Elektronisch relaisschakelcircuit - NPN-, PNP-, N &P-kanaalrelaisschakelaars

Elektronisch relaisschakelaar schakelschema en zijn werking

Er zijn verschillende elektrische en elektronische apparaten die zijn geclassificeerd als Output apparaten dergelijke apparaten worden gebruikt om een ​​extern fysiek proces van een machine of apparaat te besturen of te bedienen. Deze uitvoerapparaten worden gewoonlijk Actuators genoemd.

Deze actuatoren zetten de elektrische energie om in een fysieke eenheid genaamd kracht, snelheid enz. Een relais is in feite een binaire actuator met twee stabiele toestanden. In dit artikel bespreken we de details van het relaisschakelcircuit , het ontwerpt en beschikt over.

Wat zijn elektrische relais?

Dit zijn elektrisch bediende schakelaars in verschillende vormen, maten en vermogens. Elektrische relais zijn geschikt voor bijna elk type toepassing. Relais kunnen enkele of meerdere contacten hebben binnen een enkel pakket. De grotere vermogensrelais worden voornamelijk gebruikt voor netspannings- of hoogstroomschakeltoepassingen die "contactors" worden genoemd. Laten we eens kijken naar de classificaties van Relay.

• Gerelateerde post: Elektronische stroomonderbreker – schematisch en werkend

De elektrische relais zijn in principe onderverdeeld in twee subcategorieën, namelijk:

Elektromechanische relais:

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn elektromechanische relais elektromagnetisch apparaten. In principe zet het een magnetische flux die wordt gegenereerd door de toepassing van een elektrisch stuursignaal om in een trekkende mechanische kracht die de elektrische contacten in de relaisschakelaar bedient. De eenvoudigste en meest voorkomende vorm van elektrochemische relais bestaat uit een bekrachtigingsspoel die rond een permeabele ijzeren kern is gewikkeld. Deze bekrachtigingsspoel wordt ook wel primaire kring genoemd.

Elektrochemische relais worden gebruikt in het algemeen elektrische en elektronische besturing of circuits schakelen . Deze worden ofwel direct op printplaten gemonteerd of vrijstaand aangesloten. In vrijstaande configuratie functioneren de belastingsstromen normaal gesproken van een ampère.

• Gerelateerde post:verschil tussen relais en stroomonderbreker

Bouw van elektromechanisch relais

Relais kunnen in twee modi worden geconfigureerd, namelijk "Normaal open" of "Normaal gesloten". Eén paar contacten wordt normaal open (NO) of maakcontacten genoemd en een andere set die normaal gesloten (NC) wordt genoemd of contacten verbreekt.

Nu, in de normaal "open" positie, zijn de contacten alleen gesloten als de veldstroom "AAN" is. In de normale "AAN"-stand worden de schakelcontacten naar de inductieve spoel getrokken. Een van de belangrijkste onderdelen van elk elektrisch relais is de spoel. Deze spoel zet elektrische stroom om in een elektromagnetische flux. Deze magnetische fluxen worden gebruikt om de relaiscontacten mechanisch te bedienen. Het grootste probleem met relaisspoelen is dat het "zeer inductieve belastingen" zijn. De relaisspoel is over het algemeen gemaakt van draadspoelen.

Terwijl de stroom door de spoel vloeit, wordt het zelf-geïnduceerde magnetische veld eromheen gegenereerd. Wanneer de stroom in de spoel "UIT" wordt geschakeld, wordt een grote tegen-emf-spanning geproduceerd. Dit komt door een botsing van magnetische flux met de spoel. De waarde van de geïnduceerde sperspanning is erg hoog in vergelijking met de schakelspanning. Deze spanning is voldoende in staat om elk halfgeleiderapparaat te beschadigen, zoals een transistor, FET of microcontroller die wordt gebruikt om het relais te bedienen.

Opmerking: Deze voorwaarden “ Normaal Open” en “Normaal Gesloten “of Maak en verbreekcontacten verwijzen naar de toestand van de elektrische contacten wanneer de relaisspoel "niet-bekrachtigd" is, d.w.z. er is geen voedingsspanning aangesloten op de relaisspoel.

