A szilárdtest relé (TTR) egy olyan eszköz, amely nem mechanikusan ható elektronikus alkatrészekből áll. A mechanika hiánya több lehetőséget nyit az elektronika szerelmeseinek, hogy saját kezűleg szilárdtest relét készítsenek személyes használatra.
Fontolja meg ezt a lehetőséget részletesebben.
A TTR kialakítása és működési elve
Ha az ilyen elektronika nagy része hagyományosan az érintkezőcsoportok mozgó részeit tartalmazza, akkor a szilárdtest relének ilyen részeinek egyáltalán nincs. Az áramkör kapcsolását egy eszközáramkörrel az elektronikus kulcs elve szerint kell elvégezni. Az elektronikus kulcsok szerepét általában a relé testébe épített félvezetők játszanak - teljesítménytranzisztorok, triakok, tirisztorok.
Mielőtt megpróbálna magának szilárdtestrelét készíteni, logikus megismerkedni az ilyen eszközök alapvető kialakításával, megérteni azok működésének elvét.
Különböző konfigurációjú, félvezető jelfogók gyártása az iparban történik, amelyeket a legkülönbözőbb gyakorlati alkalmazásokhoz terveztek. A változtatások széles választéka
Az eszköz szűk tanulmányozása során azonnal fel kell hívni a TTR fő szempontjait:
- nagy terhelésű kapcsolás;
- magas kapcsolási sebesség;
- tökéletes galvanikus szigetelés;
- képesség rövid ideig tartani a nagy túlterheléseket.
A mechanikai szerkezetek közül nem igazán lehetséges hasonló paraméterekkel rendelkező relét találni. Általánosságban elmondható, hogy a szilárdtestalapú relék mechanikai párjaival szembeni előnyeit lenyűgöző lista fejezi ki.
Két elektronikus eszköz, amelyek funkcionálisan biztosítják az áramköri kapcsolást: a bal oldalon szilárdtest kivitel alapján készül, a jobb oldalon egy hagyományos mechanikus kapcsolórendszer
A TTR működési feltételei gyakorlatilag nem korlátozzák ezen eszközök használatát. Ezenkívül a mozgó mechanikus alkatrészek hiánya kedvezően befolyásolja az eszközök élettartamát. Tehát minden oka van egy félvezető relé kezelésének - a készülék saját kezű összeszerelésével.
A méltányosság mellett azonban a pozitív szempontok mellett meg kell jegyezni a relé tulajdonságait, amelyek hibáik. Tehát a nagy teljesítményű eszközök működtetéséhez általában a szerkezet kiegészítő elemére van szükség, amelyet a hő eltávolítására terveztek.
Erőteljes terhelés váltása esetén a szilárdtest reléket szinte mindig erős hűtő radiátorokkal egészítik ki. Ez a pont bonyolítja a TTR használatát.
A szilárdtest reléhűtő radiátorok mérete többször meghaladja a TTR méretét, ami csökkenti a felszerelés kényelmét és ésszerűségét.
A TTR eszközök működés közben (zárt állapotban) fordított szivárgási áramot adnak, és nemlineáris áram-feszültség karakterisztikát mutatnak. Nem minden szilárdtestrelé használható korlátozás nélkül a kapcsolt feszültségek jellemzőiben.
Kizárólag olyan áramkörökben való felhasználásra, ahol az áramellátást egyenáram biztosítja. Ezeket az eszközöket jellemzően kis méretek és alacsony kapcsolóteljesítmény jellemzi
Egyes típusú készülékeket csak az egyenáram váltására tervezték. A félvezető relék áramkörben történő megvalósításához általában további intézkedések szükségesek a hamis riasztások blokkolására.
A szilárdtest relék gyakran megtalálhatók a lakás általános elektromos paneljén.
Hogyan működik a szilárdtest relé?
A vezérlőjelet (általában alacsony feszültséggel, amely például a vezérlővezérlőtől származik) a TTR áramkörben lévő optoelektronikus pár LED-jéhez kell vezetni. A LED fényt bocsát ki a fotodiod felé, amely viszont kinyílik és áramot hajt át.
Általános TTR-séma, amely egyértelműen bemutatja az elektronikus eszköz működését: 1 - vezérlőfeszültség-forrás; 2 - optocsatoló a reléház belsejében; 3 - terhelő áramforrás; 4 - terhelés
A fotodiodán áthaladó áram a kulcs-tranzisztor vagy tirisztor vezérlőelektródájához érkezik. A kulcs kinyílik, bezárja a terhelési kört.
Így működik az eszközváltó funkció. Az elektronika hagyományosan monolit házban van elhelyezve. Valójában tehát az eszközt szilárdtest relének nevezték.
És a szilárdtest relék csatlakoztatásának módja megtalálható ebben az anyagban.
Félvezető kapcsolók
A meglévő eszközök teljes tartományát feltételesen csoportokra lehet osztani a csatlakoztatott terhelés kategóriája, a feszültségfigyelés és a kapcsolás jellemzői alapján.
