Содержание
Максимальная переключаемая мощность
При поиске реле на сайтах магазинов можно встретить такие описания, как «максимальная коммутируемая мощность: 4000 ВА». Это соответствует значению, указанному производителями в примечаниях и означает произведение максимального тока на максимальное напряжение, которое может проводить данное реле. Для 16 А и 250 В переменного тока это ровно 4000 ВА.
На самом деле это бесполезное число. На это указывает диаграмма зависимости напряжения в коммутируемой обратной цепи от тока (максимальная коммутируемая мощность). В то время как для переменного тока параметры, такие как 16 А и 250 В переменного тока, верны, для постоянного тока — не совсем.
Постоянный ток имеет очень нежелательную особенность для контактных элементов. При их отключении (размыкании) возникает электрическая дуга, которая не гаснет сразу, а продолжается до тех пор, пока расстояние между контактами не станет достаточно большим.
Во время дуги контакты плавятся, как при сварке. Переменный ток более «мягкий» по своей природе, потому что напряжение между контактами упадет до нуля максимум за половину периода, что для цепей, работающих с частотой 50 Гц, составляет всего 10 мс. Следовательно, максимальная мощность которую может переключить то же реле, размещенное в цепи постоянного тока, будет значительно ниже «переменных» 4000 Вт. При высоком напряжении 300 В максимальный ток может составлять только 200 мА, поэтому нагрузка будет потреблять только 60 Вт.
Параметр минимального прямого тока и минимальной коммутируемой мощности часто указывается не в примечаниях напрямую, а в виде комментариев. Например, в спецификации к типовому реле только на третьей странице можно найти информацию, написанную маленькими буквами, о том, что минимальное коммутируемое напряжение составляет 5 В постоянного тока, а минимальный коммутируемый ток составляет 10 мА (в реле с позолоченными контактами). Эти условия должны выполняться одновременно.
Если этот процесс не выполняется должным образом, контактное сопротивление может медленно увеличиваться, пока не возникнут проблемы с проводимостью тока. Эффект особенно заметен при использовании реле, предназначенных для переключения нагрузок средней или большой мощности, в местах где протекающие токи прослеживаются, например в тракте аудиосигнала.
Явление видно еще лучше, когда реле не имеет герметичного корпуса и атмосфера внутри него содержит загрязняющие вещества из воздуха (главный виновник здесь — сера и ее соединения). Поэтому так называемые реле малосигнальные должны иметь герметичный корпус. Только в этом случае можно гарантировать, что они будут исправно работать в течение многих лет в средах с различной степенью загрязнения.
Кроме того, контакты следует покрыть подходящим металлом. Чаще всего для гальваники используют золото, но бывают и сплавы серебра и палладия, которые характеризуются гораздо меньшим сопротивлением.
Пример работы
Давайте рассмотрим более детально, как функционирует простой транзисторный ключ. Коммутируемый сигнал передаётся с одного входа и снимается с другого выхода. Чтобы запереть ключ, на затвор транзистора используют подачу напряжения, которое превышает значения истока и стока на величину, большую в 2-3 В
Но при этом следует соблюдать осторожность и не выходить за пределы допустимого диапазона. Когда ключ закрыт, то его сопротивление относительно большое — превышает 10 Ом
Такое значение получается благодаря тому, что дополнительно влияет ещё и ток обратного смещения p-n перехода. В этом же состоянии емкость между цепью переключаемого сигнала и управляющим электродом колеблется в диапазоне 3-30 пФ. А теперь откроем транзисторный ключ. Схема и практика покажут, что тогда напряжение управляющего электрода будет близиться к нулю, и сильно зависит от сопротивления нагрузки и коммутируемой характеристики напряжения. Это обусловлено целой системой взаимодействий затвора, стока и истока транзистора. Это создаёт определённые проблемы для работы в режиме прерывателя.
Поэтому остальная часть компонента изолирована. Тогда достаточно небольшой механической силы, чтобы отделить кусок олова с компонентом. Это типичный случай трансформаторов, для которых лак эмалированных проволок не был должным образом удален. Это также относится к старым окисленным компонентам.
Этот случай включает в себя компоненты, которые часто довольно тяжелые или которые вынуждены разбираться. Опора компонента через изоляционную цепь вынуждает медь печатной схемы отслаиваться, а электрическое соединение меди заканчивается. Здесь вы также должны смотреть на эту линию перпендикулярно дорожке, которая сделает тень в соответствии с освещением, которое вы примете. Никогда не нажимайте компонент на сторону меди!