Een belangrijk punt om te onthouden over het gebruik van elektrische relais is dat "Het is niet aan te raden om relaiscontacten parallel aan te sluiten om hogere belastingsstromen aan te kunnen". Ex- Probeer nooit een belasting van 10 A te voeden met twee relaiscontacten parallel die elk een contactwaarde van 5 A hebben.

Relaiscontacten zijn geconstrueerd met behulp van geleidende stukken waardoor de stroom er doorheen kan gaan wanneer ze in contact komen. Ze zijn ontworpen als een schakelaar. Zodra de contacten open zijn, wordt de weerstand tussen de contacten zeer hoog. Dit resulteert in een open circuit en er vloeit geen circuitstroom door het relais.

Na enige tijd zullen de bewegende delen van het elektrochemische relais verslijten en falen, of de constante boogvorming en erosie kunnen het relais onbruikbaar maken. Ze maken ook elektrisch veel ruis, waarbij de contacten last hebben van contactbotsing die het elektrische circuit waarop ze zijn aangesloten, kan beïnvloeden. Om de moeilijkheid van dit relais te overwinnen, werd een ander type relais ontwikkeld, solid-state relais genaamd.

Solid State Relay:

Het solid-state relais heeft geen bewegende delen. Het is een puur elektronisch apparaat. Er zijn geen bewegende delen in dit relaistype omdat de mechanische contacten zijn vervangen door vermogenstransistoren, thyristors of triac's.

Afwezigheid van een beweegbaar onderdeel maakt het relais zeer betrouwbaar, langdurig en verminderde elektromagnetische interferentie. Dit maakt het solid-state relais veel sneller en nauwkeuriger in vergelijking met het conventionele elektromechanische relais. De vereisten voor ingangsvermogen van het solid-state relais voor besturing zijn over het algemeen laag genoeg om ze compatibel te maken met de meeste IC-families.

Omdat het uitgangsschakelapparaat van een solid-state relais een halfgeleiderapparaat is, daalt de spanning over de uitgangsaansluitingen van een SSR wanneer "AAN" veel hoger is dan dat van het elektromechanische relais. Meestal ligt deze tussen 1,5 - 2,0 volt. Er is een extra koellichaam nodig om grote stromen voor een lange periode te schakelen.

Je kunt ze gebruiken zonder dat je drivers of versterkers hoeft toe te voegen. Ze moeten echter wel op een geschikte koelplaat of -materiaal worden gemonteerd om te voorkomen dat het halfgeleiderapparaat met uitgangsschakeling oververhit raakt, aangezien het een halfgeleiderapparaat is. Het ontwerp en het type relaisschakelcircuit is behoorlijk groot. Van een relais wordt gezegd dat het een of meer polen schakelt, net als een eenvoudig schakelcircuit. Elke relaispool heeft contacten die op drie verschillende manieren kunnen worden gegooid:

• Gerelateerde post: Hoe test ik een relais? SSR- en spoelrelais controleren

Verschillende manieren waarop relay kan worden gegooid:

• Normaal open contact (NO):Dit wordt ook wel een maakcontact genoemd. Dit contact sluit het circuit wanneer het relais wordt geactiveerd. Het verbreekt het circuit wanneer het relais inactief is.
• Normaal gesloten contact (NC):dit staat bekend als verbreekcontact. De functie is tegengesteld aan die van het maakcontact. Wanneer het relais wordt geactiveerd, wordt het circuit ontkoppeld als resultaat. Wanneer het relais is gedeactiveerd, begint het circuit te verbinden.
• Chang-over (CO) / Double-throw (DT) contacten:ze worden gebruikt om een ​​NO-contact en een NC-contact met een gemeenschappelijke klem te besturen. Dat betekent dat ze worden gebruikt om twee soorten circuits te besturen. Afhankelijk van hun type worden ze "break before make" en "make before break" contactennaam genoemd.

