¿Por qué no puedo activar mi relé?

Solución

Este problema fue causado por la elección del símbolo SOT-23 al crear mi PCB en KiCAD.

Como puede ver en la imagen a continuación, hay una serie de símbolos asociados con los transistores en la biblioteca predeterminada de KiCAD:

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Al simular mi circuito, elegí la primera opción 'Q_NPN_BCE'. Los elementos clave aquí son las últimas tres letras que definen el pinout en KiCAD. Lo que no sabía en ese momento, pero sé ahora, es que los transistores SMD más comunes tienen un pinout 'BEC' en lugar de 'BCE' (o 'CBE', 'CEB, etc.).

Si se encuentra con un problema similar, puede verificar qué pinout es su transistor consultando la hoja de datos.

El pinout de un paquete SOT-23 se cuenta desde el primero de los dos pines en el sentido de las agujas del reloj:

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Para determinar qué símbolo debe elegir en KiCAD, simplemente lea los pines en el mismo orden.

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En mi caso, es Base, Emisor y Colector, o 'BEC'. Entonces, al elegir el símbolo de la biblioteca KiCAD, debo elegir la opción 'Q_NPN_BEC'.

¡Esperemos que esto pueda ayudar a alguien que tenga un problema similar en el diseño de su circuito!

Publicación original

Supongo que debería comenzar esto con el hecho de que definitivamente soy un principiante en lo que respecta a la electrónica y el diseño/depuración de circuitos. ¡Gracias por la ayuda!

Recientemente desarrollé una placa de circuito para usar con mi Raspberry Pi 3 A+. El propósito de la placa es aceptar varias entradas, pero también alternar algunos relés (dos de estado sólido y dos regulares). Mi problema actual es que parece que no puedo encender los relés C y D. Esperaba que alguien pudiera ayudarme a averiguar dónde me equivoqué.

Aquí hay un fragmento de mi esquema como referencia:ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto es lo que sé hasta ahora:

  • Todas las salidas en el pi funcionan correctamente (puedo ver ~ 3.3v en R2 - R5 cuando enciendo los pines respectivos).
  • Todos los canales del optoacoplador funcionan correctamente (puedo ver ~ 5v en R6 - R9 cuando enciendo los pines respectivos).
  • No estoy seguro de cómo saber exactamente si un transistor está haciendo su trabajo con un multímetro, pero si conecto una resistencia y conduzco a J8 o J9, puedo verificar que esos canales funcionan cuando el LED se enciende cuando alterno el pin respectivo en.
  • Puedo decir que no es el diodo de protección instalado mal, ya que quitarlo no tuvo ningún efecto.
  • Si paso un cable desde GND al pin 2 de cualquiera de los relés, hacen clic.

Mi mejor suposición en este momento es que elegí los valores para R6 - R9 incorrectamente para la aplicación.

Hojas de datos:

