Relé de estado sólido de bricolaje: instrucciones de montaje y consejos de conexión

Solid State Relay (TTR) es un dispositivo de una serie de componentes electrónicos de acción no mecánica. La falta de mecánica abre más oportunidades para los amantes de la electrónica para hacer un relé de estado sólido con sus propias manos para uso personal.

Considere esta posibilidad con más detalle.

Diseño y principio de funcionamiento del TTR.

Si la mayoría de estos componentes electrónicos contienen tradicionalmente partes móviles de grupos de contacto, un relé de estado sólido no tiene tales partes en absoluto. El cambio del circuito con un circuito de dispositivo se lleva a cabo de acuerdo con el principio de una llave electrónica. Y el papel de las llaves electrónicas generalmente lo juegan los semiconductores integrados en el cuerpo del relé: transistores de potencia, triacs, tiristores.

Antes de intentar hacer un relé de estado sólido usted mismo, es lógico familiarizarse con el diseño básico de dichos dispositivos, para comprender el principio de su funcionamiento.

Los relés de estado sólido de varias configuraciones son fabricados por la industria, diseñados para las más diversas condiciones de aplicación práctica. Una amplia selección de modificaciones.

En el marco de un estudio exhaustivo del dispositivo, es inmediatamente necesario resaltar las ventajas del TTR:

• conmutación de alta carga;
• alta velocidad de conmutación;
• perfecto aislamiento galvánico;
• capacidad de sostener brevemente sobrecargas altas.

Entre las estructuras mecánicas, no es realmente posible encontrar relés con parámetros similares. En general, las ventajas sobre las contrapartes mecánicas de los relés de estado sólido se expresan en una lista impresionante.

Dos dispositivos electrónicos que proporcionan conmutación de circuitos funcionalmente: a la izquierda se realiza sobre la base de un diseño de estado sólido, a la derecha hay un sistema de conmutación mecánica tradicional

Las condiciones de operación para TTR prácticamente no limitan el uso de estos dispositivos. Además, la ausencia de piezas mecánicas móviles afecta favorablemente la vida útil de los dispositivos.Por lo tanto, hay muchas razones para abordar un relé de estado sólido: ensamblar el dispositivo con sus propias manos.

Sin embargo, para ser justos, junto con los aspectos positivos, debe tenerse en cuenta las propiedades del relé, caracterizadas como fallas. Por lo tanto, para la operación de dispositivos potentes, como regla, se requiere un componente adicional de la estructura, que está diseñado para eliminar el calor.

En caso de conmutar una carga potente, los relés de estado sólido casi siempre se complementan con potentes radiadores de refrigeración. Este punto complica el uso de TTR.

Los radiadores de enfriamiento de relé de estado sólido tienen dimensiones totales varias veces mayores que las dimensiones del TTR, lo que reduce la conveniencia y la racionalidad de la instalación.

Los dispositivos TTR durante la operación (en estado cerrado) dan una corriente de fuga inversa y muestran una característica de voltaje de corriente no lineal. No todos los relés de estado sólido pueden usarse sin restricciones en las características de los voltajes conmutados.

Diseño para usar solo en circuitos donde la energía se suministra por corriente continua. Por lo general, estos dispositivos se distinguen por sus pequeñas dimensiones y baja potencia de conmutación.

Ciertos tipos de dispositivos están diseñados para cambiar solo corriente continua. La introducción de relés de estado sólido en el circuito generalmente requiere medidas adicionales destinadas a bloquear las falsas alarmas.

Los relés de estado sólido a menudo se pueden encontrar en común panel electrico del apartamento.

¿Cómo funciona un relé de estado sólido?

La señal de control (generalmente un voltaje de bajo nivel, que emana, por ejemplo, del controlador de control) se suministra al LED del par optoelectrónico presente en el circuito TTR. El LED comienza a emitir luz hacia el fotodiodo, que a su vez se abre y comienza a pasar corriente.

Un esquema TTR generalizado, que muestra claramente cómo funciona el dispositivo electrónico: 1 - fuente de voltaje de control; 2 - optoacoplador dentro de la carcasa del relé; 3 - cargar fuente de corriente; 4 - carga

La corriente que pasa a través del fotodiodo llega al electrodo de control del transistor o tiristor clave. La llave se abre, cierra el circuito de carga.

Así es como funciona la función de cambio de dispositivo. Todos los componentes electrónicos están tradicionalmente encerrados en un recinto monolítico. En realidad, por lo tanto, el dispositivo se llamaba un relé de estado sólido.

Y cómo conectar un relé de estado sólido se puede encontrar en estas cosas.