В качестве решения данной проблемы были разработаны различные схемы, которые обеспечивают стабилизацию напряжения, что протекает между каналом и затвором. Причем благодаря физическим свойствам в таком качестве может использоваться даже диод. Для этого его следует включить в прямое направление запирающего напряжения. Если будет создаваться необходимая ситуация, то диод закроется, а р-n-переход откроется. Чтобы при изменении коммутируемого напряжения он оставался открытым, и сопротивление его канала не менялось, между истоком и входом ключа можно включить высокоомный резистор. А наличие конденсатора значительно ускорит процесс перезарядки емкостей.
На снимке этой старой схемы точка 1 представляет собой простое снятие меди без нарушения, тогда как для точки 2 трек сломан. Этого недостаточно, потому что влажность занимает центральное место в самой цепи, в компонентах и под компонентами. Эта влажность тем более вредна, потому что текущие компоненты потребляют очень мало тока, и поэтому эти следы влаги достаточны, чтобы вызвать их сбой, создавая нежелательные искусственные электрические соединения. Мы должны «время от времени» выполнять свою работу.
Эти контуры должны быть высушены на радиаторе центрального отопления при низкой температуре в течение нескольких дней. Только после этого можно будет восстановить аккумулятор или сеть и проверить, что они работают снова. Это не будет выигрываться каждый раз, потому что определенные ссылки, созданные искусственно, могут быть фатальными для определенных компонентов. Кроме того, если схема не запускается снова, то существует вероятность разрушения компонентов.
Выход твердотельного реле
Возможности переключения выхода твердотельного реле могут быть как переменного, так и постоянного тока, аналогичными его требованиям к входному напряжению. Выходная цепь большинства стандартных твердотельных реле сконфигурирована для выполнения только одного типа переключающего действия, дающего эквивалент нормально разомкнутого однополюсного однополюсного (SPST-NO) режима работы электромеханического реле.
Для большинства твердотельных реле постоянного тока обычно используются твердотельные коммутационные устройства — силовые транзисторы, Дарлингтона и MOSFET, тогда как для твердотельного реле переменного тока, коммутационные устройства — это симисторные или двухсторонние тиристоры. Тиристоры предпочтительны из-за их высокого напряжения и тока. Один тиристор также может использоваться в схеме мостового выпрямителя, как показано на рисунке.
Наиболее распространенным применением твердотельных реле является переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, затемнение света, управление скоростью двигателя или другие подобные приложения, где необходимо управление мощностью, эти нагрузки переменного тока может легко управляться с помощью постоянного тока низкого напряжения с помощью твердотельного реле, обеспечивающего длительный срок службы и высокие скорости переключения.
Одним из самых больших преимуществ твердотельных реле по сравнению с электромеханическим реле является его способность выключать «переменные» нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, тем самым полностью устраняя искрение, электрический шум и отскок контактов, связанные с обычными механическими реле и индуктивными нагрузками.
Это связано с тем, что твердотельные реле переключения переменного тока используют SCR и триак в качестве выходного переключающего устройства, которое продолжает проводить после удаления входного сигнала до тех пор, пока переменный ток, протекающий через устройство, не опустится ниже своего порогового значения или не сохранит значение тока. Тогда выход SSR никогда не сможет выключиться в середине пика синусоидальной волны.
Отключение при нулевом токе является основным преимуществом использования твердотельного реле, поскольку оно уменьшает электрические помехи и обратную эдс, связанные с переключением индуктивных нагрузок, которые видятся как искрение контактами электромеханического реле. Рассмотрим диаграмму формы выходного сигнала ниже типичного твердотельного реле переменного тока.
Что такое таймеры, реле паузы, задержки
Сразу оговоримся: самодельные автотаймеры регулируют задержку от нескольких секунд до 10–15 мин. Есть схемы только для вкл. и для вкл./выкл. нагрузки, а также для активации в определенное время суток. Но их диапазон задержки и опции ограниченные, нет функции периодического самостоятельного срабатывания несколько раз и настройки промежутков между такими циклами, как у розеточных заводских приборов. Впрочем, возможностей самоделки (есть также в продаже готовые подобные простые модули) хватит для активации вентиляции гаража, освещения в кладовой и подобных не слишком требовательных операций.
