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
Свои ограничения накладывает и механика. Автомобильное реле — механическое, и не сможет отрабатывать частот выше двух десятков включений в секунду, да и износится очень быстро. Лучше использовать полупроводниковый ключ — транзистор или любой его родственник. Он тоже может работать с мегагерцевыми частотами и не изнашиваться.
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.
Теперь давайте более подробно разберем как работает данная 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.
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.
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.
С 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 Вт в радиаторе нет необходимости. Если нагрузка не очень большая, например, светодиодная лампа, то вместо полевого транзистора можно использовать биполярный транзистор обратной проводимости. В этом случае схема будет выглядеть следующим образом:
Ссылку на плату вы сможете найти в описании под оригинальным видеороликом автора проекта. Ссылка на ролик ниже.
Благодарю за внимание. До новых встреч!