Dziś jest wtorek, 15 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8958 -0.48% 1EUR 4.2969 -0.3% 1GBP 4.8998 +0.14%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
17 październik 2019
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu 
więcej
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
12 luty 2006.

Zasady działania przekaźników półprzewodnikowych

 Przekaźniki elektroniczne mogą z powodzeniem zastępować przekaźniki elektromagnetyczne. Charakteryzują się małą rezystancją w stanie aktywnym oraz znacznie mniejszymi wymiarami od odpowiedników elektromagnetycznych. Brak elementów zużywających się mechanicznie zapewnia bardzo długą żywotność i wysoką niezawodność.
Przekaźniki elektromechaniczne i ich zastosowanie w urządzeniach elektrycznych mają bardzo długą historię. Stosowano je jeszcze w czasach zamierzchłych zanim elektronika zdominowała wszystkie konstrukcje, wszędzie tam, gdzie zachodziła konieczność galwanicznego oddzielenia obwodu sterującego od sterowanego. Stopień rozdzielenia obwodów mierzono tzw. napięciem izolacji, czyli napięciem, jakie mogło występować pomiędzy dowolnymi punktami obwodu sterującego i sterowanego.
Jednakże, już w początkach ich stosowania we współpracy z tranzystorami ujawniły się poważne wady, do których należy zaliczyć powstawanie dość znacznych przepięć przy wyłączaniu oraz występujące łuki elektryczne przy rozłączaniu zestyków. Skutki przepięć zwalczano przez włączanie diody półprzewodnikowej równolegle do cewki przekaźnika, musiała ona charakteryzować się zdolnością przenoszenia znacznych udarów prądowych związanych z powstającymi przepięciami. Zapobieganie powstawaniu łuków elektrycznych polegało np. na umieszczaniu zestyków w próżni (przekaźniki kontaktronowe).
 Radykalne usprawnienie konstrukcji urządzeń elektrycznych zaczęło być realne dopiero z chwilą szerszego wprowadzenia na rynek elementów optoelektronicznych, takich jak diody emitujące promieniowanie podczerwone, fotodiody, fototranzystory, fototyrystory i fototriaki, a także fotoczułe układy scalone, zarówno warstwowe jak i monolityczne.
Transoptor
Schemat elektryczny najprostszego transoptora, podstawowego składnika współczesnych przekaźników elektronicznych, przedstawiono na rys.1. Składa się on ze źródła promieniowania podczerwonego (emitera promieniowania) i detektora promieniowania, tutaj przedstawiono fototranzystor. Na sprawność przekazywania sygnału między obwodem wejściowym a wyjściowym mają wpływ (oczywiście oprócz temperatury, która ma wpływ na wszystkie parametry elementów półprzewodnikowych) następujące czynniki:
? sprawność emitera, czyli stosunek wypromieniowanej energii optycznej do prądu przewodzenia,
? sprawność transmisji optycznej, czyli stosunek mocy promieniowania padającego na powierzchnię światłoczułą fotodetektora do mocy promieniowania emitera,
? sprawność detektora, czyli stosunek prądu fotodetektora do mocy promieniowania padającego.
Wszystkie te czynniki zmieniają się wraz ze zmianami temperatury, a także zmieniają się w trakcie eksploatacji. Moc promieniowania emitera zmniejsza się podczas jego pracy. Jest to wynikiem tzw. degradacji diody, której stopień jest zależny od prądu przewodzenia, rośnie ze wzrostem prądu. Należy zatem dążyć do pracy przy jak najmniejszym prądzie przewodzenia fotoemitera. 
 