Временное реле (таймер, реле паузы, задержки) — это автоматический расцепитель, срабатывающий в момент, выставленный на нем пользователем, включая/выключая (смыкая/размыкая контакты) электроприбора. Таймер чрезвычайно практичный в ситуациях, когда пользователю необходимо, чтобы устройство активировалось или деактивировалось, когда он находится в ином месте. Также такой узел выручит в обычных бытовых случаях, например, подстрахует, когда забывают выключить/включить оснащение.
Таким образом, временное реле исключит ситуации, когда оставили электроприбор включенным, забыли его выключить, соответственно, он перегорел или еще хуже, стал причиной пожара. Включив таймер, можно идти по своим делам, не беспокоясь, что надо будет возвратиться в определенное время для обслуживания оборудования. Система автоматизируется, агрегат сам отключится, когда установленный период на расцепителе истечет.
Где применяют
Многим знакомы пощелкивания в советских стиральных машинках, когда большими градуированным селекторами выставляли определенную задержку до вкл./выкл. Это яркий пример данного устройства: например, выставляли работу на 10–15 мин., барабан крутился это время, затем, когда часы внутри доходили до нуля, стиралка сама выключалась.
Временные реле всегда устанавливают производители в микроволновки, электропечи, электроводонагреватели, автополив. В то же время многие приборы его не имеют, например, освещение, вентиляция (вытяжка), тогда можно докупить таймер. В самом простом виде он выглядит как небольшой прямоугольный блок с селекторами времени и вилкой под обычную розетку («суточные» розетки-таймеры), в которую вставляется. Затем в него вставляют вилку кабеля питания обслуживаемого прибора, настраивают элементами управления на корпусе время задержки. Есть также типоразмеры для размещения путем соединения с линией (с проводами, проводкой, для распредщитков), для интегрирования внутрь приборов.
Устройство, разновидности, особенности
Преимущественно таймеры в заводских электроприборах с расцепителями основываются на микроконтроллере, часто управляющем также всеми режимами работы автоматизированного аппарата, где они установлены. Описанное объединение функций дешевле для производителя, так как не надо изготавливать отдельные микросхемы.
Мы же будем описывать самые простые схемы реле времени с задержкой, только с опцией вкл./выкл. и подбора временной паузы в небольшом диапазоне (до 15–20 мин.):
- для низковольтного питания (5–14 В) — на транзисторах;
- на диодах — для питания напрямую от сети 220 Вольт;
- на микросхемах (NE555, TL431).
Есть специальные заводские модули, их можно купить на интернет площадках (Aliexpress, подобные и специализированные ресурсы), на радиорынках, в спецмагазинах. Полностью кустарные изделия создаются по аналогичным схемам, в основном для несложных задач: элементарное расцепление/сцепление контактов в определенный, задаваемый момент времени, при этом диапазон задержки небольшой от секунд до 15–20 мин.
Примеры симисторов
Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь — ток удержания,
— максимальный ток, — максимальное напряжение,
— отпирающий ток.
| Модель | ||||
|---|---|---|---|---|
| BT134-600D | 10 мА | 4 А | 600 В | 5 мА |
| MAC97A8 | 10 мА | 0,6 А | 600 В | 5 мА |
| Z0607 | 5 мА | 0,8 А | 600 В | 5 мА |
| BTA06-600C | 25 мА | 6 А | 600 В | 50 мА |
Реле
С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой,
причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно
использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также
улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.
Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле
HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать
нагрузку, потребляющую ток до 15 А.
Главное преимущество реле — простота использования — омрачается
несколькими недостатками:
- это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
- меньшая скорость переключения,
- сравнительно большие токи для переключения,
- контакты щёлкают.
Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных
реле. Это,
фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой,
содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.
Заключение
Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления
нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может
возникнуть перед радиолюбителем.
Полезные источники
- Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Том 1. — М.: Мир, 1993.
- Управление мощной нагрузкой переменного тока
- Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1
- Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 2
- Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3
- Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок
- Управление мощной нагрузкой переменного тока
- Управление MOSFET-ами #1
- Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов
- Ключ на плечо! – особенности применения высоковольтных драйверов производства IR
Что это за датчик и когда используется
Электроконтактный манометр — это датчик, который применяется для измерения избыточного и вакуумметрического давлений в разных средах (жидкость, газ, пар), используется в качестве сигнализирующего устройства прямого действия и позволяет управлять производственными процессами, при этом особым условием к среде является исключение ее кристаллизации.