Így összesen három csoportot vonunk ki:
- DC áramkörökben működő eszközök.
- AC áramkörökben működő eszközök.
- Univerzális minták.
Az első csoportot olyan eszközök képviselik, amelyek működési vezérlőfeszültségének paraméterei 3 - 32 volt. Ez egy viszonylag kis méretű elektronika, LED-es jelzőfényekkel ellátva, amely megszakítás nélkül képes -35 / +75 ºС hőmérsékleten működni.
Az egyfázisú elektromos hálózatban történő felhasználásra szolgáló elektronikus eszköz széles körű kialakítása. Más tervezési lehetőségeket is találunk, de sokkal ritkábban.
A második csoport - váltakozó áramú hálózatokba történő telepítésre tervezett eszközök. Íme a TTR tervei, amelyek a 24–250 V feszültséggel vezérelt váltóáramú hálózatokba telepíthetők. Vannak olyan készülékek, amelyek képesek nagy energiaterhelések kapcsolására.
A harmadik csoport az univerzális eszközök. Az ilyen típusú készülékek áramkörei támogatják a kézi hangolást bizonyos körülmények között történő használatra.
Ha a csatlakoztatott terhelés jellegétől indul, meg kell különböztetnie a szilárdtest AC relék két típusát: az egyfázisú és a háromfázisú. Mindkét típust elegendő erőteljes terhelés kapcsolására tervezték 10 - 75 A áram mellett. Ugyanakkor a rövid távú csúcsáram csúcsértéke elérheti az 500 A-ot is.
Elterjedt verzió háromfázisú elektromos hálózathoz történő felhasználásra. Gyakran lineáris szabályozóként alkalmazzák a nagy teljesítményű elektromos fűtőberendezéseket (TEN)
A kapacitív, ellenállású indukciós áramkörök szilárdtestrelék által kapcsolt terhelésként működhetnek. A kapcsolók kialakítása lehetővé teszi a fűtőelemek, izzólámpák, elektromos motorok zökkenőmentes vezérlését felesleges zaj nélkül.
A megbízhatóság elég magas. De a szilárdtest relék stabilitása és tartóssága sok szempontból függ a gyártás minőségétől. Így egy bizonyos Impuls védjegy alatt gyártott eszközöket gyakran rövid élettartam jellemzi.
A Schneider Electric termékei viszont nem hagynak helyet a kritikának.
Hogyan készítsünk TTR-t saját kezűleg?
Tekintettel az eszköz (monolit) tervezési tulajdonságaira, az áramkört nem szokásos módon textolit táblára szerelik, hanem falra szerelt telepítésre.
Így néz ki a saját készítésű szilárdtest relé. Könnyű ilyesmit megtenni. Csak egy elektronikus mérnök és egy villanyszerelő alapvető készségeire van szükség. Anyagköltségek alacsonyak
Ebben az irányban sok áramkör-megoldás létezik. Az adott opció a szükséges kapcsolási teljesítménytől és más paraméterektől függ.
Elektronikus alkatrészek áramköri összeszereléshez
A félvezető relé csináld magad gyakorlati fejlesztésére és felépítésére szolgáló egyszerű áramkör elemeinek listája a következő:
- MOS3083 típusú optocsatoló.
- VT139-800 típusú triac.
- KT209 sorozatú tranzisztor.
- Ellenállások, Zener dióda, LED.
Az elektronikus alkatrészek mindegyikét felületre szereléssel forrasztják a következő ábra szerint:
Az alacsony teljesítményű szilárdtest relék sematikus ábrája a barkácsoláshoz. Kis alkatrész és az egyszerű csuklós szerelés lehetővé teszi az áramkör megnehezítését nehézségek nélkül
Az MOS3083 optocsatoló használata miatt a vezérlőjel-generáló áramkörben a bemeneti feszültség 5 és 24 V között változhat.
És a lánc miatt, amely egy Zener diódából és egy korlátozó ellenállásból áll, a vezérlő LED-en áthaladó áramot a lehető legkisebbre csökkenti. Ez a megoldás a vezérlő LED hosszú élettartamát biztosítja.
Az összeszerelt áramkör működésének ellenőrzése
Az összeszerelt áramkört működés szempontjából ellenőrizni kell. Nem szükséges a triacián keresztül 220 V terhelési feszültséget a kapcsoló áramkörhöz csatlakoztatni. Elegendő egy mérőeszközt - egy tesztert - csatlakoztatni a triac kapcsolási vonalával párhuzamosan.
Félvezető relé teljesítményének ellenőrzése mérőkészülékkel. Ha vezérlőfeszültséget adnak az eszköz bemenetére, akkor a triac átmenetének nyitva kell lennie
A tesztelő mérési módját "mOhm" -re kell állítani, és energiát (5-24 V) kell alkalmazni a vezérlőfeszültség-generáló áramkörre. Ha minden helyesen működik, akkor a tesztelőnek meg kell mutatnia az ellenállás különbségét "mOhm" -ról "kOhm" -re.