Actualizar

Me llamó la atención que el colector y el emisor de mi transistor pueden estar invertidos. Después de revisar mi diseño y la hoja de datos, me inclino a estar de acuerdo. Aquí hay una imagen para referencia:ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Cómo están conectados los terrenos?
En mi PCB, llené toda el área entre las huellas con un plano de tierra común. Todo lo marcado GND está conectado directamente a eso.
Pruebe si la parte del relé realmente funciona (independientemente de su circuito de control): tome un cable corto de tierra y tóquelo con el pin 2 del relé. Debe escuchar un clic.
Clic confirmado.
¿Las tierras de alimentación del relé no están separadas de la tierra RPi? ... ¿cuál es el punto de usar optoacopladores entonces?
Eso fue previamente traído a mi atención. Decidí mantener el optoacoplador para distanciar los circuitos potencialmente ruidosos (120 V CA) tanto como pude de la parte digital. Sin embargo, para ser honesto, no estoy seguro de si eso se basa en la realidad o en ilusiones.
¿Cuál es la resistencia de la bobina en el relé? si es bajo, está conectando +5v a tierra a través del transistor 3904. ¿Qué hace el +5v cuando el relé está habilitado?
Según la hoja de datos, parece que la resistencia de la bobina es de 70 ohmios.
Tampoco creo entender la segunda parte de tu pregunta...
@Toms Jensen, tu diseño se ve bien. Estoy escribiendo la versión preliminar de mi respuesta. Sería bueno si puede hacer comentarios o contrasugerencias a medida que avanzo. Que tengas un buen proyecto. Salud.
Obtienes un clic, bien, tu relé está bien. Así que ahora, cuando activa su condición de encendido, el transistor debe estar saturado y su voltaje de colector es algo así como 0.3V. ¿Ves eso?
@Toms Jensen, he terminado un borrador de mi respuesta, que muestra cómo leer las hojas de datos del relé 2N3904 NPN BJT y Songle y calcular la resistencia de polarización Rb para 2N3904. La parte del optoacoplador es, de hecho, más fácil que 2N3904. así que te recomendaría que intentes hacer tu propio diseño, que es una buena manera de aprender. Sería bueno si pudiera mostrarle el diseño y los cálculos del optoacoplador como otra respuesta a esta pregunta. Estaría encantado de comentar sobre su diseño y darle un voto a favor. :). Feliz diseño de circuitos. Salud.
¿Qué voltajes mide entre el colector y la tierra cuando cambia el pin?

Respuestas (2)

Esta puede ser la respuesta, ya que no veo nada más incorrecto en el esquema, y ​​las otras pruebas que hizo apuntan a que los transistores no cambian correctamente:

Según su hoja de datos, el pin 3 del MMBT3904 es el colector y el pin 2 es el emisor; en su esquema, se han intercambiado.

Es posible que desee medir los voltajes entre el colector y tierra cuando cambia el pin para ver si los transistores se comportan como deberían y si están conectados correctamente. Los voltajes medidos deben ser de alrededor de 5 V y alrededor de 0,3 V.

Oye, lo comprobé y creo que tu suposición es correcta. Agregué una imagen adicional arriba para el contexto. Tendré que realizar una prueba más tarde cuando tenga un momento.
Sin embargo, suponiendo que el transistor está al revés, ¿por qué podría encender un LED conectado a J8? El hecho de que pude probar los circuitos para A y B me hizo descartar cualquier problema de arquitectura antes del diodo en la cadena.
Muy bien, esto fue todo. Coloqué el transistor en la posición correcta y todo funciona. Supongo que tendré que buscar una pieza diferente con el pin-out correcto...
Si cambió el colector y el emisor, es posible que haya ido más allá del voltaje de ruptura inversa CE del transistor, lo que hace que pierdan corriente de una manera poco elegante. O eso, o me equivoco y hay otro problema 8-). Solo medir los transistores te dará una respuesta. Editar: o cambiar las conexiones y probar, eso también funcionará.
Ah, eso es probablemente correcto. Sin embargo, el circuito parece estar funcionando bien ahora. ¡Realmente aprecio la ayuda! ¡Gracias!

Pregunta

¿Cómo es que mis relés C y D no se encienden?

relé 1


Respuesta

Introducción

Leí su diseño y encontré que todo se ve bien. Más tarde miraré las hojas de datos a las que se refirió y veré si hay otras complicaciones.

Pero lo primero es lo primero, sugeriría un par de trucos para solucionar problemas, como se resume a continuación.


Parte A - Sugerencias para la solución de problemas

(1) Preparación para pruebas fuera de línea .

(a) Retire la carga de 120 V CA 1,5 A y déjela a un lado. La razón es que cuando el interruptor de relé está encendido, debe escuchar un sonido de clic y otro sonido de clic cuando el interruptor está apagado.

En otras palabras, no hay necesidad de usar la carga de corriente pesada de alto voltaje, especialmente si es un motor grande que genera picos de EMI y ruidos. Si lo desea, puede utilizar un LED en serie con un 1k como indicador de carga y estado.

(b) Tenga listo un multímetro para medir el voltaje en un rango inferior a 5V.