Interruptores de estado sólido

Toda la gama existente de dispositivos se puede dividir condicionalmente en grupos según la categoría de la carga conectada, las características de control de voltaje y conmutación.

Por lo tanto, se dibujarán un total de tres grupos:

1. Dispositivos que funcionan en circuitos de CC.
2. Dispositivos que funcionan en circuitos de corriente alterna.
3. Diseños universales.

El primer grupo está representado por dispositivos con parámetros de voltaje de control de trabajo de 3 a 32 voltios. Esta es una electrónica de tamaño relativamente pequeño, dotada de indicadores LED, capaz de funcionar sin interrupción a temperaturas de -35 / +75 ºС.

Un diseño generalizado de un dispositivo electrónico para su uso en una red eléctrica monofásica. También se encuentran otras opciones de diseño, pero con mucha menos frecuencia.

El segundo grupo: dispositivos diseñados para la instalación en redes de CA. Estos son los diseños de TTR para instalación en redes de CA, controlados por un voltaje de 24 a 250 voltios. Hay dispositivos capaces de cambiar cargas de alta potencia.

El tercer grupo son los dispositivos universales. La circuitería de este tipo de dispositivo admite la sintonización manual para su uso en ciertas condiciones.

Si tenemos en cuenta la naturaleza de la carga conectada, debemos distinguir dos tipos de relés de CA de estado sólido: monofásicos y trifásicos. Ambos tipos están diseñados para conmutar una carga suficientemente potente a corrientes de 10 a 75 A.En este caso, los valores actuales de pico a corto plazo pueden alcanzar 500 A.

Una versión generalizada para su uso en una red eléctrica trifásica. A menudo se utiliza como regulador lineal de potentes calentadores eléctricos (TEN)

Los circuitos de inducción capacitivos, resistivos pueden actuar como una carga conmutada por relés de estado sólido. El diseño de los interruptores le permite controlar sin problemas, por ejemplo, elementos calefactores, lámparas incandescentes, motores eléctricos sin ruidos innecesarios.

La fiabilidad es lo suficientemente alta. Pero en muchos sentidos, la estabilidad y durabilidad de los relés de estado sólido depende de la calidad de la producción. Por lo tanto, los dispositivos fabricados bajo una determinada marca comercial de Impuls a menudo están marcados con una corta vida útil.

Por otro lado, los productos de Schneider Electric no dejan lugar a críticas.

¿Cómo hacer que TTR lo haga usted mismo?

Dada la característica de diseño del dispositivo (monolito), el circuito no está montado en una placa de textolita, como es habitual, sino en una instalación montada en la pared.

Así es como se ve el diseño de relé de estado sólido hecho a sí mismo. Es fácil hacer algo como esto. Solo se necesitan las habilidades básicas de un ingeniero electrónico y un electricista. Los costos de material son pequeños.

Hay muchas soluciones de circuito en esta dirección. La opción específica depende de la potencia de conmutación requerida y otros parámetros.

Componentes electrónicos para montaje de circuitos.

La lista de elementos de un circuito simple para el desarrollo práctico y la construcción de un relé de estado sólido con sus propias manos es la siguiente:

1. Optoacoplador tipo MOS3083.
2. Triac tipo VT139-800.
3. Transistor de la serie KT209.
4. Resistencias, diodo Zener, LED.

Todos estos componentes electrónicos se sueldan mediante montaje en superficie de acuerdo con el siguiente diagrama:

Diagrama esquemático de un relé de estado sólido de baja potencia para ensamblaje de bricolaje. Una pequeña cantidad de piezas y una instalación simple con bisagras permiten soldar el circuito sin dificultad

Debido al uso del optoacoplador MOS3083 en el circuito de generación de señal de control, el voltaje de entrada puede variar de 5 a 24 voltios.

Y debido a la cadena, que consta de un diodo zener y una resistencia limitadora, la corriente que pasa a través del LED de control se reduce al mínimo posible. Esta solución proporciona una larga vida útil del LED de control.

Comprobación de la operabilidad del circuito ensamblado

Se debe verificar la operabilidad del circuito ensamblado. No es necesario conectar un voltaje de carga de 220 voltios al circuito de conmutación a través de un triac. Es suficiente conectar un dispositivo de medición, un probador paralelo a la línea de conmutación del triac.

Comprobación del rendimiento de un relé de estado sólido utilizando un dispositivo de medición. Si se aplica un voltaje de control a la entrada del dispositivo, la transición triac debe estar abierta

El modo de medición del probador debe establecerse en "mOhm" y aplicar energía (5-24 V) al circuito de generación de voltaje de control. Si todo funciona correctamente, el probador debe mostrar la diferencia de resistencia de "mOhm" a "kOhm".

