Phím bóng bán dẫn hiệu ứng trường

Có lẽ ngay cả một người ở xa điện tử cũng đã nghe nói rằng có một bộ phận như rơle. Rơle điện từ đơn giản nhất chứa một nam châm điện, khi đặt điện áp vào nó, hai tiếp điểm khác sẽ đóng lại. Với sự trợ giúp của rơle, chúng ta có thể chuyển đổi một tải khá mạnh, áp dụng hoặc ngược lại, loại bỏ điện áp khỏi các tiếp điểm điều khiển. Phổ biến nhất là rơle điều khiển từ 12 volt. Ngoài ra còn có rơle cho điện áp 3, 5, 24 volt.

Tuy nhiên, bạn có thể chuyển tải mạnh mẽ không chỉ với sự trợ giúp của rơle. Gần đây, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường công suất cao đã trở nên phổ biến. Một trong những mục đích chính của chúng là hoạt động ở chế độ phím, tức là. bóng bán dẫn ở trạng thái đóng hoặc mở hoàn toàn khi điện trở của điểm nối Nguồn-Cống thực tế bằng không. Bạn có thể mở một bóng bán dẫn hiệu ứng trường bằng cách đặt điện áp vào cổng so với nguồn của nó. Bạn có thể so sánh hoạt động của một công tắc trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường với hoạt động của rơle - điện áp được đặt vào cổng, bóng bán dẫn mở ra và mạch đóng lại. Điện áp đã được loại bỏ khỏi cổng - mạch được mở, tải bị mất điện.

Trong trường hợp này, công tắc bóng bán dẫn hiệu ứng trường có một số ưu điểm so với rơle, chẳng hạn như:

• Độ bền lớn. Khá thường xuyên, rơle bị hỏng do có các bộ phận chuyển động cơ học, nhưng bóng bán dẫn trong điều kiện vận hành phù hợp sẽ có tuổi thọ dài hơn nhiều.
• Tiết kiệm. Cuộn dây rơle tiêu thụ dòng điện, đôi khi khá đáng kể. Cổng của bóng bán dẫn chỉ tiêu thụ dòng điện khi đặt điện áp vào nó, sau đó nó hầu như không tiêu thụ dòng điện.
• Không có nhấp chuột khi chuyển đổi.

Cơ chế

Mạch chuyển mạch cho bóng bán dẫn hiệu ứng trường được trình bày dưới đây:

Điện trở R1 trong nó có tác dụng hạn chế dòng điện, nó cần thiết để giảm dòng điện mà cổng tiêu thụ tại thời điểm mở, nếu không có nó, bóng bán dẫn có thể bị hỏng. Giá trị của điện trở này có thể dễ dàng thay đổi trong phạm vi rộng, từ 10 đến 100 Ohms, điều này sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch.

Điện trở R2 kéo cổng về nguồn, từ đó cân bằng điện thế của chúng khi không có điện áp đặt vào cổng. Nếu không có nó, cổng sẽ vẫn “treo trong không khí” và bóng bán dẫn không thể được đảm bảo đóng lại. Giá trị của điện trở này cũng có thể được thay đổi trong phạm vi rộng - từ 1 đến 10 kOhm.

Transitor T1 là bóng bán dẫn hiệu ứng trường kênh N. Nó phải được lựa chọn dựa trên công suất tiêu thụ của tải và giá trị của điện áp điều khiển. Nếu nó nhỏ hơn 7 volt, bạn nên sử dụng cái gọi là bóng bán dẫn hiệu ứng trường "logic", mở ra một cách đáng tin cậy từ điện áp 3,3 - 5 volt. Chúng có thể được tìm thấy trên bo mạch chủ máy tính. Nếu điện áp điều khiển nằm trong khoảng 7-15 volt, bạn có thể sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường “thông thường”, chẳng hạn như IRF630, IRF730, IRF540 hoặc bất kỳ bóng bán dẫn tương tự nào khác.Trong trường hợp này, bạn nên chú ý đến đặc điểm như điện trở kênh mở. Các bóng bán dẫn không lý tưởng và ngay cả ở trạng thái mở, điện trở của điểm nối Nguồn-Cống không bằng 0. Thông thường, nó lên tới một phần trăm Ohm, điều này hoàn toàn không quan trọng khi chuyển đổi tải công suất thấp, nhưng rất quan trọng ở dòng điện cao. Do đó, để giảm điện áp rơi trên bóng bán dẫn và theo đó, giảm nhiệt độ của nó, bạn cần chọn một bóng bán dẫn có điện trở kênh mở thấp nhất.

