ترحيل DIY Solid State: تعليمات التجميع ونصائح الاتصال

ترحيل الحالة الصلبة (TTR) هو جهاز من سلسلة من المكونات الإلكترونية للعمل غير الميكانيكي. يفتح الافتقار إلى الميكانيكا المزيد من الفرص لمحبي الإلكترونيات لعمل تتابع الحالة الصلبة بأيديهم للاستخدام الشخصي.

ادرس هذه الإمكانية بمزيد من التفصيل.

تصميم ومبدأ تشغيل TTR

إذا كانت معظم هذه الإلكترونيات تحتوي تقليديًا على أجزاء متحركة من مجموعات التلامس ، فإن مرحل الحالة الصلبة لا يحتوي على مثل هذه الأجزاء على الإطلاق. يتم تبديل الدائرة بدائرة الجهاز وفقًا لمبدأ المفتاح الإلكتروني. وعادة ما يلعب دور المفاتيح الإلكترونية أشباه الموصلات المدمجة في جسم التتابع - ترانزستورات الطاقة ، التريستورات ، الثايرستور.

قبل محاولة إجراء تتابع الحالة الصلبة بنفسك ، فمن المنطقي أن تتعرف على التصميم الأساسي لهذه الأجهزة ، لفهم مبدأ تشغيلها.

يتم تصنيع مرحلات الحالة الصلبة لمختلف التكوينات حسب الصناعة ، وهي مصممة للظروف الأكثر تنوعًا في التطبيق العملي. مجموعة واسعة من التعديلات

في إطار دراسة محكمة للجهاز ، من الضروري على الفور إبراز مزايا TTR:

• تبديل الحمل العالي
• سرعة تبديل عالية
• عزل كلفاني مثالي ؛
• القدرة على حمل الحمولات الزائدة العالية لفترة وجيزة.

من بين الهياكل الميكانيكية ، ليس من الممكن حقًا العثور على مرحلات بمعلمات مماثلة. بشكل عام ، يتم التعبير عن المزايا على النظائر الميكانيكية لمرحلات الحالة الصلبة من خلال قائمة رائعة.

جهازان إلكترونيان يوفران وظيفياً تبديل الدائرة: على اليسار مصنوع على أساس تصميم الحالة الصلبة ، على اليمين هو نظام تحويل ميكانيكي تقليدي

عمليا لا تحد شروط التشغيل ل TTR من استخدام هذه الأجهزة. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر غياب الأجزاء الميكانيكية المتحركة بشكل إيجابي على عمر الخدمة للأجهزة.لذلك هناك كل سبب للتعامل مع مرحل الحالة الصلبة - لتجميع الجهاز بيديك.

ومع ذلك ، في الإنصاف ، جنبًا إلى جنب مع الجوانب الإيجابية ، يجب ملاحظة خصائص التتابع ، التي تتميز بأنها عيوب. لذلك ، لتشغيل الأجهزة القوية ، كقاعدة عامة ، مطلوب مكون إضافي للهيكل ، والذي تم تصميمه لإزالة الحرارة.

في حالة تبديل حمولة قوية ، غالبًا ما يتم استكمال مرحلات الحالة الصلبة بمشعات تبريد قوية. هذه النقطة تعقد استخدام TTR.

مشعات تبريد مرحل الحالة الصلبة لها أبعاد عامة أكبر بعدة مرات من أبعاد TTR ، مما يقلل من راحة وعقلانية التثبيت.

أجهزة TTR أثناء التشغيل (في الحالة المغلقة) تعطي تيار تسرب عكسي وتظهر خاصية جهد التيار غير الخطي. لا يمكن استخدام جميع مرحلات الحالة الصلبة دون قيود في خصائص الفولتية المحولة.

تصميم للاستخدام فقط في الدوائر حيث يتم توفير الطاقة بواسطة التيار المباشر. عادة ، تتميز هذه الأجهزة بأبعاد صغيرة وقدرة تبديل منخفضة

تم تصميم أنواع معينة من الأجهزة لتبديل التيار المباشر فقط. عادة ما يتطلب إدخال مرحلات الحالة الصلبة في الدائرة تدابير إضافية تهدف إلى منع الإنذارات الكاذبة.

غالبًا ما يمكن العثور على مرحلات الحالة الصلبة بشكل مشترك لوحة كهربائية للشقة.