Belangrijk:

Relais zijn ontworpen voor twee basishandelingen. De ene is voor laagspanningstoepassingen en de andere voor hoogspanning. Voor laagspanningstoepassingen is het relais ontworpen om de ruis van het hele circuit te verminderen. Voor hoogspanningstoepassingen zijn ze voornamelijk ontworpen om het boogfenomeen te verminderen

Enkele van de gebruikelijke manieren om relais te schakelen:

Input-output interfacemodulerelais:I/O-modules) zijn een ander type solid-state relais, speciaal ontworpen om apparaten zoals computers, microcontrollers of PIC's te koppelen aan belastingen en schakelaars . Er zijn in principe vier typen I/O-modules op de markt verkrijgbaar.

Dit zijn AC- of DC-ingangsspanning naar TTL- of CMOS-uitgang op logisch niveau en TTL- of CMOS-ingang naar AC- of DC-uitgangsspanning. Elk van de modules bevat alle benodigde circuits om een ​​volledige interface en isolatie binnen één apparaat te bieden. Ze zijn verkrijgbaar als individuele solid-state modules of geïntegreerd in 4, 8 of 16 kanaals apparaten op de markt.

• Gerelateerde post:relaissymbolen – elektrische en elektronische symbolen

NPN-relaisschakelcircuit:

Een typisch NPN-relaisschakelcircuit heeft de spoel aangestuurd door een NPN-transistorschakelaar. Wanneer de basisspanning van de transistor nul is, bevindt de transistor zich in het afgesneden gebied en fungeert als een open schakelaar. In deze situatie vloeit er geen collectorstroom en is de relaisspoel spanningsloos.

Als er geen stroom in de basis loopt, zal er ook geen stroom door de relaisspoel vloeien. Als er nu een grote positieve stroom naar de basis wordt gestuurd om het gebied van de NPN-transistor te verzadigen, begint de stroom van de basis naar de emitter te vloeien.

PNP-relaisschakelcircuit:

Het PNP-relaisschakelcircuit heeft een andere polariteit van de bedrijfsspanning nodig. Het is vergelijkbaar met het NPN-relaisschakelcircuit in termen van het vermogen om de relaisspoel te besturen. De collector-emitter-spanning moet bijvoorbeeld negatief zijn voor het PNP-type om stroom van de emitter naar de collector te laten vloeien.

• Gerelateerde post: Een NPN- en PNP-transistor controleren met een multimeter (DMM+AVO)

N-kanaal relaisschakelaars Circuit:

MOSFET-relaisschakelwerking lijkt veel op bipolaire junctietransistor (BJT)-schakelwerking. Het belangrijkste verschil tussen bewerkingen is dat MOSFET's spanningsgestuurde apparaten zijn. De Gate is echter elektrisch geïsoleerd van het afvoerkanaal. N-channel Enhancement MOSFET's zijn het meest gebruikte type MOSFET. Een positieve spanning op de Gate-aansluiting schakelt de MOSFET "AAN" en een negatieve spanning op de Gate maakt hem "UIT". Dit maakt het ideaal voor MOSFET-relaisschakelaars.

P-kanaal relais schakelt circuit:

In tegenstelling tot de N-channel Enhancement MOSFET, werkt deze alleen met negatieve Gate-spanningen. In deze configuratie is de bronaansluiting van het P-kanaal verbonden met +Vdd en de afvoeraansluiting is verbonden met de aarde. Beide zijn aangesloten via de relaisspoel. Wanneer een HOOG spanningsniveau wordt toegepast op de Gate-aansluiting, wordt de P-kanaal MOSFET bijgevolg "UIT" geschakeld.

