Tranzistorový klíč s efektem pole

Možná i člověk daleko od elektroniky slyšel, že existuje takový prvek jako relé. Nejjednodušší elektromagnetické relé obsahuje elektromagnet, když je na něj přivedeno napětí, ostatní dva kontakty jsou sepnuty. Pomocí relé můžeme přepnout poměrně silné zatížení, aplikovat nebo naopak, odebírat napětí z ovládacích kontaktů. Nejpoužívanější relé ovládaná 12 volty. K dispozici jsou také relé pro napětí 3, 5, 24 voltů.
Přepínání silné zátěže je však možné nejen pomocí relé. V poslední době se rozšířily výkonné tranzistory s efektem pole. Jedním z jejich hlavních účelů je práce v klíčovém režimu, tj. tranzistor je buď uzavřený, nebo úplně otevřený, když je odpor Stoke - zdroje prakticky nulový. Tranzistor s efektem pole můžete otevřít tak, že k bráně připojíte napětí vzhledem k jeho zdroji. Můžete porovnat činnost klíče na tranzistoru s efektem pole s činností relé - přivedli napětí na bránu, tranzistor otevřen, obvod uzavřen. Odebrali napětí z uzávěru - obvod se otevřel, zátěž je bez napětí.
Současně má klíč na tranzistoru s polním efektem oproti relé několik výhod, jako například:

• Skvělá odolnost. Poměrně často selhávají relé kvůli přítomnosti mechanicky se pohybujících částí, zatímco tranzistor má za správných provozních podmínek mnohem delší životnost.
• Ziskovost. Reléová cívka spotřebovává proud a někdy je velmi významná. Brána tranzistoru spotřebovává proud pouze v okamžiku, kdy do něj dodává napětí, potom prakticky nespotřebovává proud.
• Při přepínání žádná kliknutí.

Schéma

Klíčové schéma tranzistoru s efektem pole je uvedeno níže:
Odpor R1 je v něm omezující proud, je třeba, aby se snížil proud spotřebovaný hradlem v době otevření, aniž by tranzistor mohl selhat. Hodnota tohoto rezistoru lze snadno měnit v širokém rozsahu, od 10 do 100 Ohmů, nebude to mít vliv na činnost obvodu.
Rezistor R2 táhne bránu ke zdroji, čímž vyrovnává jejich potenciály, když na bránu není přivedeno žádné napětí. Bez něj zůstane závěrka „viset ve vzduchu“ a tranzistoru nelze zaručit uzavření. Hodnota tohoto rezistoru lze také měnit v širokém rozmezí - od 1 do 10 kOhm.
Tranzistor Tl je tranzistor s N-kanálovým polem. Musí být vybrán na základě energie spotřebované zátěží a velikosti řídicího napětí. Pokud je nižší než 7 voltů, měli byste použít tzv. „Logický“ tranzistor s efektem pole, který se spolehlivě rozpíná při napětí 3,3 - 5 voltů. Najdete je na základních deskách počítače. Pokud je řídicí napětí v rozmezí 7-15 voltů, můžete použít „konvenční“ tranzistor s efektem pole, například IRF630, IRF730, IRF540 nebo jakýkoli jiný podobný. V tomto případě je třeba věnovat pozornost takové charakteristice, jako je odpor otevřeného kanálu. Tranzistory nejsou dokonalé a dokonce ani v otevřeném stavu není odpor přechodu Stoke - Source roven nule. Nejčastěji se jedná o stotiny Ohmu, což rozhodně není rozhodující při přepínání zátěže nízkého výkonu, ale velmi výrazně při vysokých proudech. Proto, aby se snížil úbytek napětí na tranzistoru a v důsledku toho se snížilo jeho zahřívání, je nutné zvolit tranzistor s nejnižším odporem otevřeného kanálu.
"N" v diagramu je nějaký druh zatížení.
Nevýhodou klíče na tranzistoru je, že může pracovat pouze v obvodech stejnosměrného proudu, protože proud jde pouze ze skladu do zdroje.

Výroba klíče na tranzistoru s efektem pole

Takový jednoduchý obvod lze také sestavit nástěnnou montáží, ale rozhodl jsem se vyrobit miniaturní desku plošných spojů pomocí technologie laser-železo (LUT). Postup je následující:
1) Vystřihovali jsme desku plošných spojů, která je vhodná pro rozměry desky plošných spojů, očistěte ji jemným brusným papírem a odmašte ji alkoholem nebo rozpouštědlem.
2) Na speciální termotransferový papír tiskneme desku s plošnými spoji. Můžete použít lesklý papír pro časopisy nebo papír pro pauzování. Hustota toneru v tiskárně by měla být nastavena na maximum.
3) Přeneste vzor z papíru na textolit pomocí železa. V tomto případě by se mělo řídit tak, aby se kus papíru se vzorem neposouval vzhledem k PCB. Doba ohřevu závisí na teplotě žehličky a leží v rozmezí 30 - 90 sekund.
4) Výsledkem je, že se na textolitu objeví obrázek stop v zrcadle. Pokud toner na místech nepřilne dobře k budoucí desce, můžete opravit vady pomocí laků na nehty žen.
5) Dále jsme leptali textolit. Existuje mnoho způsobů, jak vyrobit leptací roztok, používám směs kyseliny citronové, soli a peroxidu vodíku.
Po leptání má deska následující podobu:
6) Poté je nutné vyjmout toner z DPS, nejjednodušším způsobem je použití odstraňovače laku na nehty. Můžete použít aceton a jiná podobná rozpouštědla, použil jsem olejové rozpouštědlo.
7) Případ je malý - nyní zbývá vyvrtat díry na správných místech a cínové desce. Poté nabývá této podoby:
Deska je připravena k pájení dílů do ní. Vyžadovány jsou pouze dva rezistory a tranzistor.
Na desce jsou dva kontakty pro napájení řídicího napětí, dva kontakty pro připojení zdroje dodávajícího zátěž a dva kontakty pro připojení zátěže samotné. Deska s pájenými díly vypadá takto:
Jako zátěž pro kontrolu fungování obvodu jsem vzal dva silné 100 ohmové rezistory zapojené paralelně.
Plánuji zařízení používat ve spojení se snímačem vlhkosti (deska na pozadí). Je to od něj, že řídicí obvod 12 V přichází do klíčového obvodu. Testy ukázaly, že tranzistorový spínač funguje skvěle tím, že dodává zátěži napětí. Úbytek napětí na tranzistoru byl 0,07 V, což v tomto případě není vůbec rozhodující. Zahřívání tranzistoru není pozorováno ani při konstantním provozu obvodu. Úspěšná montáž!
Stáhnout desku a obvod: