Optoelektronisches Relais. Schema, Beschreibung

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Optoelektronische Relais sind elektronische Schalter, die über einen optischen Kanal gesteuert werden. Ihre Hauptvorteile sind die galvanische Trennung zwischen Steuerstromkreis und Schaltelement sowie das Fehlen mechanischer Kontakte. Im Steuerkreis optoelektronischer Relais werden Sendedioden und als Schaltelement Photothyristoren, Fototransistoren oder Feldeffekttransistoren eingesetzt. Im letzteren Fall werden im Spannungserzeugungsmodus arbeitende Fotodioden zur Steuerung von Transistoren verwendet.

Da optoelektronische Relais nicht immer verfügbar sind und die Industrie manchmal keine ähnlichen Geräte mit den erforderlichen Parametern herstellt, sind ihre Analoga auf diskreten Elementen für Funkamateure interessant. Ein solches Analogon kann auf der Grundlage leistungsstarker Feldeffekt-Schalttransistoren von International Rectifier („Leistungsstarke Feldeffekt-Schalttransistoren von International Rectifier“ in Radio, 2001, Nr. 5, S. 45) und IR-emittierenden Dioden hergestellt werden. unter Ausnutzung der Eigenschaft ihrer Reversibilität. Das Diagramm des optoelektronischen Relais und seiner Aktivierung zur Steuerung der Last in einem 220-V-Netz ist in Abb. dargestellt. 1.

optoelektronisches Relais

Zur Ansteuerung eines Hochleistungs-Schaltfeldeffekttransistors ist eine sehr geringe statische Signalleistung erforderlich. Um den im Diagramm gezeigten Transistor zu öffnen, reicht es aus, an sein Gate eine Steuerspannung im Bereich von 4,5 bis 10 V anzulegen. In diesem Fall sinkt der Widerstand seines Kanals auf 0,85 Ohm. Die zum Öffnen des Transistors erforderliche Spannung wird von IR-Emissionsdioden BL1 – BL5 erzeugt, die im Fotodiodenmodus arbeiten. Die Sendedioden B11–B15 liegen genau gegenüber den Fotodioden BL1–BL5. Sendedioden und Widerstand R1 bilden den Steuerkreis. Wenn Strom durch den Steuerkreis fließt, trifft IR-Strahlung auf die Fotodioden, die erzeugte Spannung geht an das Gate des Feldeffekttransistors und dieser öffnet. Um die Last an das Netzwerk anzuschließen, ist es daher erforderlich, Spannung an den Steuerkreis anzulegen.

Die Anzahl der Fotodioden hängt von der Gate-Spannung ab, bei der der Feldeffekttransistor einschaltet. Da bei Beleuchtung an jeder Fotodiode eine Spannung von 0,9...1 V auftritt, ist es notwendig, mindestens fünf solcher Dioden in Reihe einzuschalten. Im Steuerkreis beträgt bei einem Strom von 20...50 mA der Spannungsabfall an jeder Sendediode 1,1...1,2 V, daher muss bei fünf Dioden die Steuerspannung mehr als 6 V betragen. Abhängig von ihrem Wert und der Erforderlicher Strom durch Dioden. Berechnen Sie den Widerstandswert von Widerstand R1:

R1=(Uy-NUd)/Id,

wobei Uy die Steuerspannung ist; Ud - Spannung an der Diode; N – Anzahl der Dioden; Id ist der Strom der emittierenden Diode.

Wenn eine Reduzierung der Steuerspannung erforderlich ist, ist es zulässig, Sendedioden im Steuerkreis parallel zu schalten, Sie sollten jedoch für jede von ihnen einen eigenen Strombegrenzungswiderstand wählen.

Die meisten Teile sind auf einer Leiterplatte aus einseitig folienbeschichtetem Fiberglas auf der Seite der Leiterbahnen montiert. Die Platinenzeichnung ist in Abb. dargestellt. 2. Die Dioden werden mit einem Abstand von ca. 1 mm genau einander gegenüber platziert und nach der Justierung auf die Platine geklebt. Die Dioden sind oben mit einer lichtdichten Abschirmung aus Isoliermaterial abgedeckt. Der Transistor wird auf die Platine gelötet und der Lötbereich mit Epoxidkleber gefüllt.

optoelektronisches Relais

Es ist zulässig, im Gerät beliebige IR-Emissionsdioden mittlerer Leistung zu verwenden, die zuvor auf Funktionsfähigkeit im Generatorbetrieb geprüft werden müssen. Durch den Einsatz anderer Feldeffekttransistoren erhält man ein Relais mit den erforderlichen Parametern. Wenn Sie beispielsweise einen IRLR2905-Transistor einbauen, der eine Öffnungsspannung von 2,5 V hat, kann die Anzahl der in Reihe geschalteten Fotodioden reduziert werden. In diesem Fall beträgt der maximale Relaisstrom 30...40 A, die geschaltete Spannung sollte jedoch 55 V nicht überschreiten. Je nach Lastleistung muss der Transistor ggf. auf einem Kühlkörper platziert werden. Die Diodenbrücke VD1 muss den erforderlichen Laststrom bereitstellen.

Autor: I. Nechaev, Kursk

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