Schematy kilku różnych rozwiązań konstrukcyjnych transoptorów przedstawiono na rys.2. Oprócz typowego transoptora z fototranzystorem bipolarnym (4N47) przedstawiono rozwiązanie z fototyrystorem (4N39), z fototranzystorem i tranzystorem tworzącymi układ Darlingtona (H1183), z fotodiodą i wzmacniaczem tranzystorowym (6N139) oraz z bramką PhotoMOS (AVQ414S). Każde z przedstawionych rozwiązań ma swoje zalety i wady, a także charakteryzuje się specyficznym zakresem zastosowań. Wiele firm produkujących przekaźniki półprzewodnikowe nie publikuje schematów rozwiązań obwodów sprzęgających.
Transultrasonor
Jest to element łączący w sobie właściwości emitera ultradźwiękowego oraz ultradźwiękowego detektora. Schemat układu, w którym wykorzystano taki element, oznaczony PZK20, jest przedstawiony na rys. 3. Jest to płytka z materiału ceramicznego o właściwościach piezoelektrycznych, do której przytwierdzono dwie pary elektrod. Do jednej pary jest doprowadzany sygnał sterujący w postaci fali prostokątnej, pobudzający płytkę do drgań, a druga para elektrod staje się źródłem sygnału indukowanego w wyniku występującego zjawiska piezoelektrycznego.
Obwód wejściowy przekaźnika 
Głównym elementem obwodu wejściowego przekaźnika elektronicznego jest emiter promieniowania ? dioda stanowiąca element składowy transoptora. Stosowane są diody emitujące promieniowanie podczerwone o długości fali ok. 940 nm (InfraRed Emitting Diodes ? IRED), ponieważ takie diody charakteryzują się największą mocą promieniowania i sprawnością energetyczną spośród wszystkich emiterów.


Obwód wyjściowy przekaźnika
W obwodach wyjściowych przekaźników elektronicznych stosuje się wiele różnych rozwiązań układowych zależnie od przeznaczenia przekaźnika i rodzaju przełączanych sygnałów. Wyróżnia się dwie główne klasy obwodów wyjściowych, do pracy z małymi sygnałami stało- i zmiennoprądowymi oraz do pracy w obwodach prądu przemiennego zasilanych bezpośrednio z sieci energetycznej 230 V / 50 Hz.
 Idealny element przełączający małych sygnałów charakteryzuje się zerową rezystancją w stanie włączenia, nieskończenie wielką w stanie wyłączenia, natychmiastowym przełączaniem i brakiem niekorzystnych wpływów na układy sterowane. Rzeczywiste elementy przełączające stanowią jedynie pewne przybliżenie podanych ideałów, które mogą być stosowane w ograniczonym zakresie napięć, prądów, częstotliwości, mocy itd. Przełączanie napięć i prądów może być realizowane wieloma sposobami z użyciem różnych elementów. W tablicy 1 zestawiono dane porównawcze kilku rozwiązań z punktu widzenia najważniejszych parametrów.
 Najlepszymi właściwościami charakteryzują się elementy przełączające zawierające na wyjściu tranzystory polowe, zarówno złączowe (JFET) jak i MOSFET. Najczęściej są stosowane tranzystory P-MOS wzbogacane, tj. takie, w których przy braku napięcia bramki prąd nie płynie (rys. 4). Kanał powstaje dopiero po doprowadze-niu napięcia do bramki.
 Tranzystor P-MOS wzbogacany jest równoważny kondensatorowi, którego elektrodami są podłoże układu scalonego (B ? bulk) i bramka (G ? gate). Po doprowadzenia napięcia do bramki, ładunki o znaku przeciwnym do znaku potencjału bramki grupują się w podłożu w jej pobliżu. Powstaje zatem kanał z nośnikami, które są następnie przechwytywane przez wdyfundowane do podłoża elektrody, zwane źródłem i ujściem (drenem). Powstały w ten sposób element jest w pełni symetryczny, jedynie umownie elektroda o potencjale tego samego znaku co bramka (w stanie przewodzenia) jest nazywana ujściem, a druga elektroda ? źródłem.
 W obwodach przełączających prądu przemiennego, w zakresie napięć do 1000 V i więcej oraz w zakresie prądów do kilkuset amperów stosowane są przede wszystkim tyrystory, triaki i tranzystory Power MOSFET lub IGBT.
 Tyrystor jest sterowanym prostownikiem, który uzyskuje właściwości prostownika po doprowadzeniu do jego elektrody sterującej odpowiedniego sygnału wyzwalającego. Wejście tyrystora w stan aktywny może nastąpić w dowolnej chwili w czasie trwania dodatniej połówki sinusoidy napięcia sieciowego, a powrót do stanu zatkania następuje zawsze w momencie zmiany znaku wartości chwilowej napięcia z dodatniego na ujemny. W takiej sytuacji prąd w obciążeniu płynie tylko w czasie trwania jednej połówki sinusoidy napięcia sieci energetycznej.

Cezary Rudnicki

Pełną treść artykułu znajda Państwo w lutowym numerze Radioelektronika.

Źródło: radioelektronik
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl