Neste artigo, estudaremos de forma abrangente um circuito de driver de relé de transistor e aprenderemos a projetar sua configuração calculando os parâmetros por meio de fórmulas.
Importância do relé
Os relés são um dos componentes mais importantes em circuitos eletrônicos. Especialmente em circuitos onde está envolvida alta transferência de potência ou comutação de carga CA da rede, os relés desempenham o papel principal na implementação das operações.
Aqui vamos aprender como operar corretamente um relé usando um transistor e aplicar o projeto no sistema eletrônico para chavear uma carga conectada sem problemas.
Para um estudo aprofundado sobre como funciona um relé por favor leia este artigo
Um relé, como todos sabemos, é um dispositivo eletromecânico que é usado na forma de um interruptor.
Ele é responsável por comutar uma carga externa conectada aos seus contatos em resposta a uma potência elétrica relativamente menor aplicada em uma bobina associada.
Basicamente a bobina é enrolada sobre um núcleo de ferro, quando uma pequena corrente contínua é aplicada na bobina, ela energiza e se comporta como um eletroímã.
Um mecanismo de contato carregado por mola colocado próximo à bobina responde imediatamente e é atraído pela força do eletroímã da bobina energizada. No curso, o contato conecta um de seus pares e desconecta um par complementar associado a ele.
O inverso acontece quando a CC é desligada para a bobina e os contatos retornam à sua posição original, conectando o conjunto anterior de contatos complementares e o ciclo pode ser repetido quantas vezes for possível.
Um circuito eletrônico normalmente precisará de um driver de relé usando um estágio de circuito de transistor para converter sua saída de comutação CC de baixa potência em uma saída de comutação CA de alta potência.
No entanto, os sinais de baixo nível de um eletrônico que podem ser derivados de um estágio IC ou um estágio de transistor de baixa corrente podem ser bastante incapazes de acionar um relé diretamente. Porque, um relé requer correntes relativamente mais altas que normalmente não estão disponíveis a partir de uma fonte IC ou um estágio de transistor de baixa corrente.
Para superar o problema acima, um estágio de controle de relé torna-se imperativo para todos os circuitos eletrônicos que necessitam deste serviço.
Um driver de relé nada mais é do que um estágio de transistor adicional conectado ao relé que precisa ser operado. O transistor é tipicamente e exclusivamente empregado para operar o relé em resposta aos comandos recebidos do estágio de controle anterior.
Diagrama de circuito
Referindo-se ao diagrama de circuito acima, vemos que a configuração envolve apenas um transistor, um resistor de base e o relé com um diodo flyback.
No entanto, existem algumas complexidades que precisam ser resolvidas antes que o design possa ser usado para as funções necessárias:
Uma vez que a tensão da unidade básica para o transistor é a principal fonte para controlar as operações do relé, ela precisa ser perfeitamente calculada para obter resultados ideais.
O valor do resistor de base id diretamente proporcional à corrente nos terminais coletor/emissor do transistor ou em outras palavras, a corrente da bobina do relé, que é a carga do coletor do transistor, torna-se um dos principais fatores e influencia diretamente no valor do resistor de base do transistor.
Fórmula de cálculo
A fórmula básica para calcular o resistor de base do transistor é dada pela expressão:
R = (Us – 0,6)hFE / Corrente da bobina do relé,
- Onde R = resistor de base do transistor,
- Us = Fonte ou a tensão de disparo para o resistor de base,
- hFE = ganho de corrente direto do transistor,
A última expressão que é a “corrente do relé” pode ser encontrada resolvendo a seguinte lei de Ohm:
I = Us/R, onde I é a corrente necessária do relé, Us é a tensão de alimentação do relé.
Aplicação prática
A resistência da bobina do relé pode ser facilmente identificada usando um multímetro.
Us também será um parâmetro conhecido.
Suponha que a fonte Us seja = 12 V, a resistência da bobina seja 400 Ohms, então
Corrente do relé I = 12/400 = 0,03 ou 30 mA.
Além disso, o Hfe de qualquer transistor de baixo sinal padrão pode ser considerado em torno de 150.
Aplicando os valores acima na equação real, obtemos,
R = (Ub – 0,6) × Hfe ÷ Corrente do Relé
R = (12 – 0,6) 150/0,03
= 57.000 Ohms ou 57 K, sendo o valor mais próximo 56 K.
O diodo conectado através da bobina do relé, embora não esteja relacionado ao cálculo acima, ainda não pode ser ignorado.
O diodo garante que o EMF reverso gerado pela bobina do relé seja curto e não despejado no transistor. Sem este diodo, o EMF traseiro tentaria encontrar um caminho através do emissor coletor do transistor e, no curso, danificaria o transistor permanentemente, em segundos.
Circuito de driver de relé usando PNP BJT
Um transistor funciona melhor como uma chave quando está conectado com uma configuração de emissor comum, o que significa que o emissor do BJT deve estar sempre conectado diretamente com a linha “terra”. Aqui o “terra” refere-se à linha negativa para um NPN e a linha positiva para um PNP BJT.
Se for utilizado um NPN no circuito, a carga deve ser conectada ao coletor, o que permitirá LIGAR/DESLIGAR ligando/desligando sua linha negativa. Isso já foi explicado nas discussões acima.
Se você deseja LIGAR/DESLIGAR a linha positiva, nesse caso você terá que usar um PNP BJT para acionar o relé. Aqui o relé pode ser conectado através da linha negativa da alimentação e do coletor do PNP. Por favor, veja a figura abaixo para a configuração exata.
No entanto, um PNP precisará de um gatilho negativo em sua base para o acionamento, portanto, caso você deseje implementar o sistema com um gatilho positivo, talvez seja necessário usar uma combinação de BJTs NPN e PNP, conforme mostrado na figura a seguir:
Se você tiver alguma dúvida específica sobre o conceito acima, sinta-se à vontade para expressá-la através dos comentários para obter respostas rápidas.
Driver de relé de economia de energia
Normalmente, a tensão de alimentação para a operação de um relé é dimensionada para garantir que o relé seja puxado de maneira ideal. No entanto, a tensão de retenção necessária é tipicamente muito menor.
Isso geralmente não é nem metade da tensão de pull-in. Como resultado, a maioria dos relés pode funcionar sem problemas mesmo com esta tensão reduzida, mas apenas quando for assegurado que na ativação inicial a tensão de ativação é suficientemente alta para o pull-in.
O circuito apresentado a seguir pode ser ideal para relés especificados para trabalhar com 100 mA ou menos, e com tensão de alimentação abaixo de 25 V. Ao utilizar este circuito, duas vantagens são garantidas: em primeiro lugar, as funções do relé utilizando corrente substancialmente baixa; a 50 % menor do que a tensão de alimentação nominal e a corrente reduzida para cerca de 1/4 da classificação real do relé! Em segundo lugar, relés com tensão nominal mais alta podem ser usados com faixas de alimentação mais baixas. (Por exemplo, um relé de 9 V que é necessário para operar com 5 V de uma fonte TTL).
O circuito pode ser visto conectado a uma tensão de alimentação capaz de segurar o relé perfeitamente. Durante o tempo que S1 está aberto, C1 é carregado via R2 até a tensão de alimentação. R1 é acoplado ao terminal + e T1 permanece desligado. No momento em que S1 é pressionado, a base T1 é conectada à alimentação comum através de R1, para que ela LIGUE e acione o relé.
O terminal positivo de C1 conecta-se ao terra comum através da chave S1. Considerando que este capacitor inicialmente foi carregado na tensão de alimentação, seu terminal neste ponto torna-se negativo. A tensão na bobina do relé, portanto, atinge duas vezes mais que a tensão de alimentação, e isso puxa o relé. A chave S1 pode, certamente, ser substituída por qualquer transistor de uso geral que possa ser ligado ou desligado conforme necessário.
Hashtags: #Circuito #driver #relé #transistor #fórmula #cálculos
FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
Status (Ok Até agora)
Se tiver algum erro coloque nos comentários