Điều khiển các mạch điện tử, các thiết bị điện trong gia đình hoặc nhà máy. mình thường sử dụng rơ le, đầu tiên. Mặc dù chúng rất cổ xưa nhưng rơ le vẫn có rất nhiều công dụng. Vì nó dễ dàng và rẻ.
Rơ le cơ ản là một công tắc cơ học. Tiếp điểm của nó bị đóng khi có dòng điện chạy qua cuộn dây.
Trên sơ đồ mạch điện dưới đây là một mạch điện cơ bản đơn giản. Bạn sẽ hiểu hoạt động của rơ le.
Hiệu điện thế nhỏ hơn (V1) là hiệu điện thế lớn nhất mà cuộn dây có thể chịu được.Dòng điện I1 thấp chạy qua điện trở R. Nó giới hạn dòng điện ở mức an toàn cho cuộn dây.
Như vậy, khi dòng điện chạy qua cuộn dây. Lúc đó từ trường xảy ra. Nó làm cho các tiếp điểm của rơle kết nối với nhau và công tắc được đóng lại. Để kết nối điện áp V2 cung cấp dòng điện (I2) cho Tải khi mình cần.
Đôi khi bạn có thể sử dụng rơ le với mạch kỹ thuật số. Sử dụng xung đầu ra từ vi điều khiển hoặc các IC kỹ thuật số. Để điều khiển rơ le hoạt động.
Nhưng phần lớn, đầu ra của nó là dòng điện thấp. Vì vậy, ta cần sử dụng một transistor để chuyển đổi sang dòng điện cao để điều khiển cuộn dây .
Mạch đóng ngắt relay sử dụng transistor thông dụng
Trong Mạch đóng ngắt relay sử dụng transistor thông dụng. Cuộn dây của rơle cần dòng điện khoảng 100 mA. Và, dòng điện đầu vào ở đầu ra của mạch kỹ thuật số thông thường là khoảng 2 mA.
Bạn có thể tính toán điện trở R từ điện áp đầu vào và dòng điện. Ví dụ, điện áp đầu vào là 5V, dòng điện khoảng 2 mA.
Do đó, bạn có thể tính R như sau:
R = (Vin-VBE) / Iin
Vin = 5V, VBE của transistor là khoảng 0,7V, Iin = 2 mA
R = (5-0,7) / (2mA)
= 2.150 ohms
Do đó, mình nên chọn R = 2,2 K. Đây là giá trị tiêu chuẩn.
VBE là điện áp trên cực B và E của transistor.
Cách chọn transistor
Trong mạch trên. Đầu tiên, nó là một loại transistor NPN.
Giả sử transistor có độ lợi dòng điện (hFE) khoảng 50. Với đầu vào dòng điện là khoảng 2 mA. Vì vậy, thấy dòng đầu ra khoảng 100 mA (2 × 50 = 100). Nó là đủ cho nhu cầu của cuộn dây rơ le.
Có rất nhiều transistor có độ lợi hFE lớn hơn 50. Ví dụ, transistor 2N3053, 2N2222, v.v.
Sau đó, nhìn vào bảng bên dưới :
- Vin — điện áp đầu vào
- Iin — dòng điện đầu ra của ICS
- Icoil — dòng điện của cuộn dây Rơle
- R – điện trở giới hạn dòng
Bảng 1 cho thấy độ lớn của điện áp đầu vào của các IC kỹ thuật số khác nhau và nhu cầu của cuộn dây rơ le. và điện trở hạn dòng khác nhau thích hợp cho mạch
Cuộn dây rơ le được lấy từ điện áp đầu vào
Hình 3 là mạch điều khiển rơle bằng cách sử dụng điện áp đầu vào để cấp cho cuộn dây rơle điện áp VBE có giá trị khoảng 0,7 vôn.
Ví dụ đầu vào từ xung kỹ thuật 12 volt để điều khiển transistor .
Do đó, mình sẽ có điện áp trên cuộn dây rơ le khoảng 12V-0,7V = 11,3V, v.v.
