Releu semiconductiv de bricolaj: instrucțiuni de asamblare și sfaturi de conectare

Un releu cu stare solidă (SSR) este un dispozitiv dintr-o serie de componente electronice nemecanice.Absența mecanicilor deschide mai multe oportunități pentru pasionații de electronică de a realiza un releu cu semiconductori cu propriile mâini pentru uz personal.

Să luăm în considerare această posibilitate mai detaliat.

Proiectarea și principiul de funcționare a TTR

În timp ce majoritatea acestor electronice conțin în mod tradițional părți mobile ale grupurilor de contact, un releu cu stare solidă nu are deloc astfel de părți. Comutarea circuitului de către circuitul dispozitivului se realizează conform principiului unei chei electronice. Și rolul cheilor electronice este de obicei jucat de semiconductori încorporați în corpul releului - tranzistoare de putere, triac, tiristoare.

Înainte de a încerca să realizați singur un releu cu stare solidă, este logic să vă familiarizați cu designul de bază al unor astfel de dispozitive și să înțelegeți principiul funcționării lor.

Producția industrială produce relee în stare solidă de diferite configurații, concepute pentru o varietate de condiții practice. Alegerea modificărilor este extinsă

Ca parte a unui studiu amănunțit al dispozitivului, ar trebui să subliniem imediat aspectele avantajoase ale TTP:

• comutarea sarcinii puternice;
• viteză mare de comutare;
• izolare galvanică ideală;
• capacitatea de a reține suprasarcini mari pentru o perioadă scurtă de timp.

Printre structurile mecanice, într-adevăr nu este posibil să găsiți un releu cu parametri similari. În general, avantajele releelor ​​în stare solidă față de omologii lor mecanici sunt exprimate într-o listă impresionantă.

Două dispozitive electronice care asigură funcțional comutarea circuitelor: în stânga se bazează pe un design solid, în dreapta este un sistem tradițional de comutare mecanică

Condițiile de funcționare pentru TSR practic nu limitează utilizarea acestor dispozitive. În plus, absența pieselor mecanice în mișcare are un efect benefic asupra duratei de viață a dispozitivelor. Deci, există toate motivele pentru a începe să lucrați la un releu cu stare solidă - să asamblați singur dispozitivul.

Cu toate acestea, în mod corect, împreună cu aspectele pozitive, merită remarcate proprietățile releului, care sunt caracterizate ca dezavantaje. Astfel, pentru funcționarea dispozitivelor puternice, de regulă, este necesară o componentă de proiectare suplimentară, care este concepută pentru a elimina căldura.

În cazul comutării unei sarcini puternice, releele cu stare solidă sunt aproape întotdeauna completate cu radiatoare de răcire puternice. Acest punct complică oarecum utilizarea TTP

Radiatoarele de răcire pentru relee cu stare solidă au dimensiuni de gabarit de câteva ori mai mari decât dimensiunile releelor ​​cu stare solidă, ceea ce reduce confortul și raționalitatea instalării.

Dispozitivele TSR în timpul funcționării (în stare închisă) dau un curent de scurgere inversă și prezintă o caracteristică curent-tensiune neliniară. Nu toate releele cu stare solidă pot fi utilizate fără restricții în caracteristicile tensiunilor comutate.

Proiectat pentru utilizare numai în circuite alimentate cu curent continuu. De obicei, aceste dispozitive se disting prin dimensiunile lor mici și puterea de comutare scăzută.

Anumite tipuri de dispozitive sunt concepute pentru a comuta numai curent continuu. Introducerea releelor ​​cu stare solidă într-un circuit necesită de obicei măsuri suplimentare care vizează blocarea alarmelor false.

Releele cu stare solidă pot fi adesea găsite în general tablou electric al apartamentului.

Cum funcționează un releu cu stare solidă?

Semnalul de control (de obicei o tensiune de nivel scăzut care vine, de exemplu, de la un controler de control) este furnizat LED-ului perechii optoelectronice prezente în circuitul SSR. LED-ul începe să emită lumină către fotodiodă, care la rândul său se deschide și începe să treacă curent.

O diagramă SSR generalizată care arată clar cum funcționează un dispozitiv electronic: 1 – sursa de tensiune de control; 2 – optocupler în interiorul carcasei releului; 3 – sursa de curent de sarcină; 4 - sarcina

Curentul care trece prin fotodiodă ajunge la electrodul de control al tranzistorului sau tiristorului cheie. Cheia deschide și închide circuitul de sarcină.

Așa funcționează funcția de comutare a dispozitivului. Toate electronicele sunt în mod tradițional închise într-o carcasă monolitică. De fapt, de aceea dispozitivul a fost numit releu cu stare solidă.

Puteți citi despre cum să conectați un releu cu stare solidă acest material.

Tipuri de comutatoare cu stare solidă

Întreaga gamă existentă de dispozitive poate fi împărțită în grupuri în funcție de categoria sarcinii conectate, caracteristicile de control al tensiunii și comutare.

