Электронное реле на полевом транзисторе

Электронное реле на полевом транзисторе

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-
Вопросы — на ФОРУМ

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.

Читайте также:  Цветовая схема патч корда

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-
Вопросы — на ФОРУМ

Блог о электронике

С батарейным питанием все замечательно, кроме того, что оно кончается, а энергию надо тщательно экономить. Хорошо когда устройство состоит из одного микроконтроллера — отправил его в спячку и все. Собственное потребление в спящем режиме у современных МК ничтожное, сравнимое с саморазрядом батареи, так что о заряде можно не беспокоиться. Но вот засада, не одним контроллером живо устройство. Часто могут использоваться разные сторонние периферийные модули которые тоже любят кушать, а еще не желают спать. Прям как дети малые. Приходится всем прописывать успокоительное. О нем и поговорим.

▌Механическая кнопка
Что может быть проще и надежней сухого контакта, разомкнул и спи спокойно, дорогой друг. Вряд ли батарейку раскачает до того, чтобы пробить миллиметровый воздушный зазор. Урания в них для этого не докладывают. Какой нибудь PSW переключатель то что доктор прописал. Нажал-отжал.

Вот только беда, ток он маленький держит. По паспорту 100мА, а если запараллелить группы, то до 500-800мА без особой потери работоспособности, если конечно не клацать каждые пять секунд на реактивную нагрузку (катушки-кондеры). Но девайс может кушать и поболее и что тогда? Приматывать синей изолентой к своему хипстерскому поделию здоровенный тумблер? Нормальный метод, мой дед всю жизнь так делал и прожил до преклонных лет.

▌Кнопка плюс
Но есть способ лучше. Рубильник можно оставить слабеньким, но усилить его полевым транзистором. Например вот так.

Тут переключатель просто берет и поджимает затвор транзистора к земле. И он открывается. А пропускаемый ток у современных транзисторов очень высокий. Так, например, IRLML5203 имея корпус sot23 легко тащит через себя 3А и не потеет. А что-нибудь в DPACK корпусе может и десяток-два ампер рвануть и не вскипеть. Резистор на 100кОм подтягивает затвор к питанию, обеспечивая строго определенный уровень потенциала на нем, что позволяет держать транзистор закрытым и не давать ему открываться от всяких там наводок.

Читайте также:  Подключено ожидание ответа pubg

▌Плюс мозги
Можно развить тему управляемого самовыключения, таким вот образом. Т.е. устройство включается кнопкой, которая коротит закрытый транзистор, пуская ток в контроллер, он перехватывает управление и, прижав ногой затвор к земле, шунтирует кнопку. А выключится уже тогда, когда сам захочет. Подтяжка затвора тоже лишней не будет. Но тут надо исходить из схемотехники вывода контроллера, чтобы через нее не было утечки в землю через ногу контроллера. Обычно там стоит такой же полевик и подтяжка до питания через защитные диоды, так что утечки не будет, но мало ли бывает…

Или чуть более сложный вариант. Тут нажатие кнопки пускает ток через диод на питание, контроллер заводится и сам себя включает. После чего диод, подпертый сверху, уже не играет никакой роли, а резистор R2 эту линию прижимает к земле. Давая там 0 на порту если кнопка не нажата. Нажатие кнопки дает 1. Т.е. мы можем эту кнопку после включения использовать как нам угодно. Хоть для выключения, хоть как. Правда при выключении девайс обесточится только на отпускании кнопки. А если будет дребезг, то он может и снова включиться. Контроллер штука быстрая. Поэтому я бы делал алгоритм таким — ждем отпускания, выбираем дребезг и после этого выключаемся. Всего один диод на любой кнопке и нам не нужен спящий режим 🙂 Кстати, в контроллер обычно уже встроен этот диод в каждом порту, но он очень слабенький и его можно ненароком убить если вся ваша нагрузка запитается через него. Поэтому и стоит внешний диод. Резистор R2 тоже можно убрать если нога контроллера умеет делать Pull-down режим.

▌Отключая ненужное
Можно сделать и по другому. Оставить контроллер на «горячей» стороне, погружая его в спячку, а обесточивать только жрущую периферию.

Выделив для нее отдельную шину питания. Но тут надо учесть, что есть такая вещь как паразитное питание. Т.е. если вы отключите питание, например, у передатчика какого, то по шине SPI или чем он там может управляться пойдет питание, поднимется через защитные диоды и периферия оживет. Причем питания может не хватить для его корректной работы из-за потерь на защитных диодах и вы получите кучу глюков. Или же получите превышение тока через порты, как результат выгоревшие порты на контроллере или периферии. Так что сначала выводы данных в Hi-Z или в Low, а потом обесточивайте.