ЭКМ применяется для выдачи сигналов управления исполнительным механизмам, которые поддерживают значения давления в трубопроводе, а также компрессорных установках, гидросистемах, пневмооборудованиях или бытовых автоклавах на определённом значении.
Электроконтактный манометр пользуется популярностью во многих отраслях промышленности и инфраструктурных системах:
- Энергетика;
- Металлургия;
- Нефтегазовая и нефтехимическая промышленность;
- Системы водоснабжения;
- Машиностроительные установки;
- Генерация тепла и его распределение.
Также ЭКМ востребованы в системах автоматики безопасности ТЭЦ, ЦТП и котельных.
Разновидности моделей датчиков
Производством электроконтактных манометров занимается немало производителей, некоторые предлагают достаточно широкую линейку моделей, приведенный ниже перечень разделен согласно различным заводам-изготовителям:
- ТМ (ТВ, ТМВ), 10-ой серии;
- PGS23.100, PGS23.160;
- ЭКМ100Вм, ЭКМ160Вм;
- ТМ-510Р.05, ТМ-510Р.06, ДМ2005Сг и ее аналог ТМ-610.05 РОСМА.
Все перечисленные модели делятся на манометры с микровыключателями и с магнитомеханическими контактами. Также производители выпускают приборы во взрывозащищенном исполнении и виброустойчивые или жидконаполненные (внутри заполнены диэлектрическим маслом, чаще всего глицерином) чтобы показания стрелки манометра “не скакали” при повышенной пульсации измеряемой среды. Глицерин внутри ЭКМ не даст стрелке быстро перемещаться.
Принцип работы электроконтактных манометров
Принцип работы ЭКМ заключается в замыкании или размыкании подвижным контактом некого уставочного значения. Подвижным контактом электроконтактного манометра является показывающая давление стрелка, которая поворачивается при изменении давления в измеряемой среде. Уставочное (регулируемое) значение выставляется вручную с помощью двух стрелок (минимальное и максимальное значение). Эти стрелки манометра после установки значений неподвижны.
Значение подвижной стрелки в рабочем процессе, как правило, находится между двумя уставочными, но при пересечении ей предельного значения происходит замыкание либо размыкание контактов внутренней электрической цепи (зависит от типа исполнения модели). Данные контакты можно использовать в различных релейных схемах для управления, например, пневматическими или электромагнитными клапанами, а также магнитными пускателями различных двигателей.
Обратите внимание! Коммутационная способность контактов электроконтактного манометра не позволяет коммутировать большие токи нагрузки. На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность. На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность
На каждом электроконтактном манометре нанесена маркировка, которая описывает все его характеристики и разновидность.
Файлы, присланные читателем:
Схема входного модуля контроллера:
DI 16x24VDC ST. Входы контроллера, на один из которых приходит сигнал с двух выходов
Что видно из схемы контроллера? Все входы – типа PNP, то есть, входы будут активны, когда на них поступает напряжение +24VDC. Соответственно, для этого входные ключи (это могут быть и датчики, и кнопки, и любые контакты – контроллеру всё равно) должны замкнуться и пропустить через себя ток. В случае, если ключ транзисторный, он должен быть проводимости типа PNP, то есть, коммутировать положительный полюс источника питания.
Кстати, по контроллеру у меня есть ещё одна крутая статья – Ремонт станка на контроллере.
Выход устройства:
Ионизатор – схема подключения выходов
Я не знаю, что делает ионизатор (вероятно, ионизирует)). Собственно, нам это знать не особо нужно, пусть об этом думают технологи. Нас интересует единственный информационный выход – ALM (Alarm), который должен подключиться ко входу контроллера. В приведенном куске инструкции внизу показаны примеры подключения – везде используется схема ОЭ (общий эмиттер), где эмиттер всегда подключен к минусу, который коммутируетя транзистором типа NPN и подает этот минус на нагрузку. А плюс к нагрузке подключен постоянно.
Положение осложняется двумя факторами:
- Вход контроллера и выход ионизатора не подходят друг другу. Для контроллера нужен PNP, а выход имеем NPN.