“N” trong sơ đồ - bất kỳ tải nào.

Nhược điểm của công tắc bóng bán dẫn là nó chỉ có thể hoạt động trong các mạch DC, vì dòng điện chỉ chạy từ Drain sang Source.

Tạo một công tắc bóng bán dẫn hiệu ứng trường

Có thể lắp ráp một mạch đơn giản như vậy bằng cách gắn trên bề mặt, nhưng tôi quyết định chế tạo một bảng mạch in thu nhỏ bằng công nghệ sắt-laser (LUT). Thủ tục như sau:

1) Cắt một miếng PCB phù hợp với kích thước của thiết kế bảng mạch in, làm sạch nó bằng giấy nhám mịn và tẩy dầu mỡ bằng cồn hoặc dung môi.

2) Chúng tôi in thiết kế bảng mạch in trên giấy truyền nhiệt đặc biệt. Bạn có thể sử dụng giấy tạp chí bóng hoặc giấy can. Mật độ mực trên máy in phải được đặt ở mức tối đa.

3) Chuyển thiết kế từ giấy sang textolite bằng bàn ủi. Trong trường hợp này, bạn nên đảm bảo rằng giấy có thiết kế không di chuyển so với textolite. Thời gian làm nóng phụ thuộc vào nhiệt độ của bàn ủi và dao động từ 30 đến 90 giây.

4) Kết quả là hình ảnh phản chiếu của các rãnh xuất hiện trên PCB. Nếu mực không bám tốt vào bảng tương lai ở một số chỗ, bạn có thể khắc phục những khuyết điểm bằng cách sử dụng sơn móng tay dành cho nữ.

5) Tiếp theo, chúng tôi đặt textolite cần khắc.Có nhiều cách để tạo ra dung dịch khắc, tôi sử dụng hỗn hợp axit citric, muối và hydro peroxide.

Sau khi khắc, bảng có dạng này:

6) Sau đó, bạn cần loại bỏ mực khỏi PCB, cách dễ nhất để thực hiện việc này là dùng nước tẩy sơn móng tay. Bạn có thể sử dụng axeton và các dung môi tương tự khác; Tôi đã sử dụng dung môi dầu mỏ.

Bảng đã sẵn sàng để hàn các bộ phận vào đó. Bạn chỉ cần hai điện trở và một bóng bán dẫn.

Bảng mạch có hai tiếp điểm để cung cấp điện áp điều khiển, hai tiếp điểm để kết nối nguồn cấp điện cho tải và hai tiếp điểm để kết nối chính tải. Bảng có các bộ phận được hàn trông như thế này:

Để tải để kiểm tra hoạt động của mạch, tôi lấy song song hai điện trở 100 Ohm cực mạnh.

Tôi dự định sử dụng thiết bị kết hợp với cảm biến độ ẩm (bảng ở chế độ nền). Từ đó, điện áp điều khiển 12 volt được cung cấp cho mạch phím. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng công tắc bóng bán dẫn hoạt động hoàn hảo, cung cấp điện áp cho tải. Điện áp rơi trên bóng bán dẫn là 0,07 volt, trong trường hợp này không nghiêm trọng chút nào. Bóng bán dẫn không nóng lên ngay cả khi mạch hoạt động liên tục. Chúc bạn xây dựng vui vẻ!