverse généré par la bobine de relais est court-circuité à travers elle et n'est pas déchargée dans le transistor. Sans cette diode, l'EMF arrière essaierait de trouver un chemin à travers le collecteur émetteur du transistor et, ce faisant, endommagerait le transistor de manière permanente, en quelques secondes.
Circuit de commande de relais utilisant PNP BJT
Un transistor fonctionne mieux comme interrupteur lorsqu'il est connecté à une configuration d'émetteur commune, ce qui signifie que l'émetteur du BJT doit toujours être connecté directement à la ligne `` masse ''. Ici, la «masse» fait référence à la ligne négative pour un NPN et à la ligne positive pour un PNP BJT.
Si un NPN est utilisé dans le circuit, la charge doit être connectée au collecteur, ce qui lui permettra d'être allumé / éteint en commutant sa ligne négative sur ON / OFF. Ceci est déjà expliqué dans les discussions ci-dessus.
Si vous souhaitez activer / désactiver la ligne positive, vous devrez dans ce cas utiliser un PNP BJT pour piloter le relais. Ici, le relais peut être connecté entre la ligne négative de l'alimentation et le collecteur du PNP. Veuillez consulter la figure ci-dessous pour la configuration exacte.
Cependant, un PNP aura besoin d'un déclencheur négatif à sa base pour le déclenchement, donc si vous souhaitez implémenter le système avec un déclencheur positif, vous devrez peut-être utiliser une combinaison de BJT NPN et PNP, comme indiqué dans la figure suivante:
Si vous avez des questions spécifiques concernant le concept ci-dessus, n'hésitez pas à les exprimer à travers les commentaires pour obtenir des réponses rapides.
Pilote de relais d'économie d'énergie
Normalement, la tension d'alimentation pour un fonctionnement d'un relais est dimensionnée pour garantir que le relais est tiré de manière optimale. Cependant, la tension de maintien requise est généralement beaucoup plus faible.
Ce n'est généralement même pas la moitié de la tension d'entrée. En conséquence, la majorité des relais peuvent fonctionner sans problème même à cette tension réduite, mais seulement quand il est garanti qu'à la tension d'activation initiale suffisamment élevée pour le pull-in.
Le circuit présenté ci-dessous peut être idéal pour les relais spécifiés pour fonctionner avec 100 mA ou moins, et à une tension d'alimentation inférieure à 25 V. En utilisant ce circuit, deux avantages sont assurés: tout d'abord les fonctions de relais utilisant un courant sensiblement faible à 50% de moins que la tension d'alimentation nominale et le courant réduits à environ 1/4 de la valeur nominale réelle du relais! Deuxièmement, des relais avec une tension nominale plus élevée pourraient être utilisés avec des plages d'alimentation inférieures. (Par exemple, un relais 9 V qui doit fonctionner avec 5 V à partir d'une alimentation TTL).
Le circuit peut être vu câblé à une tension d'alimentation capable de maintenir parfaitement le relais. Pendant le temps que S1 est ouvert, C1 se charge via R2 jusqu'à la tension d'alimentation. R1 est couplé à la borne + et T1 reste éteint. Au moment où S1 est pressé, la base T1 est connectée à l'alimentation commune via R1, de sorte qu'elle s'allume et commande le relais.
La borne positive de C1 se connecte à la masse commune via le commutateur S1. Considérant que ce condensateur avait été initialement chargé à la tension d'alimentation, sa borne à ce stade devient négative. La tension aux bornes de la bobine du relais atteint donc deux fois plus que la tension d'alimentation, et cela tire dans le relais. L'interrupteur SI pourrait certainement être remplacé par un transistor à usage général quelconque qui peut être activé ou désactivé selon les besoins.
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