DIY Solid State Relay: Upute za montažu i savjeti za spajanje

Solid State Relay (TTR) uređaj je iz niza elektroničkih komponenti ne-mehaničkog djelovanja. Manjak mehanike otvara više mogućnosti za ljubitelje elektronike da naprave solid-state relej vlastitim rukama za osobnu upotrebu.

Razmotrimo ovu mogućnost detaljnije.

Dizajn i princip rada TTR-a

Ako većina takve elektronike tradicionalno sadrži pokretne dijelove kontaktnih skupina, relejni krug uopće nema takve dijelove. Prebacivanje kruga s sklopom uređaja vrši se prema principu elektroničkog ključa. A ulogu elektroničkih ključeva obično igraju poluvodiči ugrađeni u tijelo releja - tranzistori snage, trijaci, tiristori.

Prije nego što pokušate sami napraviti solid-state relej, logično je da se upoznate s osnovnim dizajnom takvih uređaja, kako biste razumjeli načelo njihovog rada.

Solid-state releje različitih konfiguracija proizvodi industrija, dizajnirani za najrazličitije uvjete praktične primjene. Veliki izbor modifikacija

U okviru detaljne studije uređaja, potrebno je odmah istaknuti prednosti TTR-a:

• prebacivanje visokog opterećenja;
• visoka brzina prebacivanja;
• savršena galvanska izolacija;
• sposobnost kratkog zadržavanja velikih preopterećenja.

Među mehaničkim građevinama, stvarno nije moguće pronaći releje sa sličnim parametrima. Općenito, prednosti u odnosu na mehaničke kolege releja za čvrsto stanje izražene su impresivnom listom.

Dva elektronička uređaja koja funkcionalno omogućuju prebacivanje kruga: s lijeve strane je izrađen na temelju čvrstog stanja, s desne strane je tradicionalni mehanički sustav prebacivanja

Radni uvjeti za TTR praktički ne ograničavaju upotrebu ovih uređaja. Pored toga, odsutnost pokretnih dijelova koji se kreću povoljno utječe na vijek trajanja uređaja.Dakle, postoji svaki razlog da se pozabavite solid-state relejem - sastaviti uređaj vlastitim rukama.

Međutim, u korektnosti, uz pozitivne aspekte, treba napomenuti svojstva releja, okarakterizirana kao nedostaci. Dakle, za rad moćnih uređaja u pravilu je potrebna dodatna komponenta strukture koja je dizajnirana za uklanjanje topline.

U slučaju prebacivanja snažnog opterećenja, čvrsti releji gotovo uvijek se nadopunjuju snažnim radijatorima za hlađenje. Ova točka komplicira upotrebu TTR-a.

Solid-state relejni radijatori za hlađenje imaju ukupne dimenzije nekoliko puta veće od dimenzija TTR, što smanjuje praktičnost i racionalnost ugradnje.

TTR uređaji tijekom rada (u zatvorenom stanju) daju povratnu struju istjecanja i pokazuju karakteristiku nelinearne struje. Ne mogu se koristiti svi releji čvrstog stanja bez ograničenja u karakteristikama preklopljenih napona.

Dizajn za upotrebu samo u krugovima u kojima se napaja istosmjerna struja. Ti se uređaji obično razlikuju po malim dimenzijama i maloj sklopnoj snazi

Određene vrste uređaja dizajnirane su za prebacivanje samo istosmjerne struje. Uvođenje solid-state releja u krug obično zahtijeva dodatne mjere usmjerene na blokiranje lažnih alarma.

Čvrsti releji se često mogu naći zajedničke električna ploča stana.

Kako djeluje čvrsto stanje releja?

Upravljački signal (obično niskog napona, na primjer, iz upravljačkog regulatora) dovodi se na LED optoelektroničkog para prisutnog u TTR krugu. LED počinje emitirati svjetlost prema fotodiodi, koja se zauzvrat otvara i počinje propuštati struju.

Općenita shema TTR, koja jasno pokazuje kako funkcionira elektronički uređaj: 1 - izvor napona upravljanja; 2 - optoelektor unutar kućišta releja; 3 - izvor struje opterećenja; 4 - opterećenje

Struja koja prolazi kroz fotodiodu dolazi do upravljačke elektrode ključnog tranzistora ili tiristora. Otvara se tipka, zatvara krug opterećenja.

Ovako radi funkcija prebacivanja uređaja. Sva je elektronika tradicionalno zatvorena u monolitnom kućištu. Ustvari, stoga se uređaj zvao solid-state rele.

A kako spojiti solid-state relej, možete saznati u ove stvari.

Prekidači u čvrstom stanju

Cijeli postojeći raspon uređaja može se uvjetno podijeliti u skupine na temelju kategorije spojenog opterećenja, značajki upravljanja naponom i prebacivanja.

