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Tudo Sobre Relés (livro completo) - - parte 6


6. CIRCUITOS PRÁTICOS - DRIVERS
Chamamos de drivers os circuitos que permitem excitar relés a partir de correntes ou tensões fracas demais para fazerem isso diretamente. Estes circuitos podem ser usados para aumentar a sensibilidade de um relé, permitir a operação de relés de corrente contínua a partir de sinais alternantes, modificar o tempo de resposta, ou simplesmente responder a faixas determinadas de tensões.


6.1. Driver de 1 transistor
Este circuito permite a multiplicação por 100 da sensibilidade de um relé em termos de corrente (fig. 20).




O que temos é um seguidor de emissor, onde os valores dos resistores empregados dependem das características do relé e do transistor. Este circuito pode operar com relés tanto de 6 como de 12V para correntes de acionamento de até 100 mA. A resistência R2 deve ser 100 vezes a resistência da bobina do relé para um ganho de 50 vezes.

R1 funciona como limitador da corrente de entrada. A resistência da entrada deste circuito ficará multiplicada pelo ganho. Assim, se o relé tem uma resistência de 100 ohms em um acionamento com 6V, com este circuito, ele passará a representar uma resistência de 5 000 ohms.
Podemos usar qualquer transistor de silício de uso geral com o ganho superior a 50 e corrente de coletor máxima de 100 mA ou mais. Tipos recomendados são os BC547 e equivalentes.
Observe a utilização de um diodo de proteção em paralelo como relé. A capacidade de corrente do circuito controlado vai depender das características de contato do relé empregado.

6.2. Driver de 1 transistor PNP

As características do circuito dado a seguir são as mesmas do anterior, com a diferença que usamos um transistor PNP. Temos então uma mudança de todas as polaridades. (figura 21)
Como exemplos de transistores que podem ser usados nesta aplicação temos os seguintes: BC557, BC558, 8C559, BC177.




6.3. Driver para C.A.
Os dois circuitos anteriores podem ser usados para excitar relés a partir de sinais de correntes alternadas áudio ou RF) com a utilização de uma ponte de

diodos.
Esta ponte também permite que sinais de qualquer polaridade seja usados no disparo do relé. (figura 22)

 



O capacitor é usado no caso de sinais de áudio ou RF, enquanto que para simples disparo com inversão de polaridade ele pode ser eliminado.
O ganho também depende das características do transistor, podendo ser fixado tipicamente em 50 vezes através de R2. Podemos empregar este circuito com relés de 6 a 12V. Para tensões maiores, o transistor deve ser trocado por equivalente com tensão máxima entre coletor e emissor de pelo menos 50V.

 


6.4. Driver de alto ganho com 2 transistores NPN
O circuito apresentado a seguir tem uma sensibilidade maior ainda. Com ele podemos multiplicar por 500 a sensibilidade de um relé com tensões de trabalho de 6 a 12V ou mais. (figura 23).

Os valores dos componentes dependem das características do relé. Assim, o resistor R2 deve ser 100 vezes maior que a resistência do relé empregado, enquanto que R3 deve ter 100 vezes a resistência de R2.
Para um relé como o ML2RC1 de 65 ohms de bobina, R2 pode ser de 6k8, enquanto que R3 será de 680k.
Os transistores serão ambos 8C548 ou equivalentes, e o diodo de proteção pode ser o 1N4148 ou equivalente.
A corrente de acionamento do relé neste caso passará a ser de apenas 184 uA.

 

6.5. Driver de alto ganho com transistores PNP
O mesmo circuito anterior, na versão com transistores PNP, é mostrado na figura 24.



Os resistores são calculados de modo análogo ao caso anterior, e a sensibilidade será multiplicada por 500. Lembramos que para estes circuitos será interessante que a tensão de alimentação seja pelo menos 2V maior que a tensão de acionamento do relé, para compensar as quedas nos transistores.
A tensão de ativação dos relés nestas aplicações também fica reduzida sensivelmente: com 0,7.V aproximadamente conseguimos excitar o circuito.



6.6. Driver de alto ganho para CA
Para a ativação de um relé com ganho de sensibilidade da ordem de 500 vezes, mas com sinais alternantes ou sem polaridade definida (duas polaridades temos o circuito da fig.25

 



A ponte retificadora de entrada se encarrega de aplicar a polaridade certa nos transistores e, com isso, a ativação. Os valores dos resistores são calculados da mesma forma que nos circuitos 4 e 5, já que temos a mesma configuração básica.

O capacitor será necessário se o circuito tiver de ser acionado com sinais de áudio ou mesmo RF.
Lembramos que existe uma barreira de potencial da ordem de 0,7 V nos diodos de silício e da ordem de 0,2 V nos de germânio a ser vencida para haver a polarização dos diodos. Como temos dois diodos neste circuito, para os tipos de silício o sinal de ativação deve ter uma amplitude mínima da ordem de 1,4 V, e para os tipos de germânio u1-1ia amplitude mínima de 0,4 V. Para tensões maiores de alimentação os transistores devem ser trocados por tipos de maior VCE.
Lembramos também que neste circuito existe uma pequena queda de tensão no circuito de acionamento que deve ser compensada por maior alimentação em relação ao mínimo requerido para o disparo do relé.