Mạch này không yêu cầu điện trở R. Vì mạch mắc theo kiểu E sẽ có trở kháng đầu vào cao.
Vì vậy, đừng lo lắng về vấn đề nhiễu, dòng điện đầu vào “Iin” được tính bằng dòng điện chạy qua cuộn dây rơ le chia cho độ lợi của transistor.
Chẳng hạn như điện trở của cuộn dây rơ le bằng 120 ôm.
Mà mình sử dụng transistor có độ lợi là 50 => sẽ tính “Iin” dưới đây:
Iin = (12/120) / 50
= 2mA
Do đó, nó tính toán đầu vào hiện tại bằng: 2 mA.
Trên mỗi rơle sẽ có một điện trở của cuộn dây là đơn vị ohms. Vì vậy, nếu mình biết điện áp của rơ le cũng sẽ tính được dòng điện của cuộn dây. chẳng hạn như điện áp của rơ le là 12 vôn.
Điện trở của cuộn dây rơ le 120 ôm sẽ tính được dòng điện chạy qua cuộn dây rơ le là 12 chia cho 120 bằng 0,1 A hoặc 100 mA v.v.
Làm thế nào để tăng độ lợi
Hình 4 là mạch điều khiển rơ le có độ lợi tăng dần. Trong trường hợp dòng điện đầu vào rất thấp từ mạch kỹ thuật số. mình sẽ thấy rằng mạch này mình sử dụng transistor mắc theo kiểu Darlington.
Hình 4 Tăng độ lợi dòng điện của mạch điều khiển rơ le bằng transistor
Nếu mình sử dụng một transistor có độ lợi khoảng 50 lần và sử dụng thêm một transistor để tăng lên đến 2500 lần (50 × 50). Do đó, nếu dòng điện rất thấp khoảng 100 uA, mạch điều khiển rơ le có thể cung cấp dòng điện lên đến 250 mA .
Icoil = Iinx2500 = 100×10^-6×2500 = 250000×10^-6
Do đó, dòng điện cuộn dây 250 mA.
Điện trở-R có thể được tính toán bằng điện áp đầu vào, dòng điện đầu vào và độ lợi của transistor đầu tiên.
Ví dụ, điện áp đầu vào Vin bằng 5 vôn,
dòng đầu vào Iin = 100 uA và độ lợi của transistor đầu tiên là 50 lần sẽ tính “R” như sau.
R=(Vin-1,4)/100×10^-6×50
Do đó, điện trở R đã được tính toán bằng cách sử dụng 720 ohms hoặc 750 ohms thay thế.
(Giá trị 1,4 là điện áp rơi trên cực B và E của trasistor được đo bằng vôn.)
Sơ đồ mạch đóng ngắt relay sử dụng transistor BC574
Nguyên lý làm việc
Hoạt động của mạch này thực sự khá đơn giản. Ở đây, Biến trở 10K được đặt trước cho mạch. Khi bật nguồn và nhấn nút ấn, tụ điện 1000uF sạc & phóng điện theo độ trễ đặt trước.
Đầu ra từ biến trở 10K có chức năng như một tín hiệu điều khiển trên cực B của transistor BC547. Ở đây, mình đang sử dụng một diode flyback (1N4007) để bảo vệ rơle chống lại các phản hồi không mong muốn nào do sự cố chập. Cực C từ transistor cung cấp năng lượng cho cuộn dây của rơ le 5V. Điều này làm cho rơle hoạt động và cấp nguồn cho các mạch bên ngoài nào được kết nối giữa đầu NC và COM của rơle. Luôn chọn một rơ le phù hợp về mặt điện với điện áp cung cấp đầu vào và tải đầu ra được kết nối với nó.
Ứng dụng
- Mạch này đóng một vai trò quan trọng trong việc điều khiển nhiều tác vụ điều khiển quá trình như điều khiển tự động các Inverter AC và DC, phân loại hóa và thiết bị hoạt động của nhà máy, v.v.