كيف يعمل تتابع الحالة الصلبة؟

يتم توفير إشارة التحكم (عادة جهد منخفض المستوى ، ينبع ، على سبيل المثال ، من وحدة تحكم التحكم) إلى LED الخاص بالزوج الإلكتروني البصري الموجود في دائرة TTR. يبدأ LED في بث الضوء نحو الصمام الثنائي الضوئي ، والذي يفتح بدوره ويبدأ في تمرير التيار.

مخطط TTR معمم ، يوضح بوضوح كيفية عمل الجهاز الإلكتروني: 1 - مصدر جهد التحكم ؛ 2 - optocoupler داخل مبيت التتابع ؛ 3 - تحميل مصدر التيار ؛ 4 - الحمل

يأتي التيار المار عبر الصمام الضوئي إلى قطب التحكم في الترانزستور الرئيسي أو الثايرستور. يفتح المفتاح ، يغلق دائرة الحمل.

هذه هي الطريقة التي تعمل بها وظيفة تبديل الجهاز. عادة ما تكون جميع الإلكترونيات مغلقة في حاوية متجانسة. في الواقع ، تم استدعاء الجهاز مرحل الحالة الصلبة.

وكيفية توصيل تتابع الحالة الصلبة يمكن العثور عليها في هذه الاشياء.

مفاتيح الحالة الصلبة

يمكن تقسيم مجموعة الأجهزة الحالية بالكامل بشكل مشروط إلى مجموعات بناءً على فئة الحمل المتصل وميزات التحكم في الجهد والتبديل.

وبالتالي ، سيتم رسم ما مجموعه ثلاث مجموعات:

1. الأجهزة العاملة في دوائر التيار المستمر.
2. الأجهزة التي تعمل في دوائر التيار المتردد.
3. تصميمات عالمية.

يتم تمثيل المجموعة الأولى بأجهزة بمعلمات جهد تحكم العمل من 3 إلى 32 فولت. هذا هو إلكترونيات صغيرة نسبيًا ، مزودة بمؤشرات LED ، قادرة على العمل دون انقطاع عند درجات حرارة -35 / +75 درجة مئوية.

تصميم واسع النطاق لجهاز إلكتروني للاستخدام في شبكة كهربائية أحادية الطور. تم العثور على خيارات تصميم أخرى أيضًا ، ولكن بشكل أقل تكرارًا.

المجموعة الثانية - الأجهزة المصممة للتثبيت في شبكات التيار المتردد. فيما يلي تصميمات TTR للتركيب في شبكات التيار المتردد ، يتم التحكم فيها بجهد 24 - 250 فولت. هناك أجهزة قادرة على تبديل الأحمال عالية الطاقة.

المجموعة الثالثة هي أجهزة عالمية. دارات هذا النوع من الأجهزة تدعم الموالفة اليدوية للاستخدام في ظروف معينة.

إذا أخذنا في الاعتبار طبيعة الحمل المتصل ، يجب أن نميز بين نوعين من مرحلات التيار المتردد ذات الحالة الصلبة: مرحلة واحدة وثلاث مراحل. تم تصميم كلا النوعين لتبديل حمولة قوية بما يكفي عند تيارات 10 - 75 أ.في هذه الحالة ، يمكن أن تصل القيم الحالية الذروة على المدى القصير إلى 500 ألف.

نسخة واسعة النطاق للاستخدام في شبكة كهربائية من ثلاث مراحل. يستخدم غالبًا كمنظم خطي للسخانات الكهربائية القوية (TEN)

يمكن أن تعمل الدوائر الحثية السعوية والمقاومة كحمل يتم تبديله بواسطة مرحلات الحالة الصلبة. يسمح لك تصميم المفاتيح بالتحكم بسلاسة ، على سبيل المثال ، عناصر التسخين والمصابيح المتوهجة والمحركات الكهربائية بدون ضوضاء غير ضرورية.

الموثوقية عالية بما فيه الكفاية. ولكن من نواح عديدة ، يعتمد استقرار ومتانة مرحلات الحالة الصلبة على جودة الإنتاج. وبالتالي ، غالبًا ما يتم تمييز الأجهزة المصنعة تحت علامة تجارية Impuls معينة بفترة خدمة قصيرة.

من ناحية أخرى ، لا تترك منتجات Schneider Electric مجالًا للنقد.