6.7. Driver Darlington
A configuração mostrada na figura 26 utiliza dois transistores NPN de uso geral na configuração Darlington, com carga de coletor.

 



O ganho será dado aproximadamente pelo produto dos ganhos dos transistores, o que significa uma excelente sensibilidade.
Temos também como recurso importante para este circuito um ajuste de pré- polarização que leva o relé ao limiar do disparo, isso feito num potenciômetro de 1M.
Com isso, a sensibilidade obtida é enorme, devendo o circuito ser disparado com tensões contínuas.
Podemos empregar este circuito com relés de 6 ou 12V. Levando em conta a pequena queda de tensão que ocorre no transistor Q2 e no resistor R3 será conveniente que a tensão de alimentação seja 1 a 3V maior que a tensão necessária ao disparo do relé.
A resistência de entrada deste driver é da ordem de mega ohms, podendo o mesmo ser disparado com baixíssimas correntes. Uma ponte de diodos na entrada permite sua atuação com sinais alternantes ou sem polaridade definida. O capacitor C1 influi no
retardo ao disparo e também na filtragem de eventuais transientes que possam causar um disparo errático do relé.



6.8. Driver complementar 700mV x 50mA
O driver apresentado permite o disparo de um relé de 6 a 12V com uma corrente de apenas 50 uA e tensão de 700 mV. São usados dois transistores, um PNP e um NPN. O relé pode ser de qualquer tipo com corrente até 100 mA e tensão da mesma ordem do que a usada na alimentação. (figura 27)

 



O resistor R1 serve de limitador de corrente, e R2 determina a polarização em repouso de Q1. Com a condução de Q1, o transistor Q2 é polarizado na saturação, energizando assim a bobina do relé.
Para tensões maiores do que 15V alterações nos valores dos componentes devem ser feitas e Q2 trocado por um equivalente de maior VCE.
Uma ponte de diodos na entrada permite a ativação com sinais sem polaridade ou alternantes.


6.9. Driver complementar inverso
Na figura 28 temos o circuito equivalente ao anterior, mas com polaridade inversa.

 



As características obtidas são as mesmas, exceto pela polaridade do sinal de disparo. Enquanto o primeiro é disparado por uma tensão positiva de 700 mV este é disparado por tensões negativas.
As características obtidas são as mesmas, exceto pela polaridade do sinal de disparo. Enquanto o primeiro é disparado por uma tensão positiva de 700 mV este é disparado por tensões negativas.


6.10. Driver com operacional
Amplificadores operacionais como o 741 podem ser usados para excitar relés conforme o circuito mostrado na figura 29.

 



Para acionamento com sinais positivos damos o circuito da figura 30.




Neste circuito é feita a troca do transistor NPN por um PNP equivalente, e as relações entre os demais componentes são mantidas



6.11. Driver de potência
Este circuito, com um ganho de aproximadamente 40 vezes (corrente), permite o acionamento de relés com correntes de bobina de até 500 mA e tensões até 24V. (figura 31)




Com transistor PNP é mostrada na figura 32.



O transistor deverá ser montado em radiador de calor e o diodo é de uso geral como o 1N4148.
A tensão de disparo deve estar em torno de 0,7 V. O resistor de 470 ohms eventualmente deve ser aumentado em função da intensidade do sinal para limitação da corrente de base no transistor.



6.12. Driver com SCR
O circuito mostrado na figura 33 faz o disparo de um relé através de um SCR apresentando enorme sensibilidade. Os SCR da série 106 podem ser disparados com tensões entre 0,7 e 1V tipicamente e correntes da ordem de 200uA.

 



Deve ser observado que o SCR, após o disparo, não desliga, a não ser que a tensão entre seu ânodo e cátodo seja momentaneamente reduzida a zero. Isso pode ser conseguido com um interruptor de pressão ligado entre o ânodo e o cátodo ou então pela interrupção momentânea da corrente da fonte.

O SCR também provoca uma queda de tensão da ordem de 2V que deve ser compensada na fonte, para que o relé dispare convenientemente.
Podemos ativar relés de corrente de até mais de 1A com tensões até 48V. Para correntes acima de 500 mA será conveniente dotar o SCR de um radiador de calor.
O disparo é feito com pulsos de tensão positiva ou tensões contínuas positivas.



6.13. Driver biestável com SCR
O circuito apresentado na figura 34 é um biestável com SCR que dispara um relé.



Estando inicialmente SCR1 em condução e SCR2 em não condução, um pulso de entrada inverte esta situação, ativando o relé. Para desativá-lo bastará aplicar novo pulso.
O capacitor de 10uF de realimentação é obtido pela associação de dois eletrolíticos de 22uF em oposição. O resistor R deve ser dimensionado para que, na tensão de alimentação do circuito, tenhamos no disparo do SCR uma corrente maior que a de manutenção (Ih). Um valor típico para a corrente neste circuito é de 100mA.
Para relés que exijam correntes maiores, será conveniente dotar o SCR de um radiador de calor.

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