Astfel, vor fi în total trei grupe:

1. Dispozitive care funcționează în circuite DC.
2. Dispozitive care funcționează în circuite de curent alternativ.
3. Modele universale.

Prima grupă este reprezentată de dispozitive cu parametrii de tensiune de comandă de funcționare de 3 – 32 volți. Acestea sunt electronice de dimensiuni relativ mici, echipate cu indicație LED, capabile să funcționeze fără întrerupere la temperaturi de -35 / +75 ºС.

Un design utilizat pe scară largă a unui dispozitiv electronic pentru utilizare într-o rețea electrică monofazată.Există și alte opțiuni de design, dar mult mai rar.

A doua grupă sunt dispozitivele destinate instalării în rețele de tensiune alternativă. Iată modelele TSR-urilor pentru instalarea în rețele de curent alternativ, controlate de o tensiune de 24 - 250 volți. Există dispozitive capabile să comute sarcini de mare putere.

Al treilea grup este dispozitivele pentru uz universal. Circuitele acestui tip de dispozitiv acceptă configurarea manuală pentru utilizare în anumite condiții.

Pe baza naturii sarcinii conectate, ar trebui să se distingă două tipuri de relee cu stare solidă AC: monofazate și trifazate. Ambele tipuri sunt proiectate pentru comutarea sarcinilor destul de puternice la curenți de 10 - 75 A. În acest caz, valorile maxime ale curentului pe termen scurt pot ajunge la 500 A.

O versiune utilizată pe scară largă pentru utilizarea într-o rețea electrică trifazată. Adesea folosit ca regulator liniar al încălzitoarelor electrice puternice (TEH)

Sarcina comutată de releele cu stare solidă poate fi circuite capacitive, rezistive sau inductive. Modelele comutatoarelor permit controlul fără probleme, de exemplu, a elementelor de încălzire, a lămpilor cu incandescență și a motoarelor electrice, fără zgomot inutil.

Fiabilitatea funcționării este destul de ridicată. Dar, în multe privințe, stabilitatea și durabilitatea releelor ​​cu stare solidă depind de calitatea fabricării produsului. Astfel, dispozitivele produse sub un anumit nume de marcă „Impuls” sunt adesea remarcate pentru durata de viață scurtă.

Pe de altă parte, produsele Schneider Electric nu lasă loc de critică.

Cum să faci un TTP cu propriile mâini?

Având în vedere caracteristica de proiectare a dispozitivului (monolit), circuitul este asamblat nu pe o placă de textolit, așa cum este de obicei, ci prin montare la suprafață.

Așa arată un design de releu cu stare solidă de casă. Nu este greu să faci așa ceva. Tot ce aveți nevoie sunt abilități de bază în electronică și electrician. Costurile materialelor sunt mici

Există multe soluții de circuit în această direcție care pot fi găsite. Opțiunea specifică depinde de puterea de comutare necesară și de alți parametri.

Componente electronice pentru asamblarea circuitelor

Lista elementelor unui circuit simplu pentru dezvoltarea practică și construcția unui releu cu semiconductoare cu propriile mâini este următoarea:

1. Optocupler tip MOS3083.
2. Triac tip VT139-800.
3. Seria de tranzistori KT209.
4. Rezistoare, dioda zener, LED.

Toate componentele electronice specificate sunt lipite prin montare la suprafață conform următoarei diagrame:

Schema schematică a unui releu cu stare solidă de mică putere pentru asamblarea bricolaj. Un număr mic de piese și instalarea simplă cu balamale vă permit să lipiți circuitul fără dificultate

Datorită utilizării optocuplerului MOS3083 în circuitul de generare a semnalului de control, tensiunea de intrare poate varia de la 5 la 24 de volți.

Și datorită unui lanț format dintr-o diodă zener și un rezistor limitator, curentul care trece prin LED-ul de control este redus la minimum posibil. Această soluție asigură o durată lungă de viață a LED-ului de control.

Verificarea funcționalității circuitului asamblat

Circuitul asamblat trebuie verificat pentru funcționalitate. În acest caz, nu este necesar să conectați o tensiune de sarcină de 220 de volți la circuitul de comutare printr-un triac. Este suficient să conectați un dispozitiv de măsură – tester – paralel cu linia de comutație triac.

Verificarea performanței unui releu cu semiconductor folosind un dispozitiv de măsurare.Dacă la intrarea dispozitivului este aplicată o tensiune de control, joncțiunea triac trebuie să fie deschisă

Modul de măsurare al testerului trebuie setat la „mOhm” și alimentarea (5-24V) trebuie să fie furnizată circuitului de generare a tensiunii de control. Dacă totul funcționează corect, testerul ar trebui să arate o diferență de rezistență de la „mOhm” la „kOhm”.