Monolit ház
A jövőbeli szilárdtestrelé-ház alja alá 3-5 mm vastag alumíniumlemez szükséges. A lemez mérete nem kritikus, de meg kell felelnie a triacból történő hatékony hőelvonás feltételeinek, amikor ezt az elektronikus elemet felmelegítik.
Keret a jövő eszköz házának öntéséhez. Kartoncsíkból vagy más alkalmas anyagból készül. Ez egy alumínium hordozóra van rögzítve univerzális ragasztóval.
Az alumínium lemez felületének síknak kell lennie. Ezenkívül mindkét oldalt meg kell dolgozni - finom csiszolópapírral kell meghámozni, csiszolni.
A következő szakaszban az előkészített lemezt egy "zsaluzattal" látják el - vastag kartonból vagy műanyagból egy szegélyt ragasztanak a kerület körül. Egyfajta doboznak kell lennie, amelyet később epoxigyűznek.
A készített dobozba egy félvezető relé egy "előtetős" által összeállított elektronikus áramköre kerül. Az alumíniumlemez felületére csak triac kerül.
A triac rögzítése alumínium aljzaton. A fő feltétel az, hogy ezt az elektronikus alkatrészt szilárdan meg kell nyomni a fém alaphoz. Ez az egyetlen mód a magas színvonalú hőelvezetés és megbízható működés biztosítására.
Más áramkör alkatrészek vagy vezetők nem érinthetik az alumínium hordozót. A triaci az alumíniumra a tok azon része, amelyet radiátorra történő felszerelésre terveztek.
Használjon hővezető pasztát a triac test és az alumínium hordozó érintkezési területén. Néhány nem szigetelt anódos triacs márkát csillámlapon keresztül kell telepíteni.
Az a lehetőség, hogy a triacot szegecsekkel rögzítik az aljzathoz. A hátsó oldalon a szegecs síkban simul le a hordozó felületével
A triacot valamilyen súlyú, erősen az alaphoz kell nyomni, epoxi ragasztóval kell megtölteni a kerület körül, vagy valamilyen módon rögzíteni anélkül, hogy megzavarná a hordozó hátuljának felületét (például szegecsek).
Vegyület előállítása és a test kitöltése
Az elektronikai eszköz szilárd testének gyártásához összetett keverékre lesz szükség. Az összetett keverék összetétele két összetevőn alapul:
- Epoxid keményítő nélkül.
- Alabaster por.
Az alabástrát hozzáadásával a mester két problémát old meg egyszerre - kimerítő mennyiségű töltőanyagot kap névleges epoxigyanta-fogyasztás mellett, és optimális állagú töltést hoz létre.
A keveréket alaposan össze kell keverni, ezután hozzáadhatja az edzőt és újra alaposan megkeverheti. Ezután óvatosan szerelje be a falra szerelt szerelvényt a kartondobozba a létrehozott keverékkel.
Így néz ki az ön által összeszerelt félvezető relé kész példánya. Kissé szokatlan és nem túl kis méretű, de elég megbízható
A feltöltés a felső szintre történik, a vezérlő LED fejének csak egy részét hagyva a felületen. A vegyület felülete kezdetben nem tűnik teljesen simanak, de egy idő után a kép megváltozik. Csak arra vár, hogy az öntvény teljesen megszilárduljon.
Valójában bármilyen megfelelő öntési megoldást használhat. A fő kritérium az, hogy az öntőkompozíció ne legyen elektromosan vezető, plusz a szilárdulás után jó öntési szilárdságot kell kialakítani. A szilárdtestrelé öntött tokja az elektronikus áramkör egyfajta védelme a véletlen fizikai károsodásoktól.
Ez a videó bemutatja, hogy miként és milyen elektronikus alkatrészek alapján lehet szilárdtest relét készíteni. A szerző nyíltan beszéli a gyártási gyakorlat minden részletét, amellyel személyesen találkozott az elektronikus kapcsoló előállítása során:
Videó arról a problémáról, amely akkor felmerülhet, ha egyfázisú TTR-t megszerez a kínai eladóktól. Mindeközben egyfajta áttekintést végez az eszközkapcsolóról:
A szilárdtestrelék öngyártása lehetséges megoldás, de az alacsony feszültségű terhelésű és viszonylag alacsony energiát igénylő termékek vonatkozásában.
Nehéz saját kezűleg előállítani erősebb és nagyfeszültségű eszközöket. És ez a pénzügyi vállalkozás ugyanolyan összeget fog fizetni, mint a gyári példány becslése. Tehát, ha szükséges, könnyebb megvásárolni egy kész ipari készüléket.
Ha bármilyen kérdése van egy félvezető relé összeszerelésével kapcsolatban, kérdezze meg őket a megjegyzés rovatban, és megpróbáljuk rendkívül világos választ adni nekik. Itt megoszthatja a relék öngyártási tapasztalatait, vagy értékes információkat nyújthat a cikk témájáról.