Veldeffecttransistorsleutel

Misschien heeft zelfs iemand ver van elektronica gehoord dat er zoiets bestaat als een relais. Het eenvoudigste elektromagnetische relais bevat een elektromagneet; wanneer er spanning op wordt gezet, zijn twee andere contacten gesloten. Met behulp van een relais kunnen we een vrij krachtige belasting schakelen, aanleggen of omgekeerd, waardoor de spanning van de stuurcontacten wordt verwijderd. De meest voorkomende zijn relais die worden bestuurd vanaf 12 volt. Er zijn ook relais voor spanningen van 3, 5, 24 volt.

Een krachtige belasting kunt u echter niet alleen met behulp van een relais schakelen. Onlangs zijn veldeffecttransistoren met hoog vermogen wijdverspreid geworden. Een van hun hoofddoelen is om in de sleutelmodus te werken, d.w.z. de transistor is gesloten of volledig open wanneer de weerstand van de Drain-Source-overgang praktisch nul is. Je kunt een veldeffecttransistor openen door spanning op de poort aan te leggen ten opzichte van de bron. Je kunt de werking van een schakelaar op een veldeffecttransistor vergelijken met de werking van een relais: er wordt spanning op de poort gezet, de transistor gaat open en het circuit sluit. De spanning werd van de poort verwijderd - het circuit werd geopend, de belasting werd spanningsloos gemaakt.

In dit geval heeft een veldeffecttransistorschakelaar enkele voordelen ten opzichte van een relais, zoals:

• Grote duurzaamheid. Heel vaak vallen relais uit vanwege de aanwezigheid van mechanisch bewegende delen, maar een transistor heeft onder de juiste bedrijfsomstandigheden een veel langere levensduur.
• Economisch. De relaiswikkeling verbruikt stroom, soms behoorlijk aanzienlijk. De poort van de transistor verbruikt alleen stroom als er spanning op wordt gezet, daarna verbruikt hij vrijwel geen stroom.
• Geen klikken bij het schakelen.

Schema

Het schakelcircuit voor de veldeffecttransistor wordt hieronder weergegeven:

De weerstand R1 daarin is stroombegrenzend; deze is nodig om de stroom die door de poort wordt verbruikt op het moment van opening te verminderen; zonder deze kan de transistor defect raken. De waarde van deze weerstand kan eenvoudig binnen een breed bereik worden gewijzigd, van 10 tot 100 Ohm, dit heeft geen invloed op de werking van de schakeling.

Weerstand R2 trekt de poort naar de bron, waardoor hun potentiaal gelijk wordt gemaakt wanneer er geen spanning op de poort wordt aangelegd. Zonder dit zal de poort “in de lucht blijven hangen” en kan niet gegarandeerd worden dat de transistor sluit. De waarde van deze weerstand kan ook binnen een breed bereik worden gewijzigd: van 1 tot 10 kOhm.

Transistor T1 is een N-kanaal veldeffecttransistor. Deze moet worden geselecteerd op basis van het door de belasting verbruikte vermogen en de waarde van de stuurspanning. Als het minder dan 7 volt is, moet je een zogenaamde "logische" veldeffecttransistor nemen, die betrouwbaar opent vanaf een spanning van 3,3 - 5 volt. Ze zijn te vinden op moederborden van computers. Als de stuurspanning in het bereik van 7-15 volt ligt, kunt u een "gewone" veldeffecttransistor nemen, bijvoorbeeld IRF630, IRF730, IRF540 of andere soortgelijke.In dit geval moet u letten op een kenmerk als de open kanaalweerstand. Transistors zijn niet ideaal, en zelfs in open toestand is de weerstand van de Drain-Source-overgang niet nul. Meestal bedraagt ​​het honderdsten van een Ohm, wat helemaal niet kritisch is bij het schakelen van een belasting met laag vermogen, maar zeer belangrijk is bij hoge stromen. Om de spanningsval over de transistor te verminderen en dienovereenkomstig de verwarming ervan te verminderen, moet u daarom een ​​transistor kiezen met de laagste open-kanaalweerstand.

“N” in het diagram – elke belasting.

Het nadeel van een transistorschakelaar is dat deze alleen in gelijkstroomcircuits kan werken, omdat de stroom alleen van Drain naar Source vloeit.

Een veldeffecttransistorschakelaar maken

Het is mogelijk om zo'n eenvoudig circuit in elkaar te zetten door middel van opbouwmontage, maar ik besloot een miniatuurprintplaat te maken met behulp van laser-ijzertechnologie (LUT). De procedure is als volgt:

1) Knip een stuk PCB uit dat past bij de afmetingen van het printplaatontwerp, maak het schoon met fijn schuurpapier en ontvet het met alcohol of oplosmiddel.

2) Wij printen het ontwerp van de printplaat op speciaal thermisch transferpapier. U kunt glanzend tijdschriftpapier of calqueerpapier gebruiken. De tonerdichtheid op de printer moet op maximaal zijn ingesteld.

3) Breng het ontwerp over van papier naar textoliet met een strijkijzer. In dit geval moet u ervoor zorgen dat het papier met het ontwerp niet beweegt ten opzichte van de tekstoliet. De opwarmtijd is afhankelijk van de temperatuur van het strijkijzer en varieert van 30 tot 90 seconden.

4) Hierdoor verschijnt er een spiegelbeeld van de sporen op de printplaat. Als de toner op sommige plaatsen niet goed aan het toekomstige bord hecht, kun je de gebreken corrigeren met damesnagellak.

5) Vervolgens plaatsen we de te etsen textoliet.Er zijn veel manieren om een ​​etsoplossing te maken, ik gebruik een mengsel van citroenzuur, zout en waterstofperoxide.

Na het etsen neemt het bord deze vorm aan:

6) Vervolgens moet je de toner van de printplaat verwijderen, de eenvoudigste manier om dit te doen is met nagellakremover. Je kunt aceton en andere soortgelijke oplosmiddelen gebruiken; ik gebruikte petroleumoplosmiddel.

Het bord is klaar om er onderdelen in te solderen. Je hebt slechts twee weerstanden en een transistor nodig.

Het bord heeft twee contacten voor het leveren van stuurspanning, twee contacten voor het aansluiten van de bron die de belasting voedt, en twee contacten voor het aansluiten van de belasting zelf. Het bord met gesoldeerde delen ziet er als volgt uit:

Als belasting om de werking van het circuit te testen, heb ik twee krachtige weerstanden van 100 Ohm parallel geschakeld.

Ik ben van plan het apparaat te gebruiken in combinatie met een vochtigheidssensor (bord op de achtergrond). Hieruit wordt de stuurspanning van 12 volt aan het sleutelcircuit geleverd. Tests hebben aangetoond dat de transistorschakelaar perfect werkt en spanning levert aan de belasting. De spanningsval over de transistor bedroeg 0,07 volt, wat in dit geval helemaal niet kritisch is. De transistor warmt niet op, zelfs niet bij constante werking van het circuit. Veel bouwplezier!