Баннер NEXTPCB

Простая универсальная схема автоматического включения реле на 2х биполярных транзисторах с гистерезисом

В этой статье вашему вниманию предлагается простая универсальная схема автоматического включения и выключения нагрузки (под любой нужный датчик), имеющая гистерезис. И для новичков, кто не знает, что такое гистерезис, на примере данной схемы постараюсь объяснить эту функцию, которую выполняет резистор R2.

Простая универсальная схема автоматического включения реле на 2х биполярных транзисторах с гистерезисом

Для начала стоит уточнить, как именно работает эта схема. Схема содержит два усилительных каскада, собранных на биполярных транзисторах. На входе схемы имеется простой делитель напряжения в виде переменного резистора R1. Им мы будем имитировать работу резистивного датчика. То есть, когда мы вращаем этот переменник, то между выводом ползунка и минусом схемы изменяется величина постоянного напряжения. Это изменяемое напряжение поступает на базу первого транзистора VT1. Чтобы защитить схему от ложных срабатываний, из-за небольших пульсаций и кратковременных перепадов напряжения, между базой VT1 и минусом схемы стоит сглаживающий конденсатор электролит.

Для новичков стоит напомнить, что для того чтобы биполярный транзистор открылся нужно чтобы между его базой и эмиттером было не меньше 0,6 вольт. Причем для транзисторов n-p-n типа на базе должен быть плюс, а на эмиттере минус. Противоположная же полярность транзистор закроет еще сильней.

Где у биполярного транзистора база коллектор эмиттер

Итак, когда при изменении напряжения на делителе R1 (между минусом схемы и ползунком резистора) поднимется до 0,6 вольт, биполярный транзистор откроется. Следовательно, через коллектор-эмиттерный переход свободно начнет протекать постоянный ток и на этом переходе напряжение снизится практически до нуля (хотя небольшая величина все же будет). Открытие транзистора VT1 также будет способствовать полному открытию и транзистора VT2. Вследствие чего реле P1 сработает и включит электрическую нагрузку, которая будет управляться данной схемой.

Резистор R3 ограничивает силу тока для коллектора VT1, и делает работу первого усилительного каскада более стабильной. Резистор R4 ограничивает силу тока для база-эмиттерного перехода транзистора VT2. Поскольку без него из-за большого тока как первый транзистор, так и второй могут быстро выйти из строя из-за перегрева. Диод, что стоит параллельно катушке реле защищает схему от явления самоиндукции. Как известно, любая индуктивность (в нашем случае катушка реле) при снятии с нее напряжения индуцирует на своих выводах кратковременный всплеск достаточно высокого напряжения. Именно этот всплеск легко может вывести из строя чувствительные элементы схемы. В первую очередь это маломощные транзисторы. Или же отрицательно влиять на работу этой схемы и других, которые будут электрически между собой связаны.

И например мы решили из этой схемы сделать устройство автоматического включения и выключения охлаждающего вентилятора, срабатывание которого будет зависеть от входного термодатчика (терморезистора). Термодатчик (он будет стоять в схеме на месте резистора R- или R+, в зависимости от положительным или отрицательным коэффициентом термодатчик обладает) медленно нагревается, на нем изменяется сопротивление. Как только величина напряжения на входе схемы дойдет до порога открытия VT1, то будет момент, при котором датчик может немного отклоняться в большую или меньшую сторону от порога. И в этот момент схема будет работать нестабильно, то включаясь, то выключаясь. И чтобы это вредное явление убрать мы в схему вводим так называемый гистерезис.

За этот самый гистерезис отвечает резистор R2 (подстроечный, чтобы можно было настраивать степень этого гистерезиса). Работает он просто. Как только на входе схемы напряжение (идущее от датчика) первый раз открыло VT1 и VT2, то на коллекторе VT2 увеличился плюсовой потенциал. Именно этот плюс через резистор R2 поступает на базу VT1 (то есть вход схемы, образуя положительную отрицательную связь входа и выхода схемы). Поскольку на базе VT1 стало больше плюса, то для закрытия двух транзисторов понадобится уже больше минуса, чтобы компенсировать этот избыточный плюс. Получается, что схема включает реле при одном напряжении, пороговом, а выключает его при другом (более низком). И в итоге мы решили проблему с ложным срабатывание схемы при медленном изменении напряжения на датчике.

Данную схему можно использовать не только в качестве термореле, а еще как вариант автомата, включающего и выключающего уличное освещение при наступлении сумерек. Для этого на место резистора R+ нужно поставить фоторезистор. И как известно чем больше освещенность фоторезистора, тем меньше его сопротивление. Следовательно, когда наступают сумерки, освещенность падает, сопротивление фоторезистора увеличивается, а это значит, что и падение напряжения на нем также увеличится, что при пороговом срабатывании схемы запустит реле и включить уличное освещение. То есть, в зависимости от того увеличивается сопротивление датчика или уменьшается, мы его ставим либо выше переменного резистора R1 или ниже.

Видео по этой теме:

P.S. Эта схема действительно весьма универсальна и содержит вполне доступные электронные компоненты. Ее можно собрать даже из старых радиодеталей, что завалялись в каком-нибудь ящике. Работает она сразу же после сборки, особых настроек не требует. И собрать ее может даже начинающий, умеющий держать паяльник в руках.