Quizás incluso una persona alejada de la electrónica haya escuchado que existe un elemento como un relé. El relé electromagnético más simple contiene un electroimán; cuando se le aplica voltaje, otros dos contactos se cierran. Con la ayuda de un relé, podemos conmutar una carga bastante potente, aplicando o viceversa, quitando voltaje de los contactos de control. Los más extendidos son los relés controlados desde 12 voltios. También existen relés para tensiones de 3, 5, 24 voltios.
Sin embargo, es posible cambiar una carga potente no solo con la ayuda de un relé. Recientemente, los transistores de efecto de campo de alta potencia se han generalizado. Uno de sus objetivos principales es operar en modo clave, es decir. el transistor está cerrado o completamente abierto cuando la resistencia de la unión Drenaje-Fuente es prácticamente cero. Puede abrir un transistor de efecto de campo aplicando voltaje a la puerta en relación con su fuente. Puede comparar el funcionamiento de un interruptor en un transistor de efecto de campo con el funcionamiento de un relé: se aplica voltaje a la puerta, el transistor se abre y el circuito se cierra. Se eliminó el voltaje de la puerta: se abrió el circuito y se desenergizó la carga.
En este caso, un interruptor de transistor de efecto de campo tiene algunas ventajas sobre un relé, como por ejemplo:
- Gran durabilidad. Muy a menudo, los relés fallan debido a la presencia de piezas mecánicamente móviles, pero un transistor en las condiciones de funcionamiento adecuadas tiene una vida útil mucho más larga.
- Económico. El devanado del relé consume corriente, a veces bastante significativa. La puerta del transistor consume corriente solo cuando se le aplica voltaje, luego prácticamente no consume corriente.
- No hay clics al cambiar.
Esquema
El circuito de conmutación para el transistor de efecto de campo se presenta a continuación:
La resistencia R1 que contiene es limitadora de corriente; es necesaria para reducir la corriente consumida por la puerta en el momento de abrirse; sin ella, el transistor puede fallar. El valor de esta resistencia se puede cambiar fácilmente dentro de un amplio rango, de 10 a 100 Ohmios, esto no afectará el funcionamiento del circuito.
La resistencia R2 atrae la puerta hacia la fuente, igualando así sus potenciales cuando no se aplica voltaje a la puerta. Sin él, la puerta permanecerá “suspendida en el aire” y no se puede garantizar que el transistor se cierre. El valor de esta resistencia también se puede cambiar dentro de un amplio rango, de 1 a 10 kOhm.
El transistor T1 es un transistor de efecto de campo de canal N. Debe seleccionarse en función de la potencia consumida por la carga y el valor de la tensión de control. Si es inferior a 7 voltios, se debe utilizar el llamado transistor de efecto de campo "lógico", que se abre de manera confiable a partir de un voltaje de 3,3 a 5 voltios. Se pueden encontrar en las placas base de las computadoras. Si el voltaje de control está en el rango de 7 a 15 voltios, puede tomar un transistor de efecto de campo "normal", por ejemplo, IRF630, IRF730, IRF540 o cualquier otro similar.En este caso, se debe prestar atención a una característica como la resistencia del canal abierto. Los transistores no son ideales, e incluso en estado abierto, la resistencia de la unión Drain-Source no es cero. En la mayoría de los casos, asciende a centésimas de ohmio, lo que no es nada crítico cuando se conmuta una carga de baja potencia, pero es muy significativo con corrientes altas. Por lo tanto, para reducir la caída de voltaje a través del transistor y, en consecuencia, reducir su calentamiento, es necesario elegir un transistor con la resistencia de canal abierto más baja.
“N” en el diagrama – cualquier carga.
La desventaja de un interruptor de transistor es que sólo puede funcionar en circuitos de CC, porque la corriente fluye sólo del drenaje a la fuente.
Hacer un interruptor de transistor de efecto de campo
Es posible ensamblar un circuito tan simple mediante montaje en superficie, pero decidí hacer una placa de circuito impreso en miniatura utilizando tecnología de hierro láser (LUT). El procedimiento es el siguiente:
1) Recortar un trozo de PCB que se ajuste a las dimensiones del diseño de la placa de circuito impreso, limpiarlo con papel de lija fino y desengrasarlo con alcohol o disolvente.
2) Imprimimos el diseño de la placa de circuito impreso en papel especial de transferencia térmica. Puede utilizar papel de revista brillante o papel de calco. La densidad del tóner de la impresora debe establecerse al máximo.
3) Transfiera el diseño del papel a la textolita con una plancha. En este caso, debe asegurarse de que el papel con el diseño no se mueva en relación con la textolita. El tiempo de calentamiento depende de la temperatura de la plancha y oscila entre 30 y 90 segundos.
4) Como resultado, aparece una imagen especular de las pistas en la PCB. Si el tóner no se adhiere bien a la futura placa en algunos lugares, puedes corregir los defectos con esmalte de uñas de mujer.
5) A continuación, colocamos la textolita a grabar.Hay muchas formas de preparar una solución de grabado. Yo uso una mezcla de ácido cítrico, sal y peróxido de hidrógeno.
Después del grabado, el tablero adquiere esta forma:
6) Luego debe quitar el tóner de la PCB; la forma más sencilla de hacerlo es con quitaesmalte. Puedes usar acetona y otros solventes similares; yo usé solvente de petróleo.
La placa está lista para soldarle las piezas. Sólo necesitas dos resistencias y un transistor.
La placa tiene dos contactos para suministrar voltaje de control, dos contactos para conectar la fuente que alimenta la carga y dos contactos para conectar la carga misma. La placa con piezas soldadas se ve así:
Como carga para probar el funcionamiento del circuito, tomé dos potentes resistencias de 100 ohmios conectadas en paralelo.
Planeo usar el dispositivo junto con un sensor de humedad (placa al fondo). Es a partir de aquí que se suministra una tensión de control de 12 voltios al circuito clave. Las pruebas han demostrado que el interruptor del transistor funciona perfectamente y suministra voltaje a la carga. La caída de voltaje en el transistor fue de 0,07 voltios, lo que en este caso no es nada crítico. El transistor no se calienta incluso con el funcionamiento constante del circuito. ¡Feliz construcción!