Vivienda monolítica

Se requerirá una placa de aluminio de 3-5 mm de espesor debajo de la base de la futura caja de relés de estado sólido. Las dimensiones de la placa no son críticas, pero deben cumplir con las condiciones para la eliminación eficiente del calor del triac cuando este elemento electrónico se calienta.

Marco para verter la carcasa del futuro dispositivo. Hecho de cinta de cartón u otros materiales adecuados. Se fija sobre un sustrato de aluminio con pegamento universal.

La superficie de la placa de aluminio debe ser plana. Además, es necesario procesar ambos lados: pelar con una lija fina, pulir.

En la siguiente etapa, la placa preparada está equipada con un "encofrado": un borde de cartón o plástico está pegado alrededor del perímetro. Debe ser una especie de caja, que posteriormente se rellenará con epoxi.

Un circuito electrónico de un relé de estado sólido ensamblado por un "dosel" se coloca dentro de la caja creada. Solo se coloca un triac en la superficie de la placa de aluminio.

Fijación del triac sobre un sustrato de aluminio. La condición principal es que este componente electrónico debe presionarse firmemente contra la base metálica. Esta es la única forma de garantizar una disipación de calor de alta calidad y un funcionamiento confiable.

Ninguna otra parte del circuito o conductor debe tocar el sustrato de aluminio. El triac se aplica al aluminio por esa parte del cuerpo, que está diseñada para instalarse en un radiador.

Debe usar una pasta termoconductora en el área de contacto del cuerpo del triac y el sustrato de aluminio. Algunas marcas de triacs con un ánodo no aislado deben colocarse a través de una almohadilla de mica.

La opción de montar el triac al sustrato utilizando remaches. En el reverso, el remache se aplana al ras de la superficie del sustrato.

El triac debe presionarse firmemente contra la base con algún tipo de peso y llenarse con pegamento epoxi alrededor del perímetro o asegurarse de alguna manera sin alterar la superficie de la parte posterior del sustrato (por ejemplo, remaches).

Preparación de compuesto y relleno del cuerpo.

Para la fabricación de un cuerpo sólido de un dispositivo electrónico, se requerirá una mezcla compuesta. La composición de la mezcla compuesta se basa en dos componentes:

1. Resina epoxi sin endurecedor.
2. Polvo de alabastro.

Gracias a la adición de alabastro, el maestro resuelve dos problemas a la vez: recibe un volumen exhaustivo del compuesto de relleno con un consumo nominal de resina epoxi y crea un relleno de consistencia óptima.

La mezcla debe mezclarse completamente, después de lo cual puede agregar el endurecedor y mezclar bien nuevamente. Luego, monte cuidadosamente la instalación "montada en la pared" dentro de la caja de cartón con el compuesto creado.

Así es como se ve una instancia terminada de un relé de estado sólido ensamblado por usted mismo. Algo inusual y poco presentable, pero lo suficientemente confiable

El relleno se realiza hasta el nivel superior, dejando solo una parte de la cabeza del LED de control en la superficie. Inicialmente, la superficie del compuesto puede no verse completamente lisa, pero después de un tiempo la imagen cambiará. Solo queda esperar a que el elenco se solidifique por completo.

De hecho, puede usar cualquier solución de fundición adecuada. El criterio principal es que la composición de fundición no debe ser eléctricamente conductora, además de que se debe formar un buen grado de rigidez de fundición después de la solidificación. La carcasa moldeada del relé de estado sólido es un tipo de protección del circuito electrónico contra daños físicos accidentales.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Este video muestra cómo y sobre la base de qué componentes electrónicos se puede hacer un relé de estado sólido. El autor habla con lucidez sobre todos los detalles de la práctica de fabricación que encontró personalmente durante la producción del interruptor electrónico:

Video sobre el problema que puede encontrar después de adquirir un TTR monofásico de vendedores de China. En el camino, realiza una especie de revisión del dispositivo de conmutación del dispositivo:

La fabricación propia de relés de estado sólido es una solución posible, pero con respecto a los productos bajo carga de bajo voltaje, que consumen una potencia relativamente baja.

Es difícil hacer dispositivos más potentes y de alto voltaje con sus propias manos. Y esta empresa financiera costará la misma cantidad que se estima la copia de fábrica. Entonces, si es necesario, es más fácil comprar un dispositivo industrial listo para usar.

Si tiene alguna pregunta acerca de cómo ensamblar un relé de estado sólido, por favor hágalo en el cuadro de comentarios e intentaremos darle una respuesta extremadamente clara. Allí puede compartir la experiencia de los relés de fabricación propia o proporcionar información valiosa sobre el tema del artículo.