Dioda zabezpieczająca. Przekaźniki dla początkujących cz. 3
W poprzedniej części pisałem o zjawisku przepięć pojawiających się na cewce przekaźnika gdy gwałtownie uniemożliwi się przepływ przez nią prądu. Takie przepięcia mogą mieć bardzo przykre konsekwencje takie jak emisja zakłóceń czy zniszczenie elementów sterujących cewką. Na szczęście istnieje prosta metoda ich redukcji. Z pomocą przychodzi nam tutaj zwykła półprzewodnikowa dioda zabezpieczająca.
Zjawisko przepięć
O tym na czym polega zjawisko przepięć i dlaczego się pojawia pisałem dużo w poprzednim wpisie. Jeżeli chcesz zobaczyć przykład tego jak przepięcia powodują emisję zakłóceń w pobliskich obwodach elektrycznych to zapraszam do obejrzenia kolejnego filmu:
Dioda zabezpieczająca
Aby nie dopuścić do pojawienia się przepięć do cewki przekaźnika dołącza się równolegle diodę półprzewodnikową. Przykładowy schemat takiego rozwiązania możesz znaleźć na rys. 1.
Przebieg napięć i prądów w obwodzie obliczony przy pomocy programu LTSpice znajdziesz na rys. 2.
Jak działa ten układ? W momencie, w którym odłączamy napięcie sterujące bazą tranzystora (niebieska linia) prąd nie może dłużej przez ten tranzystor płynąć. Odcięcie tranzystora następuje bardzo szybko co spowodowałoby pojawienie się przepięcia na cewce.
Ale gdy napięcie w punkcie połączenia diody, cewki i tranzystora osiągnie wartość ok. 13 V (zielona linia) dioda D1, która normalnie jest zatkana – zaczyna przewodzić i prąd cewki może dalej płynąć przez tę diodę.
Energia zgromadzona w cewce może teraz powoli być oddawana z jednej strony do diody, a z drugiej wytracana na rezystancji cewki. w przypadku układu z rys. 1 po upływie ok. 0.5 ms od przełączenia prąd spada do zera i układ przechodzi w stan spoczynku.
Jak dobrać diodę?
Po pierwsze dioda musi chociaż przez krótką chwilę wytrzymać cały prąd płynący przez cewkę. W naszym przykładzie jest to ok. 230 mA. Zwróć uwagę, że producenci podają zwykle maksymalny ciągły prąd diody i maksymalny prąd i impulsie. Nas interesuje tutaj ta druga wartość, która jest zwykle dużo większa.
Po drugie dioda musi być w stanie włączyć się dość szybko. Należy więc raczej używać tzw. diod przełączających (np. 1N4148) niż zwykłych diod prostownicznych (np. 1N4001). Swoją drogą to co się dzieje z diodami podczas ich nagłego przełączania to temat sam w sobie nadający się na osobny wpis.
Oczywiście ponownie odsyłam Cię też do naszej infografiki o projektowaniu układów sterowania przekaźnikami: https://intertechacademy.pl/download/2045/
Kilka słów na koniec
Pamiętaj, że sterowanie przekaźnikiem to nie jedyna sytuacja, w której dochodzi do nagłego wyłączania prądu płynącego przez elementy indukcyjne. Innym przykładem jest np. sterowanie silnikami elektrycznymi (ostatnio pisałem trochę o tego typu silnikach). W tego typu układach też należy stosować diody zabezpieczające.
To wszystko jeżeli chodzi o diody zabezpieczające. Do samych przekaźników jeszcze pewnie wrócimy bo temat jest daleki od wyczerpania.