- Нужно подключить два выхода ионизатора на один вход. Вход запрограммирован, и его никак не изменить. Если бы можно было залезть в программу, можно было бы и логику работы изменить, и каждый выход посадить на свой вход, и логику ИЛИ реализовать программно.
Схема подключения с оптическим датчиком, составленная читателем
Оптический датчик (кстати, с транзисторным выходом PNP) к делу не относится, он подает питание на ионизаторы через реле К1 при появлении изделия.
Два выхода ALM, обозначенные вопросиками, нам предстоит подключить к контроллеру, который скромно расположился в нижнем правом углу рисунка.
Подключение реле к Ардуино
Рассмотрим одноканальный модуль реле. Он имеет всего 3 контакта, подключаются они к Ардуино Uno следующим образом: GND – GND, VCC – +5V, In – 3. Вход реле – инвертирован, так что высокий уровень на In выключает катушку, а низкий – включает.
Светодиоды нужны для индикации – при загорании красного LED1 подается напряжение на реле, при загорании зеленого LED2 происходит замыкание. Когда включается микроконтроллер, транзистор закрыт. Для его открытия на базу нужен минус, подается при помощи функции digitalWrite(pin, LOW);. Транзистор открывается, протекает ток через цепь, реле срабатывает. Чтобы его выключить, на базу подается плюс при помощи digitalWrite(pin, HIGH);.
Схема подключения лампы и внешний вид макета представлены на рисунках.
О том, как можно писать скетч для реле в ардуино мы уже писали ранее.
Зачем нужен транзистор?
У меня часто возникает вопрос: зачем нам транзистор? Почему бы не подключить светодиод и резистор напрямую к батарее?
Преимущество транзистора заключается в том, что вы можете использовать небольшой ток или напряжение для управления гораздо большим током и напряжением.
Это очень полезно, если вы хотите управлять такими вещами, как двигатели, мощные светодиоды, динамики, реле и многое другое при помощи микроконтроллера / Raspberry Pi / Arduino. Выход микроконтроллера может обеспечить всего несколько миллиампер при напряжении 5 В. Поэтому, если вы хотите управлять, например уличным освещением 230 В, вы не можете сделать это напрямую микроконтроллером
Вместо этого вы можете использовать реле. Но даже реле обычно требует большего тока, чем может обеспечить выход микроконтроллера. Поэтому вам понадобится транзистор для управления реле:
Ключ на мощном полевом МОП-транзисторе
Чаще всего в качестве ключа используется мощный полевой МОП-транзистор. Его стоимость и потери насыщения в большинстве приложений сравнимы с аналогичными потерями биполярного транзистора, а переключение выполняется в 5-10 раз быстрее. Кроме того, МОП-транзисторы проще для использования в проекте.
Полевой МОП-транзистор представляет собой источник тока с управлением по напряжению. Для управления МОП-транзистором в состоянии насыщения между выводами затвора и истока должно быть приложено достаточно большое напряжение, чтобы пропускать ток силы выше максимального ожидаемого тока через сток. Отношение напряжения между затвором и истоком к току через сток называется межэлектродной проводимостью (transonductance) и обозначается g,„. Обычно мощные полевые МОП-транзисторы разбивают на две категории:
• стандартные — должны иметь значение Vgs, равное 8-10 В, чтобы гарантировать полный номинальный ток через сток;
• МОП-транзисторы логического уровня, в которых напряжение Fgs должно составлять лишь 4,0^,5 В.
У полевых МОП-транзисторов логического уровня обычно низкие номинальные значения напряжения между стоком и истоком (< 60 В).
Время переключения полевых МОП-транзисторов очень мало: обычно от 40 до 80 не. Для того чтобы организовать управление МОП-транзистором с такой скоростью, необходимо прежде рассмотреть неотъемлемую паразитную емкость, существующую во всех мощных МОП-транзисторах (рис. 3.35).
Эти емкости указываются в спецификации любого мощного МОП-транзистора и играют очень важную роль. Емкость перехода сток-исток Coss учитывается в нагрузках стока, но напрямую не входит в схему драйвера. Емкости CJSS и Crss оказывают прямое и вычислимое влияние на характеристики переключения полевого МОП-транзистора. На рис. 3.36 показаны волновые формы цикла переключения для затвора и стока типичного полевого МОП-транзистора с каналом п-типа.