Tako će biti izvučene ukupno tri grupe:

1. Uređaji koji rade u istosmjernim krugovima.
2. Uređaji koji rade u izmjeničnim krugovima.
3. Univerzalni dizajni.

Prvu skupinu predstavljaju uređaji s parametrima radnih upravljačkih napona od 3 - 32 volta. Ovo je relativno mala elektronika, obdarena LED indikatorima, koja može raditi bez prekida na temperaturama od -35 / +75 ºS.

Rasprostranjeni dizajn elektroničkog uređaja za uporabu u jednofaznoj električnoj mreži. Postoje i druge mogućnosti dizajna, ali mnogo rjeđe.

Druga skupina - uređaji dizajnirani za ugradnju u izmjenične mreže. Evo dizajna TTR-a za ugradnju u izmjenične mreže, kontrolirane naponom od 24 do 250 volti. Postoje uređaji koji mogu prebacivati ​​velika opterećenja snage.

Treća skupina su univerzalni uređaji. Strujni krug ove vrste uređaja podržava ručno podešavanje za upotrebu u određenim uvjetima.

Ako uzmemo u obzir prirodu spojenog opterećenja, trebali bismo razlikovati dvije vrste čvrstopoljnih izmjeničnih releja: jednofazni i trofazni. Obje vrste su dizajnirane za prebacivanje dovoljno snažnog opterećenja strujama od 10 do 75 A.U ovom slučaju, vršne vrijednosti kratkoročnih strujnih vrijednosti mogu doseći 500 A.

Raširena verzija za upotrebu u trofaznoj električnoj mreži. Često se koristi kao linearni regulator moćnih električnih grijača (TEN)

Kapacitivni, otporni, indukcijski krugovi mogu djelovati kao opterećenje koje prebacuju krupni releji. Dizajn sklopki omogućuje vam glatko upravljanje, na primjer, grijaćim elementima, žaruljama sa žarnom niti, elektromotorima bez nepotrebne buke.

Pouzdanost je dovoljno visoka. No, na mnogo načina, stabilnost i trajnost čvrstih releja ovisi o kvaliteti proizvodnje. Stoga su uređaji proizvedeni pod određenim zaštitnim znakom Impuls često označeni kratkim vijekom trajanja.

S druge strane, proizvodi Schneider Electric ne ostavljaju mjesta kritikama.

Kako napraviti TTR vlastitim rukama?

S obzirom na dizajnersku značajku uređaja (monolit), krug nije sastavljen na tekstolitnoj ploči, kao što je uobičajeno, već na zidnoj instalaciji.

Ovako izgleda samostalni dizajn releja s čvrstim stanjem. Lako je napraviti takvo nešto. Potrebne su samo osnovne vještine inženjera elektronike i električara. Materijalni troškovi su mali

U ovom smjeru postoje mnoga rješenja krugova. Konkretna opcija ovisi o potrebnoj sklopnoj snazi ​​i drugim parametrima.

Elektroničke komponente za sastavljanje kruga

Popis elemenata jednostavnog kruga za praktični razvoj i izgradnju solid-state releja vlastitim rukama je sljedeći:

1. Optoelement tipa MOS3083.
2. Triac tip VT139-800.
3. Tranzistor serije KT209
4. Otpornici, Zener dioda, LED.

Sve ove elektroničke komponente su lemljene površinskom ugradnjom prema sljedećem dijagramu:

Shematski dijagram niskonaponskog releja za male snage za samostalno sklapanje. Mali broj dijelova i jednostavna instalacija na šarkama omogućuju lemljenje kruga bez poteškoća

Zbog uporabe optičkog sklopa MOS3083 u krugu stvaranja upravljačkog signala, ulazni napon može varirati od 5 do 24 volta.

A zbog lanca, koji se sastoji od zener diode i ograničavajućeg otpora, struja koja prolazi kroz kontrolnu LED se smanjuje na minimum. Ovo rješenje osigurava dug vijek trajanja upravljačke LED.

Provjera funkcionalnosti sklopa u krugu

Sklopljeni krug mora biti provjeren radibilnost. Nije potrebno priključiti napon opterećenja od 220 volti na sklopni krug putem trijaca. Dovoljno je spojiti mjerni uređaj - tester paralelno s sklopnom linijom trijaca.

Provjeravanjem čvrstog stanja releja pomoću mjernog uređaja. Ako se na ulaz uređaja primjenjuje upravljački napon, trojasni prijelaz mora biti otvoren

Način mjerenja ispitivača mora biti postavljen na "mOhm" i primijeniti snagu (5-24V) na krug stvaranja upravljačkog napona. Ako sve ispravno radi, ispitivač bi trebao pokazati razliku u otpornosti od "mOhm" do "kOhm."

