Relé optoeletrônico. Esquema, descrição

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Os relés optoeletrônicos são chaves eletrônicas controladas por meio de um canal óptico. Suas principais vantagens são o isolamento galvânico entre o circuito de controle e o elemento de comutação, bem como a ausência de contatos mecânicos. Diodos radiantes são usados no circuito de controle de relés optoeletrônicos, e fototiristores, fototransistores ou transistores de efeito de campo são usados como elemento de comutação. Neste último caso, fotodiodos operando no modo de geração de tensão são usados para controlar os transistores.

Como os relés optoeletrônicos nem sempre estão disponíveis e, às vezes, a indústria não produz esses dispositivos com os parâmetros necessários, seus análogos em elementos discretos são de interesse dos radioamadores. Tal análogo pode ser feito com base em poderosos transistores de efeito de campo de comutação da International Rectifier ("Potentes transistores de efeito de campo de comutação da International Rectifier" em Radio, 2001, nº 5, p. 45) e diodos emissores de infravermelho, usando a propriedade de sua reversibilidade. O esquema do relé optoeletrônico e sua inclusão para controlar a carga na rede de 220 V é mostrado na fig. 1.

relé optoeletrônico

É necessária uma potência de sinal estático muito baixa para conduzir um FET de alta comutação. Para abrir o transistor indicado no diagrama, basta aplicar uma tensão de controle em sua porta na faixa de 4,5 a 10 V. Nesse caso, a resistência de seu canal diminuirá para 0,85 ohms. A tensão necessária para abrir o transistor é gerada pelos diodos emissores de IR BL1 - BL5, que operam no modo fotodiodo. Os diodos emissores B11-B15 são colocados exatamente opostos aos fotodiodos BL1 - BL5. Os diodos radiantes e o resistor R1 formam o circuito de controle. Quando a corrente flui através do circuito de controle, a radiação IR atinge os fotodiodos, a tensão gerada é aplicada ao portão do transistor de efeito de campo e ele se abre. Assim, para conectar a carga à rede, é necessário aplicar tensão no circuito de controle.

O número de fotodiodos depende da tensão da porta na qual o FET é ligado. Como, quando iluminado, uma tensão de 0,9 ... 1 V aparece em cada fotodiodo, pelo menos cinco desses diodos devem ser conectados em série. No circuito de controle a uma corrente de 20 ... 50 mA, a queda de tensão em cada diodo emissor é de 1,1 ... 1,2 V, portanto, para cinco diodos, a tensão de controle deve ser maior que 6 V. Dependendo do seu valor e a corrente necessária através dos diodos calcula a resistência do resistor R1:

R1=(Uy-NUd)/Id,

onde Uy - tensão de controle; Ud - tensão no diodo; N é o número de diodos; Id - diodo emissor de corrente.

Se for necessário reduzir a tensão de controle, é permitido conectar diodos radiantes no circuito de controle em paralelo, mas para cada um deles você deve escolher seu próprio resistor limitador de corrente.

A maioria das peças é montada em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral na lateral dos condutores impressos. O desenho da placa é mostrado na fig. 2. Os diodos são colocados exatamente opostos um ao outro com uma folga de cerca de 1 mm e, após o ajuste, são colados na placa. De cima, os diodos são cobertos por uma tela opaca feita de material isolante. O transistor é soldado à placa e a área de solda é preenchida com cola epóxi.

relé optoeletrônico

É permitido usar quaisquer diodos emissores de IR de média potência no dispositivo, que devem ser verificados quanto à operação no modo gerador de antemão. Usando outros transistores de efeito de campo, você pode obter um relé com os parâmetros necessários. Por exemplo, se você instalar um transistor IRLR2905, que possui uma tensão de abertura de 2,5 V, o número de fotodiodos conectados em série pode ser reduzido. Neste caso, a corrente máxima do relé é 30... 40 A, mas a tensão de comutação não deve exceder 55 V. Dependendo da potência da carga, o transistor pode ter que ser colocado no dissipador de calor. A ponte de diodo VD1 deve fornecer a corrente de carga necessária.

Autor: I. Nechaev, Kursk

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