Плато в сигнале напряжения управления затвором обусловлено ниспадающим участком сигнала между стоком и истоком, связанного с узлом затвора через конденсатор CrSS. На протяжении этого периода наблюдается большой импульс тока управления затвором. Данному плато соответствует уровень напряжения, который немного выше номинального порогового напряжения затвора и составляет VTH + lo/gm- Значение напряжения плато можно также определить с помощью графика передаточной функций, представленной в спецификации любого полевого МОП-транзистора (рис. 3.37). Для неточной оценки может быть использовано пороговое напряжение.
Рис. 3.38. Схемы управления полевым МОП-транзистором: а — пассивное включение; б — пассивного выключения; в— биполярный выходной двухтактный каскад; з — выходной двухтактный МОП-каскад; д — драйвер с изолирующим трансформатором
Tweet Нравится
- Предыдущая запись: Борьба с шумом и электромагнитными помехами
- Следующая запись: СОЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОГИТАРА С ОРГАННЫМИ ТЕМБРАМИ
Чем отличается ток от напряжения? (2)
Связь тока и напряжения (0)
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА (0)
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)
ОГРАНИЧИТЕЛЬ ЗАРЯДНОГО TOKA АККУМУЛЯТОРА (0)
ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПРОСТАЯ СХЕМА (0)
Реле времени
Реле времени (рис. 8) описано в книге П. Величкова и В. Христова (Болгария). Кратковременное нажатие на кнопку SA1 разряжает времязадающий конденсатор С1 и устройство начинает «отсчет времени».
Рис. 8. Принципиальная схема реле времени на транзисторах.
В процессе заряда конденсатора напряжение на его обкладках плавно увеличивается. В итоге, через некоторое время реле сработает, и включится исполнительное устройство.
Скорость заряда конденсатора, а, следовательно, и время выдержки (время экспозиции) можно изменять потенциометром R1. Реле обеспечивает максимальное время экспозиции до 10 сек при указанных на схеме параметрах элементов. Это время может быть увеличено за счет увеличения емкости конденсатора С1, либо сопротивления потенциометра R1.
Стоит отметить, что для столь простых схем «аналоговых» таймеров стабильность временного интервала невелика. Кроме того, нельзя до бесконечности наращивать емкость времязадаю-щего конденсатора, поскольку заметно возрастает его ток утечки.
Такой конденсатор неприемлем в схемах «аналоговых» таймеров. Существенно увеличить время экспозиции за счет сопротивления потенциометра R1 также нельзя, поскольку входное сопротивление последующих каскадов, если только они не выполнены на полевых транзисторах, невелико.
Аналоговые таймеры (реле времени) широко используют при фотопечати, для задания времени выполнения каких-либо процедур. Эти устройства используются, например, для получения воды, ионизированной серебром.
Принцип работы и области применения
Электромагнитное реле времени потребляет мало электроэнергии
Самый простой пример, позволяющий понять принцип работы реле, – заведенный на определенное время механический или электронный будильник. Для получения полноценного таймера к нему добавляется исполнительное устройство, выполняющее нужную функцию – подачу питания на люстру или вентилятор, например. Порядок работы такого реле:
- Как только установленный на таймере (часах) временной интервал истек, сигнал управления поступает на катушку реле.
- Сразу вслед за этим его рабочие контакты размыкают или замыкают питающую цепь.
- В результате отключается или включается подсоединенный к ней прибор.
В реальных устройствах подобный режим работы реализуется с учетом заранее заданной задержки по времени.
Таймеры различного типа широко применяются для управления функционированием промышленных установок, а также при включении и отключении бытовых приборов. В качестве коммутируемых домашних нагрузок обычно используются:
- осветительные приборы любого класса;
- различные образцы климатического оборудования;
- вентиляционные системы и подобные им устройства.
Перед тем как сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками, потребуется ознакомиться с разновидностями этих устройств.
