Galbūt net nuo elektronikos nutolęs žmogus yra girdėjęs, kad yra toks elementas kaip relė. Paprasčiausioje elektromagnetinėje relėje yra elektromagnetas, į kurį įjungus įtampą, užsidaro du kiti kontaktai. Relės pagalba galime perjungti gana galingą apkrovą, taikydami arba atvirkščiai, nuimdami įtampą nuo valdymo kontaktų. Labiausiai paplitusios yra relės, valdomos nuo 12 voltų. Taip pat yra relės, skirtos 3, 5, 24 voltų įtampai.
Tačiau galingą apkrovą galite perjungti ne tik relės pagalba. Pastaruoju metu plačiai paplito didelės galios lauko tranzistoriai. Vienas iš pagrindinių jų tikslų – veikti klavišiniu režimu, t.y. tranzistorius yra uždarytas arba visiškai atidarytas, kai drenažo šaltinio jungties varža praktiškai lygi nuliui. Lauko tranzistorių galite atidaryti įjungdami įtampą vartams, palyginti su jo šaltiniu. Lauko tranzistoriaus jungiklio veikimą galite palyginti su relės veikimu – vartams tiekiama įtampa, tranzistorius atsidaro, o grandinė užsidaro. Nuo vartų buvo nuimta įtampa – atidaryta grandinė, išjungta apkrova.
Šiuo atveju lauko efekto tranzistoriaus jungiklis turi tam tikrų pranašumų, palyginti su rele, pavyzdžiui:
- Puikus patvarumas. Gana dažnai relės sugenda dėl mechaniškai judančių dalių, tačiau tinkamomis eksploatavimo sąlygomis tranzistorius tarnauja daug ilgiau.
- Ekonomiškas. Relės apvija sunaudoja srovę, kartais gana didelę. Tranzistoriaus vartai sunaudoja srovę tik tada, kai į jį patenka įtampa, tada jis praktiškai nenaudoja srovės.
- Perjungiant nėra paspaudimų.
Schema
Lauko efekto tranzistoriaus jungiklio grandinė pateikta žemiau:
Jame esantis rezistorius R1 yra ribojantis srovę, jis reikalingas norint sumažinti vartų sunaudotą srovę atidarymo momentu, be jo tranzistorius gali sugesti. Šio rezistoriaus vertę galima lengvai pakeisti plačiame diapazone, nuo 10 iki 100 omų, tai neturės įtakos grandinės veikimui.
Rezistorius R2 traukia vartus į šaltinį, taip išlygindamas jų potencialą, kai į vartus neteikiama įtampa. Be jo vartai liks „kaboti ore“ ir negali būti garantuotas, kad tranzistorius užsidarys. Šio rezistoriaus vertę taip pat galima keisti plačiame diapazone - nuo 1 iki 10 kOhm.
Tranzistorius T1 yra N kanalo lauko tranzistorius. Jis turi būti parenkamas pagal apkrovos sunaudotą galią ir valdymo įtampos vertę. Jei jis yra mažesnis nei 7 voltai, turėtumėte paimti vadinamąjį „loginį“ lauko tranzistorių, kuris patikimai atsidaro nuo 3,3–5 voltų įtampos. Juos galima rasti kompiuterių pagrindinėse plokštėse. Jei valdymo įtampa yra 7–15 voltų diapazone, galite paimti „įprastą“ lauko tranzistorių, pavyzdžiui, IRF630, IRF730, IRF540 ar kitus panašius.Tokiu atveju turėtumėte atkreipti dėmesį į tokią charakteristiką kaip atviro kanalo pasipriešinimas. Tranzistoriai nėra idealūs ir net atviroje būsenoje „Drain-Source“ jungties varža nėra lygi nuliui. Dažniausiai tai siekia šimtąsias omų dalis, o tai visai nėra kritiška perjungiant mažos galios apkrovą, tačiau yra labai reikšminga esant didelėms srovėms. Todėl, norint sumažinti tranzistoriaus įtampos kritimą ir atitinkamai sumažinti jo kaitinimą, reikia pasirinkti tranzistorių, kurio atvirojo kanalo varža yra mažiausia.
„N“ diagramoje – bet kokia apkrova.
Tranzistoriaus jungiklio trūkumas yra tas, kad jis gali veikti tik nuolatinės srovės grandinėse, nes srovė teka tik iš Drenažo į šaltinį.
Lauko efekto tranzistoriaus jungiklio gamyba
Galima surinkti tokią paprastą grandinę naudojant paviršinį montavimą, bet aš nusprendžiau pagaminti miniatiūrinę spausdintinę plokštę, naudojant lazerio ir geležies technologiją (LUT). Procedūra yra tokia:
1) Iškirpkite PCB gabalėlį, atitinkantį spausdintinės plokštės dizaino matmenis, nuvalykite jį smulkiu švitriniu popieriumi ir nuriebalinkite alkoholiu arba tirpikliu.
2) Spausdintinės plokštės dizainą atspausdiname ant specialaus terminio perdavimo popieriaus. Galite naudoti blizgų žurnalinį popierių arba atsekamąjį popierių. Spausdintuvo dažų tankis turi būti nustatytas kaip didžiausias.
3) Lygintuvu perkelkite dizainą iš popieriaus į tekstolitą. Tokiu atveju turėtumėte užtikrinti, kad popierius su dizainu nejudėtų tekstolito atžvilgiu. Kaitinimo laikas priklauso nuo lygintuvo temperatūros ir svyruoja nuo 30 iki 90 sekundžių.
4) Dėl to ant PCB atsiranda veidrodinis takelių vaizdas. Jei kai kuriose vietose tonikas blogai prilimpa prie būsimos lentos, trūkumus galite ištaisyti naudodami moterišką nagų laką.
5) Toliau dedame išgraviruotą tekstolitą.Yra daug būdų, kaip pasigaminti ėsdinimo tirpalą, aš naudoju citrinos rūgšties, druskos ir vandenilio peroksido mišinį.
Po ėsdinimo lenta įgauna tokią formą:
6) Tada reikia nuimti toniką nuo PCB, lengviausias būdas tai padaryti su nagų lako valikliu. Galite naudoti acetoną ir kitus panašius tirpiklius; aš naudojau naftos tirpiklį.
Plokštė paruošta, kad į ją būtų galima lituoti dalis. Jums reikia tik dviejų rezistorių ir tranzistoriaus.
Plokštėje yra du kontaktai valdymo įtampai tiekti, du kontaktai, skirti prijungti apkrovos maitinimo šaltinį, ir du kontaktai pačiai apkrovai prijungti. Plokštė su lituotomis dalimis atrodo taip:
Kaip apkrovą grandinės veikimui patikrinti paėmiau du lygiagrečiai sujungtus galingus 100 omų rezistorius.
Įrenginį planuoju naudoti kartu su drėgmės jutikliu (plokštė fone). Būtent iš to į rakto grandinę tiekiama 12 voltų valdymo įtampa. Bandymai parodė, kad tranzistoriaus jungiklis veikia puikiai, tiekdamas įtampą apkrovai. Įtampos kritimas tranzistorius buvo 0,07 volto, o tai šiuo atveju nėra labai svarbi. Tranzistorius neįkaista net ir nuolat veikiant grandinei. Laimingos statybos!