كيف تصنع TTR بيديك؟

نظرًا لميزة تصميم الجهاز (monolith) ، لا يتم تجميع الدائرة على لوحة من القماش ، كما هو معتاد ، ولكن على الحائط.

هذا ما يبدو عليه تصميم مرحل الحالة الصلبة العصامي. من السهل القيام بشيء مثل هذا. هناك حاجة فقط إلى المهارات الأساسية للمهندس الإلكتروني وكهربائي. تكاليف المواد صغيرة

هناك العديد من حلول الدوائر في هذا الاتجاه. يعتمد الخيار المحدد على طاقة التحويل المطلوبة والمعلمات الأخرى.

المكونات الإلكترونية لتجميع الدوائر

قائمة عناصر دائرة بسيطة للتطوير العملي وبناء مرحل الحالة الصلبة بيديك كما يلي:

1. نوع Optocoupler MOS3083.
2. نوع Triac VT139-800.
3. سلسلة الترانزستور KT209.
4. المقاومات ، زينر ديود ، إل إي دي.

يتم لحام جميع هذه المكونات الإلكترونية عن طريق التركيب السطحي وفقًا للرسم البياني التالي:

رسم تخطيطي لمرحل الحالة الصلبة منخفض الطاقة لتجميع DIY. يسمح عدد صغير من الأجزاء والتثبيت المفصلي البسيط بلحام الدائرة بدون صعوبة

نظرًا لاستخدام MOS3083 optocoupler في دائرة توليد إشارة التحكم ، يمكن أن يختلف جهد الدخل من 5 إلى 24 فولت.

وبسبب السلسلة ، التي تتكون من الصمام الثنائي الزينر والمقاوم المحدود ، يتم تقليل التيار المار عبر LED للتحكم إلى الحد الأدنى الممكن. يوفر هذا الحل عمر خدمة طويل لمصباح LED للتحكم.

فحص الدائرة المجمعة للتشغيل

يجب فحص الدائرة المجمعة للتشغيل. ليس من الضروري توصيل جهد تحميل 220 فولت بدائرة التبديل من خلال ثلاثي. يكفي توصيل جهاز قياس - جهاز اختبار موازٍ لخط تبديل التيرستورات.

التحقق من أداء مرحل الحالة الصلبة باستخدام جهاز قياس. إذا تم تطبيق جهد تحكم على إدخال الجهاز ، فيجب أن يكون انتقال التيرست مفتوحًا

يجب ضبط وضع القياس لجهاز الاختبار على "mOhm" وتطبيق الطاقة (5-24V) على دائرة توليد جهد التحكم. إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح ، يجب أن يظهر المختبر الفرق في المقاومة من "mOhm" إلى "kOhm".

الإسكان متجانسة

سوف تكون هناك حاجة إلى لوحة من الألمنيوم بسماكة 3-5 مم تحت قاعدة علبة التتابع الحالة الصلبة المستقبلية. أبعاد اللوحة ليست حرجة ، ولكن يجب أن تتوافق مع شروط إزالة الحرارة بكفاءة من التيرستورات عند تسخين هذا العنصر الإلكتروني.

إطار لصب حالة الجهاز المستقبلي. مصنوعة من شريط من الورق المقوى أو مواد أخرى مناسبة. يتم تثبيته على ركيزة ألمنيوم مع غراء عالمي.

يجب أن يكون سطح لوح الألمنيوم مسطحًا. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري معالجة كلا الجانبين - للتقشير بورق صنفرة ناعم ، وتلميع.

في المرحلة التالية ، تم تجهيز اللوحة المحضرة بـ "صب الخرسانة" - يتم لصق حدود مصنوعة من الورق المقوى أو البلاستيك حول المحيط. يجب أن يكون نوعًا من الصناديق ، سيتم ملؤه لاحقًا بالإيبوكسي.

يتم وضع دائرة إلكترونية لمرحل الحالة الصلبة يتم تجميعه بواسطة "مظلة" داخل الصندوق الذي تم إنشاؤه. يتم وضع الترياق فقط على سطح لوح الألمنيوم.