Aandachtspunten bij het kiezen van een geschikt relais:

• Zorg ervoor dat ze een goede spoelbescherming en contactbescherming hebben
• Zoek naar standaardrelais met wettelijke goedkeuringen
• Ga voor snelle schakelrelais
• Kies verstandig voor het type contacten
• Zorg ervoor dat er isolatie is tussen het spoelcircuit en de contacten in uw relais

Laten we de werking van een relaiscircuit begrijpen aan de hand van een voorbeeld:

Stel dat u een CFL-lamp AAN moet zetten met een relaisschakelaar. In dit relaiscircuit gebruiken we een drukknop om een ​​5V-relais te activeren, dat op zijn beurt het tweede circuit voltooit en de lamp inschakelt.

Verzamel de volgende componenten om het circuit te ontwerpen:

• Relais 5V
• Lamphouder
• CFL
• Druk AAN/UIT-knop
• Performance Board
• 9V batterij
• AC-voeding

Een typische AAN/UIT-schakelaar is toegevoegd voor het schakelen van het relaisapparaat. In het bovenstaande circuit wordt het 5V-relais gevoed door een 9V-batterij. Wanneer de schakelaar open is, zal er aanvankelijk geen stroom door de spoel vloeien. Het resultaat is dat de gemeenschappelijke poort van het relais is aangesloten op het "NO"-contact (normaal open). Daarom blijft de LAMP "UIT".

Als de schakelaar gesloten is, zal er stroom door de spoel gaan stromen. Hier wordt het magnetische veld gegenereerd in de spoel die het beweegbare anker aantrekt als gevolg van elektromagnetische inductie en de Com-poort wordt verbonden met NC (Normaal Dicht) contact van het relais. Het resultaat is dat de CFL "AAN" gaat.

De belangrijkste nadelen van solid-state relais in vergelijking met die van een elektromechanisch relais met een equivalent wattage zijn hun hogere kosten. Er zijn alleen enkelpolige typen met enkele worp beschikbaar, lekstromen in de "UIT"-toestand vloeien door het schakelapparaat en een hoge spanningsval in de "AAN"-toestand en vermogensdissipatie resulteren in extra warmteafvoervereisten. Ook kunnen de typische verkochte relais geen zeer kleine belastingsstromen of hoogfrequente signalen zoals audio- of videosignalen schakelen. Er zijn echter speciale Solid-State Switches beschikbaar voor dit soort toepassingen.

Zowel het elektrochemische relais als het solid-state relais is van groot belang in het dagelijks leven. U kunt elk van hen kiezen, afhankelijk van uw vereisten in het apparaat. Solid-state relais hebben een vrij groot en misschien intimiderend prijskaartje vooraf in vergelijking met elektromechanische relais.

De beweging van dit solid-state relaiscontact wordt echter gegenereerd met behulp van elektromagnetische krachten van het ingangssignaal met laag vermogen. Dit maakt de voltooiing van het circuit mogelijk dat het krachtige signaal bevat. Daarom zijn de solid-state relais superieur aan elektromechanische. De elektromechanische relais zijn van relatief oude technologie die een eenvoudige mechanische ontwerpbenadering gebruikt.

• Gerelateerde post:automatisch regelsysteem voor straatverlichting met LDR en transistor BC 547

Toepassingen:

Er is een groot aantal relay-toepassingen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen zijn:

• Relaisschakeling kan worden gebruikt om logische functies te realiseren
• Ze bieden ook veiligheidskritische logica
• Relais kunnen worden gebruikt om tijdvertragingsfuncties te bieden
• Ze worden gebruikt om hoogstroomcircuits te besturen met behulp van laagstroomsignalen

In dit artikel hebben we de verschillende soorten relais, hun werking en hun toepassingen besproken. Nu heb je een goede kennis van relais en zijn functies. Na het lezen van dit artikel kunt u zonder enig ongemak zelf een relais ontwerpen.

Verwante elektronische projectcircuits:

• PNP-transistor
• NPN-transistor
• Automatisch schakelschema en bediening van de badkamerlichtschakelaar
• Autosnelheidsdetectiecircuit - werk- en broncode
• Smart Home Automation-systeem - Circuit- en broncode
• Eenvoudig aanraakgevoelig schakelcircuit met 555 Timer &BC547 Transistor
• LED Roulette Circuit Diagram met 555 Timer &4017 Teller