▌Выкидываем лишнее
Что-то мало потребляющее можно запитать прям с порта. Сколько дает одна линия? Десяток миллиампер? А две? Уже двадцать. А три? Параллелим ноги и вперед. Главное дергать их синхронно, лучше за один такт.

Правда тут надо учитывать то, что если нога может отдать 10мА ,то 100 ног не отдадут ампер — домен питания не выдержит. Тут надо справляться в даташите на контроллер и искать сколько он может отдать тока через все выводы суммарно. И от этого плясать. Но до 30мА с порта накормить на раз два.

Читайте также:  Как загрузить видео в сообщение вконтакте

Главное не забывайте про конденсаторы, точнее про их заряд. В момент заряда кондера он ведет себя как КЗ и если в вашей периферии есть хотя бы пара микрофарад емкостей висящих на питании, то от порта ее питать уже не следует, можно порты пожечь. Не самый красивый метод, но иногда ничего другого не остается.

▌Одна кнопка на все. Без мозгов
Ну и, напоследок, разберу одно красивое и простое решение. Его несколько лет назад набросил мне в комменты uSchema это результат коллективного творчества народа на его форуме.

Одна кнопка и включает и выключает питание.

При включении, конденсатор С1 разряжен. Транзистор Т1 закрыт, Т2 тоже закрыт, более того, резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся.

Конденсатор С1 разряжен. А значит мы в данный момент времени можем считать его как КЗ. И если мы нажмем кнопку, то пока он заряжается через резистор R1 у нас затвор окажется брошен на землю.

Это будет одно мгновение, но этого хватит, чтобы транзистор Т1 распахнулся и на выходе появилось напряжение. Которое тут же попадет на затвор транзистора Т2, он тоже откроется и уже конкретно так придавит затвор Т1 к земле, фиксируясь в это положение. Через нажатую кнопку у нас С1 зарядится только до напряжения которое образует делитель R1 и R2, но его недостаточно для закрытия Т1.

Отпускаем кнопку. Делитель R1 R2 оказывается отрезан и теперь ничто не мешает конденсатору С1 дозарядиться через R3 до полного напряжения питания. Падение на Т1 ничтожно. Так что там будет входное напряжение.

Схема работает, питание подается. Конденсатор заряжен. Заряженный конденсатор это фактически идеальный источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением.

Жмем кнопку еще раз. Теперь уже заряженный на полную конденсатор С1 вбрасывает все свое напряжение (а оно равно напряжению питания) на затвор Т1. Открытый транзистор Т2 тут вообще не отсвечивает, ведь он отделен от этой точки резистором R2 аж на 10кОм. А почти нулевое внутреннее сопротивление конденсатора на пару с его полным зарядом легко перебивает низкий потенциал на затворе Т1. Там кратковременно получается напряжение питания. Транзистор Т1 закрывается.

Тут же теряет питание и затвор транзистора Т2, он тоже закрывается, отрезая возможность затвору Т1 дотянуться до живительного нуля. С1 тем временем даже не разряжается. Транзистор Т2 закрылся, а R1 действует на заряд конденсатора С1, набивая его до питания. Что только закрывает Т1.

Отпускаем кнопку. Конденсатор оказывается отрезан от R1. Но транзисторы все закрыты и заряд с С1 через R3 усосется в нагрузку. С1 разрядится. Схема готова к повторному включению.

Вот такая простая, но прикольная схема. Вот тут еще полно реализаций похожих схем. На сходном принципе действия.

Ссылка на основную публикацию
Экран из фильма аватар
Джейк Салли — бывший морской пехотинец, прикованный к инвалидному креслу. Несмотря на немощное тело, Джейк в душе по-прежнему остается воином....
Что такое vpn на планшете
Каждый из пользователей интернета хоть раз да слышал о VPN, но мало кто задумывался о его необходимости и роли для...
Что такое ussd сообщение
Содержание статьи Что такое ussd запрос Как отключить GPRS-интернет Какие есть USSD-коды и полезные номера у Мегафона USSD является сокращением...
Экран ноутбука стал синим что делать
Большинство пользователей ноутбуков сталкиваются с ситуацией, когда компьютер выдает так называемый синий экран смерти или BSOD. Для начала необходимо знать:...
Adblock detector