(c) Sería bueno si tiene un módulo de temporizador NE555 y lo configura aproximadamente a 5 Hz (Nota 1), 50% del ciclo de trabajo para usarse como señal de entrada en T1. Pero esto no es en absoluto necesario. Solo puede usar un cable de puente y conectar manualmente T1 a 0V (tierra) y 3V.

Nota 1 : la frecuencia máxima del interruptor de relé es de aproximadamente 10 Hz, es decir, no puede alternar más de 10 veces por segundo.


Parte B - Notas de diseño de relés

Consulte los Apéndices a continuación para obtener un análisis y un diseño detallados.


Referencias

(1) Optoacoplador TCMT1600, TCMT4600, TCMT4606, salida de fototransistor, entrada de CA, canal único/cuádruple (si abs max 60mA, opr 50mA, CTR (Ic/If) @Vcc 5V, If 5mA = 80% min)) - Vishay Semi 2015jul21

(2) MMBT3904 40V NPN Transistor de pequeña señal (Ic abs max 200mA) - Diodos

(3) 1N4148WS Propósito general (si 300mA continua) Diodo de conmutación rápida - SMC

(4) Hoja de datos del relé SRD 03/05/06/09/12/24/48VDC - Single

(5) ¿Cómo utilizar un relé JD-Vcc? - tlfong01, EE SE 2020jun13

(6) Transistor como interruptor - Tutoriales de electrónica

(7) Transistores de uso general 2N3904 NPN BJT Silicio (40 V, 200 mA, Vce (sat) 0,2 V máx. a 10 mA, hFE = 100 mín., 300 máx. a 10 mA) - En semi


Apéndices

Apéndice A - Relé, especificaciones de muestra de optoacoplador

relé de canción

canción realmente histéresis

especificaciones del optoacoplador


Apéndice C: el diseño del OP con LED de estado adicionales

ejemplo de opto alta trigonometría


Apéndice D: análisis de la parte del diseño del controlador del interruptor de relé del OP (es decir, sin la sección de entrada frontal optoaislada)

ky019


Apéndice E - 2N3904 NPN BJT Hoja de datos Lectura simplificada Parte 1 de 2

resumen de especificaciones 2n3904


Apéndice F - 2N3904 NPN BJT Hoja de datos Lectura simplificada Parte 2 de 2

Introducción

A los novatos a menudo les resultaba difícil entender las hojas de datos de los dispositivos semiconductores. Hay muchas razones, incluyendo las siguientes.

(1) No linealidad

Tome el dispositivo semiconductor más simple, el diodo, como ejemplo. Permítanme explicar primero qué se entiende por linealidad. Si la relación de dos variables, digamos la variable independiente x y la variable dependiente y, y

y = 3x.

Entonces decimos que la relación entre y y x es lineal. Para la relación lineal y = kx, la gráfica de y frente a x es una línea recta con pendiente k.

Ahora, si y = x², o y = x³, etc., entonces decimos que z y z tienen una relación no lineal, y la gráfica de y contra x es una curva.

El 2N3904 se puede simplificar en exceso como dos diodos pegados, y la relación actual I vs voltaje V tampoco es lineal, como se muestra a continuación:

Ecuación de diodo ideal - Libretests

ecuación de diodo


(2)Ahora que sabemos cuál es el significado de no linealidad usando la ecuación del diodo IV. Usemos otro ejemplo, 2N3904 hFE vs Ic, 25C como otro ejemplo, a la izquierda del siguiente gráfico:

hfe contra ic


En la vida real, las cosas son un poco más complicadas: si la temperatura aumenta, digamos a +125C, la curva hFE vs Ic se desplaza un poco hacia arriba y hacia abajo para -55C.

Entonces vemos que si superponemos tres curvas hFE vs Ic (rosa, verde, azul) en el mismo gráfico, tenemos una variable dependiente hFE vs dos variables independientes Ic y temperatura.

De manera similar, la hoja de datos 2N3904 tiene otros gráficos de una variable dependiente frente a dos variables independientes.


Apéndice G - Cálculo de los valores de la resistencia de polarización del circuito de relé del OP

Ha llegado el momento de responder a la pregunta del OP: cómo calcular los valores de las resistencias de polarización.

