Isnin, 30 Mei 2011

LITAR PEMACU TRANSISTOR, LED, RELAY, MOTOR

Kebanyakkan IC-IC logik mahupun microcontroller mempunyai signal keluaran (sink and source current)  yang sangat terhad untuk memacu terus alatan seperti jumlah LED yang banyak, bulb, relay, motor dan sebagainya. Masalah ini boleh diatasi dengan menggunakan litar luaran tambahan yang bertindak sebagai pemacu atau litar driver dan boleh menggunakan keupayaan voltage yang lebih tinggi daripada logic voltage 5 volt yang biasa. Litar-litar driver ini boleh jadi ringkas atau lebih rumit. Di bawah menunjukkan beberapa contoh litar driver yang biasa digunakan,
1. Litar driver LED,
Nilai perintang kepada R2 boleh ditentukan sebagai;

      R2 =(VCC – VLED – Vce,sat(Q1) ) /  IF
  
Dimana VLED adalah voltage bagi LED tersebut anggaran 2 volt atau melihat kepada datasheet komponen tersebut, Vce,sat adalah transistor saturation voltage kira-kira 0.2 volt bagi low power transistor dan 1 volt atau lebih sedikit bagi high power transistor, lihat datasheet. IF adalah forward current bagi LED, biasanya selamat digunakan pada 10 mA atau boleh merujuk kepada limit di dalam datasheet untuk current yang lebih tinggi. Pemilihan transistor jenis switching dan mempunyai rating VCE sekurang-kurangnya 2 kali VCC, IC lebih tinggi daripada ICmax = VCC/R2 dan power disippation PDQ1 hendak nya lebih tinggi daripada VCE x ICmax, supaya boleh bertahan apabila LED rosak atau short.

Seterusnya nilai bagi perintang R1 boleh ditentukan sebagai;
                   R1 = Vin – 1 / n (IF / β(min)) 

Dimana n adalah pendarab iaitu anggaran 2 hingga 10 kali dan cukup untuk saturatekan Q1, Vin adalah signal keluaran logik high dari litar IC dan β(min) adalah minimum beta (hFE) value Q1.





Terdapat juga jenis pemacu transistor yang lebih mudah dibuat di dalam bentuk IC, seperti siri ULN2001 hingga ULN2004 (gambar di bawah) yang dipanggil driver. Ianya boleh digunakan sebagai pemacu untuk litar LED, dan sebagainya yang difikirkan sesuai, anda boleh rujuk kepada datasheet nya.


2. Pemacu Relay.

Relay secara asasnya adalah suatu peranti suis mekanikal elektromagnetik dan dalam bahasa melayunya dipanggil geganti. Fungsi relay yang biasa digunakan adalah untuk mengaktif bahagian lain litar secara berasingan (isolated), dimana suatu magnetic solenoid digunakan untuk menarik dan mencantumkan suis plate di dalam bahagian relay tersebut. 
                                   Gambar binaan dalam suatu relay

Jenis suis yang digunakan di dalam relay samada jenis SPST atau SPDT dan mempunyai jumlah saluran (channel) mungkin lebih dari satu. Contoh simbol relay seperti rajah 1 di bawah.
                                                         Rajah 1
Mengikut rajah 1 (a) SPST dan (b) SPDT masing-masing adalah simbol relay yang biasa dan (c), (d) dan (e) adalah simbol altenatif yang boleh juga digunakan untuk fungsi yang sama. Tanda com adalah terminal sepunya (common), NO adalah terminal selalu terbuka (normaly open) dan NC adalah terminal selalu tertutup (normaly closed), tetapi sebaliknya akan bertukar arah apabila relay tersebut mula diaktifkan yang merujuk kepada terminal com. Kebaikan menggunakan relay dimana suatu signal yang besar dan bahaya (seperti AC voltage) boleh dikawal oleh suatu signal yang lebih kecil, cuma sedikit keburukkan relay mempunyai sedikit kelewatan masa atau delay time, ada sparking, agak berat, memerlukan ruang yang besar dan bising (klik, klok, ketak).
Terdapat dua jenis mekanikal relay iaitu jenis DC dan AC yang merujuk kepada punca gegelungnya (coil terminal). Relay boleh didapati di dalam pelbagai jenama yang popular seperti Omron, Tyco, Nec, Finder, dan sebagainya dari saiz yang kecil hinggalah yang lebih besar bergantung kepada kemampuan dan kegunaan relay tersebut di dalam sesuatu litar. Kita boleh menggunakan relay mengikut limit rating voltage, current  dan ciri-ciri yang sesuai untuknya. Berbalik kepada pemacu relay (relay driver) dimana litarnya boleh rekabentuk melihat kepada rajah 2. 
                                                              Rajah 2
Diberi dua jenis litar disini iaitu (a) menggunakan satu transistor sahaja sebagai pemacu dan (b) jenis penyambungan "darlington" boleh digunakan untuk mengaktifkan relay yang memerlukan jumlah arus gegelung relay yang lebih tinggi. Diode disambung diantara dua terminal relay adalah sebagai diode perendam (damper diode) untuk menyerap voltage tinggi (back-EMF) daripada gegelung relay dan menyelamatkan transistor pemacu dari mengalami kerosakkan. Diode mestilah dipasang dalam kedudukan pincang terbalik (reverse bias) mengikut kepada arah pengaliran arus litar. Pilihan diode dengan ciri PIV yang lebih tinggi sangat sesuai digunakan seperti 1N4007 sebagai contoh.


