اتصال کوتاه

.

.

یکی از چالش‌های مهم و جدّی در مدارهایی که در آن‌ها به رله فرمان داده می‌شود، نوسان لرزشی آن در هنگام قطع یا وصل کنتاکت‌ها می‌باشد. به این پدیده به فرنگی Chattering و گاهی Clicking رله می‌گویند. این مشکل در مدارهای حسگر و تنظیم کننده‌ی پارامترهای محیطی مانند حسگرهای نور و ترموستات‌های دما همیشه خودنمایی می‌کند. این پدیده وقتی پیدا می‌شود که سطح دما یا نور درست در نزدیکی و یا در حال عبور از مقدار از پیش تعیین شده در مدار باشد. در این لحظه رله شروع به قطع و وصل‌های مکرّر کرده و باعث قطع و وصل سریع و مداوم مصرف کننده شود که نتیجه‌ی مستقیم آن خال‌زدن کنتاکت‌های رله و پایین‌آمدن عمر عملیاتی آن است. گذشته از این، مصرف‌کننده نیز که توسط کنتاکت‌های رله تغذیه می‌شود، در خطر آسیب دیدن قرار خواهد گرفت. چه راه حلی برای پیش‌گیری از این وضعیت وجود دارد؟ این پرسشی است که در این نوشتار به آن پرداخته خواهد شد.

.

.

تضمین عملکرد بی‌نقص کلیدگری

مداری که در بالا دیده می‌شود، یک مدار راه‌انداز (درایور Driver) است که عنصر کلیدی آن یک ترانزیستور BC548 می‌باشد. در این مدار، بوبین رله میان خط مثبت تغذیه و کلکتور ترانزیستور قرار داده شده است. هنگامی که جریان راه‌اندازی (سیگنال ورودی) از مقاومت یک کیلواهمی گذر کرده و به پایه‌ی بیس ترانزیستور می‌رسد، ترانزیستور به حالت هدایت می‌رود و جریان در رله برقرار می‌گردد، و رله می‌گیرد. با افزودن یک خازن الکترولیت پرظرفیت 470 میکروفارادی روی پایه‌ی بیس ترانزیستور راه‌انداز رله، تاخیری کوتاه ایجاد می‌شود تا سیگنال ورودی ابتدا به اندازه‌ی کافی فرصت برای پایداری پیدا کند که بتواند با اقتدار به ترانزیستور فرمان دهد و فقط پس از آن است که ترانزیستور به حالت هدایت کامل خواهد رفت. در مرحله‌ی بعد، هنگامی که سیگنال ورودی قطع می‌شود، ترانزیستور وارد یک روند ناپایدار قطع شدن نمی‌شود، بلکه ترانزیستور اندک زمانی بیش‌تر هادی باقی می‌ماند تا بار ذخیره شده در این خازن الکترولیت کامل تخلیه شود. این امر باعث می‌شود که از لرزش رله جلوگیری شود و یک عملکرد کلیدگری تمیز و بی‌نقص حاصل می‌گردد.

موازی با بوبین رله یک خازن الکترولیت 470 میکروفارادی دیگر قرار داده شده که حتی در صورت ضعف لحظه‌ای منبع تغذیه از تامین جریان کافی و افت در میزان تامین جریان برای مدار، یکنواختی و پایداری جریان گذرنده از بوبین رله را ابقا می‌کند.

سیگنال ورودی یا همان سیگنال فرمان معمولاً دارای ولتاژی در بازه‌ی 3 تا 12 ولت و یا کم و بیش در همین حدود است. تنها نکته که باید به خاطر سپرد این است که جریان بیس ترانزیستور باید در حدود 5 تا 10% جریان کلکتور آن باشد. نتیجه این که مقدار اهمی مقاومت یک کیلو در این مدار به مقاومت اهمی بوبین رله و جریان دیود نوری (اگر استفاده شود) ارتباط دارد. با فرض این که مقاومت اهمی بوبین رله 220 اهم و ولتاژ تغذیه 12 ولت و ولتاژ کلکتور-امیتر ترانزیستور در حالت هدایت یک ولت باشد، 11 ولت روی بوبین رله افت خواهد کرد که متناظر با عبور جریانی برابر 50 میلی‌آمپر  (جریان کلکتور) است. بنابراین، برای جریان بیس باید چیزی در حدود 5/2 تا 5 میلی‌آمپر در نظر گرفت. اگر ولتاژ سیگنال فرمان را متوسط 7 ولت و افت ولتاژ در مسیر بیس-امیتر ترانزیستور را 650 میلی‌ولت در نظر بگیریم، مقدار اهمی مقاومت بیس عددی در فاصله‌ی 635 تا 1270 اهم خواهد بود که قرار دادن یک مقاومت یک کیلواهمی برای آن، انتخاب خوبی خواهد بود.

مدار سری شامل دیود نوری و مقاومت یک کیلواهمی هیچ وظیفه‌ای جز نمایش بصری وضعیت رله ندارد و به کاربر نشان می‌دهد که آیا رله در حال کار است یا بیکاری. استفاده از این مدار کاملاً دلخواه است.

.

حفاظت از افزاره‌های مدار

بوبین رله یک «بار القایی» است که قطع سریع جریان گذرنده از آن، پالس‌های ولتاژی بسیار بزرگی در جهت معکوس ایجاد می‌کند که می‌توانند به راحتی ساختار بلوری ترانزیستور را تخریب کرده و آن را غیر قابل استفاده کنند. به عبارت ساده‌تر: این پالس‌ها که تا چند صد ولت بزرگ هستند باعث سوختن ترانزیستور می‌شوند. بنابراین لازم است یک مسیر اضافی برای عبور این پالس‌ها در نظر گرفت. این مسیر با موازی بستن یک دیود یکسوساز با بوبین رله ایجاد می‌شود. به این دیود نام «دیود هرزگرد» که مترادف واژه‌ی فرنگی Flywheel است، نهاده‌اند. این دیود گاهی «دیود اسنابر» (Snubber) یا دیود Flyback  هم خوانده می‌شود. این دیود می‌تواند از نوع دیودهای رکتیفایر یا یکسوساز معمولی مانند 1N4007 و یا دیودهای سیگنال مانند 1N4148 انتخاب شود. گاهی از یک دیود زینر با ولتاژ شکست تقریباً 3 برابر ولتاژ منبع تغذیه نیز در این محل استفاده می‌شود (در این مدار مثلاً یک زینر 30 ولت).

.

.

مطالب مرتبط:

چند کلمه در مورد رله‌ها و روش‌های افزون کردن عمر آن

نمایش وضعیت کارکرد رله

مدارهایی برای تبدیل کردن رله‌ی معمولی به رله‌ی بی‌استابل

طراحی اسنابر برای حفاظت از مدارهای الکترونیک قدرت – بخش 1

.

.

.