Comencemos con 2N3904, que se utiliza para controlar el interruptor de relé Songle. Aprendimos de la tabla de histéresis experimental que el interruptor del relé comienza a encenderse aproximadamente a 35 mA y completamente a alrededor de 70 mA, por lo que decidimos esto primero.

(1) 2N3904 Hielo (sat) para encender el relé Songle ~ 70 mA

(2) Leemos que 2N3904 Ic max = 200 mA, por lo que debería ser seguro controlar el relé Songle a 70 mA.

(3) Ahora sabemos que para Ic < 100mA, el hFE > 30. Entonces si

Ic/Ib = 30 => Ib = Ic / 30 = 100mA / 30 ~= 3mA

(4) Ahora, si asumimos que el optoacoplador Ice(sat) = 0,2 V, podemos calcular el valor de la resistencia de polarización Rb mediante la siguiente ecuación:

Rb = Vrb / Ib

= (Vcc - Vce(sat) del optoacoplador - Vce(sat) de 2N3904))/ Ib

= (5V - 0,2V - 0,2V) / 3mA

= 4,6 V / 3 mA

= 4600 / 3

= 1k5

Por lo tanto, usar Rb = 1k5 debería ser suficiente para impulsar 2N3904 a 70 mA para impulsar el interruptor de relé Songle. Sin embargo, para dar un margen seguro, está bien usar Rb más pequeño, digamos 470R, 330R, o incluso el valor de OP de 220R.

Notas:

(a) Este es el proyecto de diseño inicial. No he corregido mis siempre dudosos cálculos.

(b) Yo solo soy un amistoso aficionado. No hay garantía de que nada no se derrita ni explote.


fin de respuesta

¡Oye, gracias por tomarte el tiempo de publicar! R) De hecho, para las pruebas, me aseguré de desconectar cualquier voltaje potencialmente inseguro. B) Sí, tengo un multímetro a mano. C) Lamentablemente, no tengo un temporizador 555 a mano, pero puedo activar partes del circuito con un cable puente o mi Raspberry Pi.
@Toms Jensen, (1) Gracias por su confirmación. Como dije, el temporizador NE555 es solo una herramienta útil para la resolución de problemas de la segunda etapa. Para la solución de problemas inicial. usar un cable de puente para seleccionar la señal de 0V o 3V para ingresar el relé ya es muy efectivo. (2) Usted menciona que: (a) "No pude encontrar ninguna razón por la cual uno elegiría un valor de resistencia para colocarlo frente a la base de un transistor. (b) También me confundí mucho tratando de descifrar el La hoja de datos para el transistor de lectura 3904 MMBT3904 es un poco avanzada. Tal vez más tarde pueda dar una introducción a los novatos. / para continuar, ...
Debe tener algunos conocimientos previos para demandar a NPN BJT como conmutador, para comprender la hoja de datos 2N3904 NPN BJT. Le sugiero que lea primero la Ref. 6 de mi respuesta, para conocer la teoría básica del uso de NPN BJT como interruptor (eso es lo que está haciendo en el diseño de su relé) y luego hojee la Ref. 7 de la hoja de datos 2N3904. Los parámetros más importantes para usar 2B3904 son los siguientes: (a) ganancia de corriente hFE Ic/Ib), (b) max Ic. / continuar, ...
La hoja de datos del optoacoplador es un poco difícil de entender, a menos que ya conozca NPN BJT. Es por eso que le sugiero que olvide la parte del optoacoplador y se concentre en la parte del interruptor del relé de conducción 2N3904. Es posible que le lleve algún tiempo digerir las cosas, pero no es necesario que comprenda todo antes de moverse. Así que tal vez esperaré un par de días antes de que regrese para hacer más preguntas a los novatos, antes de continuar. Feliz aprendizaje. Salud.
-1 Por favor, por favor, por favor, si va a participar aquí, escriba respuestas reales que aborden de manera concisa el problema de la publicación. Estas "publicaciones de blog personales" demasiado largas son solo ruido aleatorio que distraen más de lo que ayudan.