Переменный ток
Симистор как вкл/выкл
Симистор – радиоэлемент, похожий на транзистор, но может работать на переменном токе. Высокое напряжение – штука опасная, поэтому для управления симистором используется оптопара с симисторным выходом. Простейшая схема подключения выглядит вот так:
Для управления нагрузкой только в режиме вкл/выкл желательно ставить оптопару с детектором нуля (напримерMOC306x), она будет сама отключать и включать нагрузку только в моменты перехода напряжения в сети через 0, что сильно уменьшает помехи в сети. Также здесь стоят резисторы: 220 Ом – для ограничения тока на светодиод оптопары (смотри характеристики оптопары, как подбирать резистор я писал выше). И резистор между оптопарой и симистором: 220-470 Ом с мощностью 1-2 Вт (будет греться). Симистор нужно брать с хорошим запасом по току, чтобы меньше грелся. Также симисторы бывают серии BTA и BTB, у BTA корпус (металлическая часть) изолирован и рекомендуется брать именно их, чтобы не шарахало током от радиатора. Распиновка компонентов:
У китайцев есть готовые модули с симистором и всей обвязкой. Кстати да, симистор греется под нагрузкой! Наличие радиатора обязательно, начиная с 200 Ватт.
Симистор как диммер
Для плавного управления нагрузкой переменного тока задача сильно усложняется: нужно ловить момент переключения напряжения, засекать время и выключать симистор, отсекая часть синусоиды, это называется фазовым управлением.
Для этой схемы нужна оптопара без детектора нуля, например серии MOC302x. Схема такой поделки может выглядеть вот так:
Резисторы 51к обязательно мощные, так как на них будет выделяться 1 Ватт: гасим лишнее напряжение, чтобы не сжечь светодиод оптопары детектора нуля. Также готовый модуль можно купить на Али. Выглядит он вот так и имеет пины питания, пин контроля симистора и вывод детектора нуля. Как со всем этим работать – смотрите видос ниже:
Где-то существует китайская библиотека для управления таким модулем, но она мне не очень понравилась. Привожу два примера для ручного управления таким диммером на базе библиотеки GyverTimers: одноканальный и многоканальный. В многоканальном режиме достаточно подключить к Ардуино выход детектора нуля только с одного модуля, а вот управляющие пины уже указать в скетче. Рассмотренные ниже примеры можно чуть оптимизировать, заменив digitalWrite() на быстрый аналог.
Источник
Заключение
И напоследок про название «электронные ключи». Дело в том, что состояние меняется под действием тока. А что он собой представляет? Верно, совокупность электронных зарядов. От этого и происходит второе название. Вот в целом и все. Как видите, принцип работы и схема устройства транзисторных ключей не является чем-то сложным, поэтому разобраться в этом — дело посильное. Следует заметить, что даже автору данной статьи для освежения собственной памяти потребовалось немного попользоваться справочной литературой. Поэтому при возникновении вопросов к терминологии предлагаю вспомнить о наличии технических словарей и проводить поиск новой информации про транзисторные ключи именно там.
Транзисторный ключ являются основным компонентом в импульсной преобразовательной технике. В схемах всех импульсных источников питания, которые практически полностью вытеснили трансформаторные источники питания, применяются транзисторные ключи. Примером таких источников питания являются компьютерные блоки питания, зарядные устройства телефонов, ноутбуков, планшетов и т. п. Транзисторные ключи пришли на смену электромагнитных реле, поскольку обладают таким основным преимуществом как отсутствие механических подвижных частей в результате чего увеличивается надежность и долговечность ключа. Кроме того скорость включения и выключения электронных полупроводниковых ключей значительно выше скорости электромагнитных реле.
Также транзисторный ключ часто используется для включения-выключения (коммутации) нагрузки значительной мощности по сигналу микроконтроллера.
Суть электронного ключа заключается в управлении им большой мощностью по сигналу малой мощности.
Существуют полупроводниковые ключи на базе транзисторов, тиристоров, симисторов. Однако в данной статье рассмотрена работа электронного ключа на биполярном транзисторе. В последующих статьях будут рассмотрены и другие типы полупроводниковых ключей.
В зависимости от полупроводниковой структуры биполярные транзисторы разделяют на два вида: p
—
n
—
p
и n
—
p
—
n
типа (рис. 1
).
Рис. 1 – Структуры биполярных транзисторов
В схемах биполярные транзисторы обозначаются, как показано на рис. 2
. Средний вывод называется базой, вывод со “стрелочкой” – эмиттер, оставшийся вывод – коллектор.
Рис. 2 – Обозначение транзисторов в схемах
Также транзисторы условно можно изобразить в виде двух диодов, которые включены встречно, место соединения их всегда будет базой (рис.3
).
Рис. 3 – Схемы замещения транзисторов диодами