تثبيت الترياك على ركيزة ألمنيوم. الشرط الرئيسي هو أنه يجب الضغط على هذا المكون الإلكتروني بقوة إلى القاعدة المعدنية. هذه هي الطريقة الوحيدة لضمان تبديد الحرارة عالي الجودة والتشغيل الموثوق به

يجب ألا تلمس أي أجزاء أو موصلات أخرى للدائرة ركيزة الألومنيوم. يتم تطبيق الترياك على الألومنيوم من خلال هذا الجزء من الجسم ، والذي تم تصميمه للتثبيت على المبرد.

يجب عليك استخدام عجينة موصلة للحرارة على منطقة التلامس لجسم الترياس والركيزة الألومنيوم. يجب وضع بعض أنواع الترياك مع أنود غير معزول من خلال لوحة الميكا.

خيار تركيب الترياك على الركيزة باستخدام المسامير. على الجانب العكسي ، يتسطح البرشام مع سطح الركيزة

يجب الضغط على الترياك بقوة إلى القاعدة مع نوع من الوزن وملء بغراء الإيبوكسي حول المحيط أو تأمينه بطريقة ما دون إزعاج سطح الجزء الخلفي من الركيزة (على سبيل المثال ، المسامير).

تحضير مركب وملء الجسم

لتصنيع جسم صلب لجهاز إلكتروني ، سيطلب خليط مركب. يعتمد تكوين الخليط المركب على مكونين:

1. راتنجات الايبوكسي دون تصلب.
2. مسحوق المرمر.

بفضل إضافة المرمر ، يقوم السيد بحل مشكلتين في وقت واحد - يتلقى حجمًا شاملاً من مركب الحشو عند الاستهلاك الاسمي لراتنج الإيبوكسي ويخلق ملء الاتساق الأمثل.

يجب خلط الخليط جيدًا ، وبعد ذلك يمكنك إضافة مادة التقسية والخلط جيدًا مرة أخرى. بعد ذلك ، قم بتثبيت التثبيت "المثبت على الحائط" بعناية داخل صندوق الكرتون باستخدام المركب الذي تم إنشاؤه.

هذه هي الطريقة التي يبدو بها مثيل نهائي من مرحل الحالة الصلبة الذي تم تجميعه بنفسك. غير معتاد إلى حد ما وغير قابل للعرض ، ولكنه موثوق بما فيه الكفاية

يتم التعبئة إلى المستوى العلوي ، تاركًا جزءًا فقط من رأس مؤشر التحكم LED على السطح. في البداية ، قد لا يبدو سطح المركب سلسًا تمامًا ، ولكن بعد فترة ستتغير الصورة. يبقى فقط الانتظار حتى يتماسك الجبيرة تمامًا.

في الواقع ، يمكنك استخدام أي حلول صب مناسبة. المعيار الرئيسي هو أن تركيبة الصب لا يجب أن تكون موصلة للكهرباء ، بالإضافة إلى درجة جيدة من صلابة الصب بعد التصلب. الحالة المصبوبة لترحيل الحالة الصلبة هي نوع من حماية الدائرة الإلكترونية من التلف المادي العرضي.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

يوضح هذا الفيديو كيف وعلى أساس أي مكونات إلكترونية يمكن إجراء ترحيل الحالة الصلبة. يتحدث المؤلف بوضوح عن جميع تفاصيل ممارسة التصنيع التي واجهها شخصيًا أثناء إنتاج المفتاح الإلكتروني:

فيديو حول المشكلة التي قد تواجهها بعد الحصول على TTR على مرحلة واحدة من البائعين من الصين. على طول الطريق ، يجري نوعًا من مراجعة جهاز تبديل الجهاز:

التصنيع الذاتي لمرحلات الحالة الصلبة هو الحل الممكن ، ولكن فيما يتعلق بالمنتجات تحت حمل الجهد المنخفض ، تستهلك طاقة منخفضة نسبيًا.

من الصعب صنع أجهزة أكثر قوة وعالية الجهد بيديك. وسيكلف هذا التعهد المالي نفس المبلغ المقدر لنسخة المصنع. لذا ، إذا لزم الأمر ، من الأسهل شراء جهاز صناعي جاهز.

إذا كان لديك أي أسئلة حول تجميع مرحل الحالة الصلبة ، فيرجى طرحها في مربع التعليقات ، وسنحاول أن نقدم لك إجابة واضحة للغاية. هناك يمكنك مشاركة تجربة مرحلات التصنيع الذاتي أو تقديم معلومات قيمة حول موضوع المقالة.