Bestuurbare diode BRY39 - Van eigenschappen tot alarmschakeling
Een van de merkwaardigste elementen in de elektronica is de bestuurbare diode BRY39, die zowel een kathodegate (zoals bij een thyristor) als een anodegate (waarmee nog extra features mogelijk zijn) heeft. Dit element is vaak middelpunt van diverse schakelingen voor zeer uiteenlopende toepassingen.
In deze beschrijving zal - na zijn eigenschappen en zijn "beste equivalent", de PNP-NPNtransistorcombinatie worden ingegaan op een aantal toepassingen voor inbraakdetectie.
De BRY39 (afb. 1) en de PNPNPN-combinatie (afb. 2) bezitten de volgende gezamenlijke eigenschappen:
- In geleiding brengen door kathodegate of anodegate te sturen.
- Een korte stroomonderbreking of een kortstondige kortsluiting tussen anode en kathode stopt de geleiding.
Fig. 1.
Fig. 2.
Het verschil is echter:
- De BRY39 is met een puls op de kathodegate of de anodegate in geleiding te brengen en blijft in geleiding totdat de stroom wordt onderbroken, met andere woorden het uitzetten van de geleiding is niet mogelijk door sturing van de gates.
- De PNP-NPN-combinatie is wel door sturing van de basissen uit geleiding te brengen.
Zie hier de belangrijkste eigenschappen waarmee we aan de slag kunnen gaan. Wellicht zullen mensen met digitale kennis er een uitstekend geheugenelement in zien, maar ik beperk mij voorlopig tot de "ouderwetse" analoge techniek. Zoals misschien wel duidelijk is geworden, is de BRY39 geschikt voor pulssturing en de PNP-NPN-combinatie alleen voor continue sturing. In afb. 3 en 4 worden eenvoudige voorbeelden gegeven van deze mogelijkheden.
Fig. 3.
Fig. 4.
Zodra de schakelaar in afb. 3 wordt ingeschakeld gaat de LED aan en blijft aan als de schakelaar weer in de uitstand wordt genet. In afb. 4 gaat de LED aan bij inschakelen van de schakelaar en uit in de uitstand van de schakelaar. Wanneer we echter de voedingsspanning even onderbreken zal de LED in beide gevallen uit gaan. Als de LED met voorschakelweerstand wordt vervangen door een relais van 12 V, dan is de eerste alarmschakeling (zie afb. 5) ontstaan.
Fig. 5.
Alarmschakelingen hebben twee toestanden, namelijk de "op scherp"-stand en de alarmstand. Dat betekent dat we dus in de "op scherp"-stand een voorwaarde moeten creeren waarna alarmering pas mogelijk is. Met andere woorden, als in afb. 5 S1 niet is gesloten, komt de BRY39 nooit in geleiding en is aan de voorwaarde tot relaisbekrachtiging niet te voldoen. Wanneer echter Sl wordt gesloten is die voorwaarde wel aanwezig en zal zodra S2 open gaat, het relais worden bekrachtigd. In deze situatie kan de geleiding van de BRY39 alleen worden gestopt door de voedingsspanning weg te nemen of de BRY39 even kort te sluiten (S3). Voor deze toepassing is het dan ook verstandiger een PNP-NPN-combinatie te nemen omdat dan minstens een schakelaar kan vervallen (zie afb. 6).
Fig. 6.
De aan- en uitfunctie kan dan worden bediend met S1. Een dergelijke schakeling wordt dus toegepast bij continu gebruik. Met deze gegeyens kunnen we onze eerste alarmschakeling ontwerpen. Schakelaar S2 in afb. 5 en 6 kan worden vervangen door een serieschakeling van microswitches (meestal reedrelais), die zodanig op deuren en raamkozijnen worden gemonteerd, dat indien alles dicht is, de totale keten gesloten zal zijn. Deze keten wordt alleen verbroken indien een van de deuren of ramen wordt geopend. Indien schakelaar Si "op scherp" wordt gezet en er wordt een deur geopend, dan wordt het relais bekrachtigd, waarmee het alarm (bel, siren, Licht enz.) wordt ingeschakeld.
