Rangkaian Driver Relay Transistor dengan Formula dan Perhitungan

Pada artikel ini kita akan mempelajari rangkaian driver relai transistor dan mempelajari bagaimana merancang konfigurasinya dengan menghitung parameter melalui rumus.

Pentingnya Relay

Relai adalah salah satu komponen terpenting dalam rangkaian elektronik. Terutama di sirkuit di mana transfer daya tinggi atau peralihan beban AC utama terlibat, relai memainkan peran utama dalam mengimplementasikan operasi.

Di sini kita akan belajar cara mengoperasikan relai dengan benar menggunakan transistor dan menerapkan desain dalam sistem elektronik untuk mengalihkan beban yang terhubung tanpa masalah.

Untuk studi mendalam tentang cara kerja relay silahkan baca artikel ini

Relai, sebagaimana kita ketahui bersama adalah perangkat elektromekanis yang digunakan dalam bentuk sakelar.

Ini bertanggung jawab untuk mengalihkan beban eksternal yang terhubung ke kontaknya sebagai respons terhadap daya listrik yang relatif lebih kecil yang diterapkan di koil terkait.

Pada dasarnya kumparan dililitkan di atas inti besi, ketika DC kecil diterapkan ke kumparan, ia memberi energi dan berperilaku seperti elektromagnet.

Mekanisme kontak pegas yang ditempatkan di dekat kumparan segera merespons dan tertarik ke arah gaya elektromagnet kumparan yang diberi energi. Dalam kursus, kontak menghubungkan salah satu pasangannya dan memutuskan pasangan komplementer yang terkait dengannya.

Kebalikannya terjadi ketika DC dimatikan ke kumparan dan kontak kembali ke posisi semula, menghubungkan set kontak pelengkap sebelumnya dan siklus dapat diulang sebanyak mungkin.

Sirkuit elektronik biasanya membutuhkan driver relai yang menggunakan tahap rangkaian transistor untuk mengonversi output switching DC daya rendah menjadi output switching AC daya tinggi.

Namun sinyal level rendah dari elektronik yang mungkin berasal dari level IC atau level transistor arus rendah mungkin cukup tidak mampu menggerakkan relai secara langsung. Sebab, relai membutuhkan arus yang relatif lebih tinggi yang mungkin biasanya tidak tersedia dari sumber IC atau tahap transistor arus rendah.

Untuk mengatasi masalah di atas, tahap kontrol relai menjadi keharusan untuk semua rangkaian elektronik yang membutuhkan layanan ini.

Driver relai tidak lain adalah tahap transistor tambahan yang dipasang dengan relai yang perlu dioperasikan. Transistor biasanya dan hanya digunakan untuk mengoperasikan relai sebagai respons terhadap perintah yang diterima dari tahap kontrol sebelumnya.

Diagram Sirkuit

Mengacu pada diagram rangkaian di atas kita melihat bahwa konfigurasi hanya melibatkan transistor, resistor basis dan relai dengan dioda flyback.

Namun ada beberapa kerumitan yang perlu diselesaikan sebelum desain dapat digunakan untuk fungsi yang diperlukan:

Karena tegangan penggerak basis ke transistor adalah sumber utama untuk mengendalikan operasi relai, maka perlu dihitung dengan sempurna untuk hasil yang optimal.

Nilai resistor basis id berbanding lurus dengan arus yang melintasi lead kolektor / emitor transistor atau dengan kata lain arus kumparan relai yang merupakan beban kolektor transistor menjadi salah satu faktor utama dan berpengaruh langsung terhadap nilainya. dari resistor basis transistor.

Rumus Perhitungan

Rumus dasar untuk menghitung resistor basis transistor diberikan oleh ekspresi:

R = (Us - 0.6) hFE / Relay Coil Saat Ini,

• Dimana R = resistor basis dari transistor,
• Us = Sumber atau tegangan pemicu ke resistor basis,
• hFE = Keuntungan arus maju dari transistor,

Ekspresi terakhir yang merupakan 'arus relai' dapat ditemukan dengan menyelesaikan hukum Ohm berikut:

I = Us / R, dimana I adalah arus relai yang dibutuhkan, Us adalah tegangan suplai ke relai.

Aplikasi praktis

Hambatan kumparan relai dapat dengan mudah diidentifikasi dengan menggunakan multimeter.

Kami juga akan menjadi parameter yang diketahui.

Misalkan suplai Us = 12 V, resistansi kumparan adalah 400 Ohm, maka

Relay saat ini I = 12/400 = 0,03 atau 30 mA.