Rekabentuk ini akan dimulakan terlebih dahulu dengan memeriksa nilai rintangan gegelung atau coil relay tersebut samada melihat di dalam datasheet peranti tersebut atau lebih mudah dengan menyukat jumlah rintangan gegelung relay tersebut menggunakan multimeter (ohmmeter) pada dua terminalnya dan kemudian tentukan arus maximumnya dengan ohm law sebagai nisbah voltage relay kepada rintangan gegelung relay iaitu;


                    IR = VR/RR =  ICmax(Q1) 


Ini bermakna arus relay (IR) adalah bersamaan kepada arus maksimum collector pada transistor Q1.

Seterusnya perintang R1 pula boleh ditentukan sebagai; 


        R1 = ((Vin) – VBE(Q1)) βmin(Q1) ) / n . ICmax(Q1) 
 
Dimana Vin adalah logik input voltage biasanya +5V dan n adalah pendarab diantara 2 hingga 10 boleh dicuba guna untuk saturatekan transistor.


Di dalam litar tersebut katakan menggunakan relay 12 volt dengan rintangan gegelung atau coilnya 120 ohm, dan dengan hukum ohm akan menghasilkan arus relay 100 mA.


Maka kita anggap IC(maxQ1) = 100 mA
Tambah 50% lagi untuk ketahanan.

Menunjukkan rating transistor yang dicari bagi Q1 adalah;


IC(max)  ≥ IC max(Q1)  × 1.5

          = 100 mA × 1.5

          ≥ 150 mA.


Seterusnya nilai perintang R1 boleh ditentukan dengan kiraan berikut;





R1 = ((Vin – VBE(Q1)) βmin(Q1) ) / n . ICmax(Q1)

      = (5 – 0.65)100 / ( 2 × 100 mA)

      = 2.1 kΩ


Gunakan 2.2 kΩ yang hampir sebagai perintang R1.

Tentukan pula power dissipation Q1 sebagai;

PDQ4 =  ICmax(Q1) . Vce,sat(Q1)                             

        = 100 mA × 0.2 Volt

       = 20 mWatt. 

Dan disini 2N3904 (lihat datasheet) boleh digunakan mengikut syarat limit yang dikira tadi dan transistor ini juga sangat mudah di dapati dipasaran.

Bagi litar pemacu relay (b) nilai R1 boleh ditentukan sebagai:

R1 = ((Vin) – VBE(Q1) - VBE(Q2)) βmin(Q1xQ2) ) / n . ICmax(Q2) 
                             Gambar DC relay

Anda mungkin akan terjumpa lain-lain jenis relay seperti  read relay, mercury read relay, solid-state relay (semiconductor), dan contactor relay. Semua jenis relay ini mempunyai asas kerja yang sama cuma ciri applikasi dan pembuatan sedikit berlainan.
Sekian, nanti kita sambung lagi untuk pemacu motor dan sebagainya di post yang lain.


2 ulasan:

  1. Aku rajin buat litar, ada contoh gambar skematik litar tak?

    BalasPadam
    Balasan
    1. Anda hendak litar skematik apa? cuba lihat dilaman utama saya projekelektronik4u.blogspot.com mana tahu kot ada yang berkenan.

      Padam

APA KOMEN ANDA.