Monolitno kućište

Aluminijska ploča debljine 3-5 mm bit će potrebna ispod baze budućeg kućišta releja. Dimenzije ploče nisu kritične, ali moraju udovoljavati uvjetima za učinkovito uklanjanje topline iz trijaca kada se ovaj elektronički element zagrijava.

Okvir za izlijevanje kućišta budućeg uređaja. Izrađene od kartonske trake ili drugih pogodnih materijala. Fiksira se na aluminijskoj podlozi univerzalnim ljepilom.

Površina aluminijske ploče treba biti ravna. Uz to, potrebno je obraditi obje strane - oguliti sitnim brusnim papirom, polirati.

U sljedećoj fazi, pripremljena ploča opremljena je "oplata" - rub oko kartona ili plastike je zalijepljen po obodu. To bi trebala biti vrsta kutije, koja će se naknadno napuniti epoksidom.

Unutar stvorene kutije nalazi se elektronički krug releja SSD-a sastavljenog pomoću „nadstrešnice“. Na površini aluminijske ploče postavljen je samo triac.

Učvršćivanje triac na aluminijsku podlogu. Glavni uvjet je da se ova elektronička komponenta mora čvrsto pritisnuti na metalnu bazu. To je jedini način da se osigura visokokvalitetno rasipanje topline i pouzdan rad.

Nijedan drugi dio kruga ili vodič ne smije dodirivati ​​aluminijsku podlogu. Triac na aluminij nanosi onaj dio tijela koji je predviđen za ugradnju u radijator.

Trebali biste upotrijebiti pastu za provođenje topline na dodirnom području tijela trijaca i na aluminijskoj podlozi. Neke marke trijaka s neizoliranom anodom moraju se smjestiti kroz jastučić od sljude.

Mogućnost ugradnje triaka na podlogu pomoću zakovica. Na stražnjoj strani zakovica se ravna uz površinu podloge

Triac se mora čvrsto pritisnuti na bazu nekakvom težinom i napuniti epoksidnim ljepilom po obodu ili ga na neki način osigurati bez ometanja površine stražnjeg dijela podloge (na primjer, zakovice).

Priprema spoja i punjenje tijela

Za proizvodnju čvrstog tijela elektroničkog uređaja bit će potrebna složena smjesa. Sastav složene smjese temelji se na dvije komponente:

1. Epoksidna smola bez učvršćivača.
2. Alabaster u prahu.

Zahvaljujući dodatku alabastera, majstor rješava dva problema odjednom - prima iscrpni volumen sastojka za punjenje pri nominalnoj potrošnji epoksidne smole i stvara punjenje optimalne konzistencije.

Smjesa se mora temeljito izmiješati, nakon čega možete dodati učvršćivač i ponovno dobro promiješati. Zatim pažljivo montirajte instalaciju na zidu unutar kartonske kutije stvorenim smjesom.

Ovako izgleda jedna gotova instanca solid-state releja koju ste sami sastavili. Pomalo neobično i ne baš prezentirano, ali dovoljno pouzdano

Punjenje se vrši na gornju razinu, ostavljajući na površini samo dio glave upravljačkog LED-a. U početku površina spoja možda neće izgledati potpuno glatka, ali nakon nekog vremena slika će se promijeniti. Ostaje samo pričekati da se cast potpuno očvrsne.

U stvari, možete koristiti bilo koja odgovarajuća rješenja za lijevanje. Glavni kriterij je da sastav za lijevanje ne smije biti električno provodljiv, plus dobar stupanj tvrdoće lijevanja trebao bi se stvoriti nakon stvrdnjavanja. Oblikovani kovčeg sklopke na čvrstom stanju je vrsta zaštite elektroničkog kruga od slučajnih fizičkih oštećenja.

Zaključci i korisni video na temu

Ovaj videozapis prikazuje kako i na temelju kojih se elektroničkim komponentama može napraviti SSD. Autor lucidno govori o svim pojedinostima proizvodne prakse s kojima se osobno susreo tijekom proizvodnje elektronskog prekidača:

Videozapis o problemu s kojim biste mogli naići nakon što ste kupili jednofazni TTR od prodavača iz Kine. Uz put provodi svojevrsni pregled uređaja za prebacivanje uređaja:

Vlastita proizvodnja čvrstih releja moguće je rješenje, ali s obzirom na proizvode pod niskonaponskim opterećenjem, koji troše relativno malu snagu.

Teško je napraviti snažnije i visokonaponske uređaje vlastitim rukama. A taj će financijski poduhvat koštati isto toliko koliko se procjenjuje i tvornička kopija. Ako je potrebno, lakše je kupiti gotov industrijski uređaj.

Ako imate bilo kakvih pitanja o sastavljanju čvrstog stanja releja, postavite ih u okviru za komentare, a mi ćemo vam pokušati dati krajnje jasan odgovor. Tamo možete podijeliti iskustvo samostalne proizvodnje releja ili pružiti vrijedne informacije o temi članka.