Juga Hfe dari setiap transistor sinyal rendah standar dapat diasumsikan sekitar 150.

Menerapkan nilai di atas dalam persamaan aktual yang kita dapatkan,

R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷ Relay Saat Ini

R = (12 - 0,6) 150 / 0,03

= 57.000 Ohm atau 57 K, nilai terdekatnya adalah 56 K.

Dioda yang terhubung melintasi kumparan relai meskipun tidak terkait dengan perhitungan di atas, tetap tidak dapat diabaikan.

Dioda memastikan bahwa EMF balik yang dihasilkan dari koil relai disingkat melaluinya, dan tidak dibuang ke transistor. Tanpa dioda ini, EMF belakang akan mencoba mencari jalur melalui emitor kolektor transistor dan dalam prosesnya merusak transistor secara permanen, dalam hitungan detik.

Sirkuit driver relay menggunakan PNP BJT

Transistor berfungsi paling baik sebagai sakelar ketika dihubungkan dengan konfigurasi common emitter, yang berarti emitor BJT harus selalu terhubung langsung dengan jalur 'ground'. Di sini 'ground' mengacu pada garis negatif untuk NPN dan garis positif untuk PNP BJT.

Jika NPN digunakan di sirkuit, beban harus dihubungkan dengan kolektor, yang akan memungkinkan untuk dinyalakan / dimatikan dengan menyalakan / mematikan jalur negatifnya. Ini sudah dijelaskan dalam diskusi di atas.

Jika Anda ingin menghidupkan / mematikan jalur positif, dalam hal ini Anda harus menggunakan BJT PNP untuk menggerakkan relai. Di sini relai dapat dihubungkan melintasi garis negatif suplai dan kolektor PNP. Silakan lihat gambar di bawah ini untuk konfigurasi yang tepat.

Namun PNP akan membutuhkan pemicu negatif pada dasarnya untuk pemicuan, jadi jika Anda ingin mengimplementasikan sistem dengan pemicu positif, Anda mungkin harus menggunakan kombinasi NPN dan PNP BJT seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Jika Anda memiliki pertanyaan khusus tentang konsep di atas, jangan ragu untuk mengungkapkannya melalui komentar untuk mendapatkan balasan cepat.

Driver Relai Penghemat Daya

Biasanya, tegangan suplai untuk pengoperasian relai diukur untuk memastikan relai ditarik secara optimal. Namun, tegangan penahan yang dibutuhkan biasanya jauh lebih rendah.

Ini biasanya bahkan tidak setengah dari tegangan pull-in. Akibatnya, mayoritas relai dapat bekerja tanpa masalah bahkan pada tegangan yang berkurang ini, tetapi hanya jika dipastikan bahwa pada tegangan aktivasi awal cukup tinggi untuk tarik-masuk.

Rangkaian yang disajikan di bawah ini mungkin ideal untuk relai yang ditentukan untuk bekerja dengan 100 mA atau lebih rendah, dan pada tegangan suplai di bawah 25 V. Dengan menggunakan rangkaian ini, dua keuntungan terjamin: pertama-tama fungsi relai menggunakan arus yang sangat rendah pada 50% kurang dari tegangan suplai pengenal, dan arus berkurang menjadi sekitar 1/4 dari nilai sebenarnya dari relai! Kedua, relai dengan nilai tegangan yang lebih tinggi dapat digunakan dengan rentang suplai yang lebih rendah. (Misalnya relai 9 V yang diperlukan untuk beroperasi dengan 5 V dari suplai TTL).

Rangkaian dapat dilihat dengan kabel ke tegangan suplai yang mampu menahan relai dengan sempurna. Selama S1 terbuka, C1 dibebankan melalui R2 hingga tegangan suplai. R1 disambungkan ke terminal + dan T1 tetap dimatikan. Saat S1 di-presed, T1 base akan terhubung ke supply common melalui R1, sehingga ON dan drive relay.

Terminal positif C1 terhubung ke ground bersama melalui sakelar S1. Mempertimbangkan bahwa kapasitor ini pada awalnya telah diisi ke tegangan suplai, terminalnya pada titik ini menjadi negatif. Oleh karena itu, tegangan di kumparan relai mencapai dua kali lebih banyak dari tegangan suplai, dan ini menarik relai. Saklar S1 bisa, tentu saja, diganti dengan transistor tujuan umum yang dapat dinyalakan atau dimatikan sesuai kebutuhan.