Construcția unui corp monolit

Sub baza carcasei viitorului releu de stare solidă, veți avea nevoie de o placă de aluminiu de 3-5 mm grosime. Dimensiunile plăcii nu sunt critice, dar trebuie să corespundă condițiilor de îndepărtare eficientă a căldurii din triac la încălzirea acestui element electronic.

Cadru pentru turnarea corpului viitorului dispozitiv. Fabricat din bandă de carton sau din alte materiale adecvate. Fixat pe un substrat de aluminiu cu adeziv universal

Suprafața plăcii de aluminiu trebuie să fie plană. În plus, ambele părți trebuie prelucrate - curățate cu șmirghel fin și lustruite.

În următoarea etapă, placa pregătită este echipată cu „cofraj” - un chenar din carton gros sau plastic este lipit în jurul perimetrului. Ar trebui să obțineți un fel de cutie, care ulterior va fi umplută cu rășină epoxidică.

Un circuit electronic de releu cu stare solidă asamblat cu un „copertina” este plasat în interiorul cutiei create. Doar triacul este plasat pe suprafața plăcii de aluminiu.

Fixarea triacului pe un substrat de aluminiu. Condiția principală este ca această componentă electronică să fie presată strâns pe baza metalică. Acesta este singurul mod de a asigura o îndepărtare a căldurii de înaltă calitate și o funcționare fiabilă.

Nicio altă parte a circuitului sau conductori nu trebuie să atingă substratul de aluminiu. Triac-ul este atașat de aluminiu cu acea parte a carcasei care este proiectată pentru instalare pe un radiator.

Pasta termoconductoare trebuie utilizată pe zona de contact a corpului triacului și a substratului de aluminiu. Unele mărci de triacuri cu un anod neizolat trebuie instalate printr-o garnitură de mica.

O opțiune pentru atașarea unui triac la substrat folosind un nit. Pe reversul, nitul este aplatizat la nivel cu suprafața substratului

Triacul trebuie apăsat strâns pe bază cu un fel de greutate și umplut cu adeziv epoxidic în jurul perimetrului sau fixat într-un fel fără a perturba suprafața netedă a părții din spate a substratului (de exemplu, cu un nit).

Pregătirea compusului și turnarea corpului

Pentru a fabrica corpul solid al unui dispozitiv electronic, va trebui să faceți un amestec compus. Compoziția amestecului compus este realizată pe baza a două componente:

1. Rășină epoxidică fără întăritor.
2. Pulbere de alabastru.

Datorită adăugării de alabastru, maestrul rezolvă două probleme simultan - obține un volum exhaustiv al compusului de turnare la consumul nominal de rășină epoxidice și creează o umplere de consistență optimă.

Amestecul trebuie amestecat bine, după care puteți adăuga întăritorul și amestecați din nou bine. Apoi, instalația „articulată” din interiorul cutiei de carton este umplută cu atenție cu compusul creat.

Așa arată o copie finită a unui releu cu stare solidă de tip „do-it-yourself”. Oarecum neobișnuit și nu foarte prezentabil, dar destul de de încredere

Umplerea se face până la nivelul superior, lăsând doar o parte din capul LED de control pe suprafață. Inițial, suprafața compusului poate să nu arate complet netedă, dar după ceva timp imaginea se va schimba. Tot ce rămâne este să așteptați ca turnarea să se întărească complet.

De fapt, poți folosi orice soluție potrivită pentru turnare.Criteriul principal este ca compoziția de turnare să nu fie conducătoare de electricitate, plus după solidificare ar trebui să se formeze un grad bun de rigiditate a turnării. Carcasa releului în stare solidă turnată este un fel de protecție pentru circuitul electronic împotriva daunelor fizice accidentale.

Concluzii și video util pe această temă

Acest videoclip arată cum și pe baza ce componente electronice poate fi realizat un releu cu stare solidă. Autorul vorbește clar despre toate detaliile practicilor de fabricație pe care le-a întâlnit personal în timpul producției unui comutator electronic:

Videoclip despre o problemă pe care o puteți întâlni după achiziționarea unui SSR monofazat de la vânzători din China. Pe parcurs, el efectuează un fel de revizuire a designului dispozitivului de comutare:

Auto-fabricarea releelor ​​semi-solide este o soluție complet posibilă, dar în raport cu produsele pentru sarcini de joasă tensiune care consumă energie relativ scăzută.

Este dificil să faci dispozitive mai puternice și de înaltă tensiune cu propriile mâini. Și această afacere financiară va costa aceeași sumă la care este evaluată copia din fabrică. Deci, dacă este necesar, este mai ușor să cumpărați un dispozitiv industrial gata făcut.

Dacă aveți întrebări despre asamblarea unui releu de stare solidă, vă rugăm să le întrebați în secțiunea de comentarii și vom încerca să le dăm un răspuns foarte clar. Acolo vă puteți împărtăși singur experiența de a face ștafete sau puteți oferi informații valoroase despre subiectul articolului.