Afb. 7 geeft het totale schema van een gebruiksklare alarmschakeling. De PNP-NPN-combinatie wordt in geleiding gebracht door schakelaar S1 in de stand "op scherp" te zetten. Hiermee wordt de voedingsspanning van de BRY39 en de LED ingeschakeld. Wanneer nu een reedrelais (deur of raam) wordt geopend, gaat de BRY39 geleiden en wordt relais RY bekrachtigd waarmee de alarmering wordt ingeschakeld. We gebruiken juist hier de BRY39 omdat eenmaal in geleiding deze blijft geleiden, zodat het relais - bij direct dicht doen van deur of raam - niet afvalt, maar aangetrokken blijft. Enig nadeel van dit systeem is dat de alarmering moet worden uitgezet, desnoods door de buren of iemand die "de sleutel" heeft, omdat de alarmering anders aan de gang blijft. Ook daar hebben we iets op gevonden, zie afb. 8. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de mogelijkheid, zoals reeds is opgemerkt, dat een korte stroomonderbreking of spanningsval over de BRY39 diens geleiding moet stoppen.
Fig. 7.
Fig. 8.
Indien de BRY39 in geleiding is, zal bij het heel even sluiten van schakelaar S diode D gaan geleiden. Hierdoor zal de spanning tussen de twee weerstanden kortstondig dalen, nog meegeholpen door de condensator voor een extra zetje. Hierdoor spert de BRY39 onmiddellijk. Van dit principe maken we gebruik door timer NE555 toe te passen. Deze zal na verloop van de RC-tijd zijn uitgang naar massa trekken (zie afb. 9). Als we nu de timer laten starten op het moment dat de alarmering begint, dan kunnen we ook het moment bepalen waarop de alarmering automatisch wordt gestopt en in de stand "op scherp" wordt teruggeplaatst. Dit is in afb. 10 gerealiseerd. Op het moment dat de BRY39 gaat geleiden, geleidt de weg van anodegate naar kathode eveneens. Dit houdt in dat het relais aantrekt en de alarmering begint.
Fig. 9.
Doordat de anodegate "laag" is geworden gaat transistor T sperren en kan condensator C zich via weerstand R gaan ontladen. Hierdoor slaat de timer na 1,1 RC-seconde om, waardoor diens uitgang "laag" wordt, met als gevolg dat de BRY39 niet meer geleidt. Daardoor valt ook het relais af, de transistor gaat weer geleiden en zorgt ervoor dat de condensator niet opnieuw wordt opgeladen. De schakeling is terug in de stand "op scherp".
Door een voldoende grote R en C te kiezen is de alarmeringstijd in te stellen. Een R van 1 MΩ en een C van 40 µF (4 x 10 µF) geeft een tijd van ca. 45 seconden.
Het systeem, uit afb. 7, met verbreekschakelaars aan de kathodegate kan niet in afb. 10 worden toegepast. Immers, zou er een deur open blijven staan, dan wordt na een bepaalde tijd het alarm niet automatisch uitgezet. We gaan daarom pulssturing voor de BRY39 toepassen. Hierdoor ziet de BRY39 eigenlijk alleen een verandering van de situatie en niet meer de exacte situatie van het moment. Het voordeel hiervan is dat, als na een automatische stop van het alarm de deur weer wordt gesloten, het alarm opnieuw begint te werken totdat de RC-tijd is verstreken (zie afb. 11).
Fig. 10.
Fig. 11.
Het al of niet in geleiding brengen van T1 door de reedrelais, geeft via de condensator een puls op T2. Deze opent eveneens en biedt via zijn emitterweerstanden een puls op maat voor de kathodegate van de BRY39 aan.
Om ongewenste stoorpulsen te voorkomen, die de BRY39 ten onrechte in geleiding zou kunnen brengen, is een condensator van 1 nF opgenomen tussen de kathodegate en de kathode van de BRY39.
Afb. 12 geeft de complete schakeling nogmaals met de automatische resetinrichting. Uw buurman behoeft nu de alarmering niet meer uit te zetten, maar hij krijgt in dit geval wel de sleutel. Wat er dan nog nodig is, is een portie durf (voor hem dan).
Fig. 12.
Ton Jansen.