- Порой возникает необходимость в выключении тех или иных электронных устройств через определенный промежуток времени в автоматическом режиме. К примеру, всем известный электронный мультиметр типа DT830 (самая простая модель тестера) не имеет внутри себя автоматического выключения. И когда забываешь после измерений его выключать, то к следующему измерению его батарейка уже успевает полностью разрядится. Естественно, это нуждается в доработке. В более дорогостоящих мультиметрах такая функция имеется, и если тестером не пользуешься несколько минут, то он автоматически выключается. Вот эту схему, что я предлагаю на Ваше рассмотрение, как раз и можно использовать для подобных случаев. И как видно сама схема автоматического выключения электрической нагрузки через заданное время очень проста.
Ну, а для новичков поясню сам принцип действия этой схемы. Итак, по сути эта схема является схемой самого обычного реле времени, только роль реле тут выполняет полевой транзистор n-типа, с индуцируемым каналом. Как известно, полевые транзисторы подобного типа имеют три вывода – затвор, исток и сток. Канал сток-исток является силовым, через который протекает основной ток относительно большой величины.
И в изначальном состоянии, когда между управляющим каналом затвор-исток нет нужного напряжения, этот полевой транзистор закрыт. В таком состоянии его силовой переход имеет бесконечно большое сопротивление. Но как только мы подадим на управляющий канал затвор-исток нужное напряжение, то силовой канал откроется. Именно у этого транзистора (BS170), что стоит в схеме, сопротивление канала сток-исток в полностью открытом состоянии равно 5 Ом. Что для небольших нагрузок является крайне незначительным сопротивлением.
Основные характеристики полевого транзистора BS170:
» тип проводимости – n-канальный;
» максимальный ток сток-исток – до 0,5 А;
» максимальная рассеиваемая мощность – 0,83 Вт;
» пороговое напряжение открытия транзистора – 3 В;
» максимальное напряжение между сток-исток – до 60 В;
» максимальное напряжение между затвор-исток – до 20 В;
» сопротивление канала сток-исток в открытом состоянии – 5 Ом;
» максимальная температура канала – 150 °C;
Итак, на вход схемы автоматического отключения нагрузки подается постоянное напряжение от источника питания (к примеру 9 вольтовой батарейки). Плюс с входа сразу идет на выход схемы. А вот минус входа проходит через силовой переход сток-исток полевого транзистора, который в изначально состоянии полностью закрыт и не проводит через себя ток. То есть, изначально на выходе схемы отсутствует напряжение для питания нагрузки. Чтобы транзистор открылся, мы должны на его затвор подать положительный потенциал, а на исток отрицательный. Причем, стоит заметить, что напряжение порога открытия полевого транзистора (около 3-4 вольт) больше чем у биполярного транзистора (0,6 вольт).
Минус сразу подается на исток от источника питания, а вот плюс проходит через нормально разомкнутый выключатель B1. Параллельно управляющему переходу транзистора стоят электролитический конденсатор и подстроечный (или можно взять переменный) резистор.
Когда мы кратковременно нажимаем переключатель B1, то полюс от источника питания поступает на затвор полевика и открывает его. При этом также происходит быстрая зарядка емкости конденсатора C1. И когда уже кнопка B1 отпущена, и через нее плюс не подается на затвор, то транзистор остается открытым из-за наличия электрического заряда на конденсаторе. Ну, а чтобы был эффект реле времени в данной схеме, то есть произошло закрытие полевого транзистора через определенное время, параллельно конденсатору стоит сопротивление, которое с некоторой скоростью разряжает его. И чем меньше будет сопротивление R1, тем быстрее разрядится конденсатор и закроется полевой транзистор.
В итоге работа схемы такова. Изначально на выходе схемы напряжения питания нагрузки отсутствует. Мы кратковременно нажимает переключатель B1. Конденсатор заряжается, а транзистор открывается, на выходе схемы появляется напряжение питания нагрузки. Поскольку резистор разряжает конденсатор, то спустя определенное время, когда величина напряжения на конденсаторе достигнет порогового уровня закрытия полевого транзистора VT1 (а это 3 вольта), то транзистор закроется и на выходе схемы пропадет напряжение питания нагрузки. Вот такая простая работа у данной схемы. Причем стоит заметить, что время ожидания схемы перед закрытием полевика зависит как от резистора, так и от емкости конденсатора. Чем больше будет емкость конденсатора C1 и сопротивление резистора R1, тем это время будет больше. Само же время может быть от нуля до очень много (часы, а то и больше).
Эта схема реле времени на полевом транзисторе может работать с нагрузками, у которых ток потребления до пол ампера (0,5 А). Поскольку такой максимальный ток имеет силовой переход полевого транзистора.
Если этого тока Вам будет мало, то просто стоит в схему поставить другой полевой транзистор подобного типа с нужной величиной максимального тока силового перехода полевика. Естественно, при выборе обращайте внимание на сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии. По возможности его сопротивление должно быть как можно меньше. Это положительно повлияет на экономию электроэнергии и уменьшит нагрев транзистора при его работе.
Помимо этого учтите, что обычно у полевых транзисторов подобного типа максимальное напряжение перехода затвор-исток около 20 вольт. Это значит, что напряжение питания на входе схемы не должно превышать этого значения, поскольку в противном случае полевик попросту выйдет из строя. Если все же имеется такая необходимость в напряжении более 20 вольт, то параллельно переходу затвор-исток нужно поставить стабилитрон, который будет ограничивать напряжение на управляющих выводах полевика, что защитит его от выхода из строя. Ну, и конденсатор C1 должен быть рассчитан на напряжение чуть более, чем напряжение на входе схемы. Иначе, он также может испортится.
Естественно, данную схему автоматического выключения электронной нагрузки через заданное время можно использовать не только для мультиметров. Как я сказал вначале, это аналого схемы обычного реле времени, только вместо реле тут стоит полевой транзистор. Так что схема может работать с любыми электрическими, электронными нагрузками постоянного тока, которые нуждаются в автоматическом отключении через нужный интервал времени.
Видео по теме данной статьи (как сделать автоматическое выключение электронного устройства через заданное время, простая схема на одном полевом транзисторе) можно посмотреть тут - https://dzen.ru/video/watch/60faa81f901eba1b17aeb6cd .
