DIY Solid State Relay: Monteringsvejledning og tip til forbindelse

Solid State Relay (TTR) er en enhed fra en række elektroniske komponenter med ikke-mekanisk handling. Manglen på mekanik åbner flere muligheder for elektronikelskere til at skabe et solidt tilstandsrelæ med egne hænder til personlig brug.

Overvej denne mulighed mere detaljeret.

Design og princip for driften af ​​TTR

Hvis de fleste af sådan elektronik traditionelt indeholder bevægelige dele af kontaktgrupper, har et faststof-relæ overhovedet ikke sådanne dele. Skift af kredsløb med et apparatkredsløb udføres i overensstemmelse med princippet om en elektronisk nøgle. Og rollen som elektroniske nøgler spilles normalt af halvledere, der er indbygget i relæets krop - krafttransistorer, triacer, tyristorer.

Inden du forsøger at lave et solidt tilstandsrelæ, er det logisk at gøre dig bekendt med det grundlæggende design af sådanne enheder for at forstå princippet for deres funktion.

Solid-state relæer fra forskellige konfigurationer er fremstillet af industrien, designet til de mest forskellige betingelser for praktisk anvendelse. Et bredt udvalg af ændringer

Inden for rammerne af en tæt undersøgelse af enheden er det straks nødvendigt at fremhæve fordelene ved TTR:

• høj belastning skifte;
• høj skiftehastighed;
• perfekt galvanisk isolering;
• evne til kort at holde store overbelastninger.

Blandt mekaniske strukturer er det ikke rigtig muligt at finde relæer med lignende parametre. Generelt udtrykkes fordelene i forhold til de mekaniske modstykker til faststofrelæer med en imponerende liste.

To elektroniske enheder, der funktionelt leverer kredsløbskontakt: til venstre er lavet på grundlag af en solid-state-design, til højre er et traditionelt mekanisk koblingssystem

Driftsbetingelser for TTR begrænser praktisk talt ikke brugen af ​​disse enheder. Derudover påvirker fraværet af bevægelige mekaniske dele gunstigt udstyrets levetid.Så der er al grund til at tackle et solidt tilstandsrelæ - at samle enheden med dine egne hænder.

Imidlertid skal det med hensyn til retfærdighed sammen med de positive aspekter bemærkes relæets egenskaber, der er karakteriseret som mangler. Så for at betjene kraftfulde enheder kræves det som regel en ekstra komponent i strukturen, der er designet til at fjerne varme.

I tilfælde af skift af en kraftig belastning suppleres faststofrelæer næsten altid med kraftige køleradiatorer. Dette punkt komplicerer brugen af ​​TTR.

Solid-state relæ-køleradiatorer har overordnede dimensioner flere gange større end dimensionerne på TTR, hvilket reducerer installationenes komfort og rationalitet.

TTR-enheder under drift (i lukket tilstand) giver en modsat lækage strøm og viser en ikke-lineær strømspændingskarakteristik. Ikke alle faststofrelæer kan bruges uden begrænsninger i egenskaberne for de skiftede spændinger.

Design til brug kun i kredsløb, hvor strømforsyningen leveres med jævnstrøm. Disse enheder er typisk kendetegnet ved små dimensioner og lav skiftekraft

Visse typer enheder er designet til kun at skifte direkte strøm. Indførelsen af ​​faststofrelæer i kredsløbet kræver normalt yderligere foranstaltninger, der sigter mod at blokere falske alarmer.

Relæer i fast tilstand kan ofte findes i fælles elektrisk panel i lejligheden.

Hvordan fungerer en solid state relæ?

Styresignalet (sædvanligvis en lavspændingsspænding, der f.eks. Stammer fra styreenheden) leveres til LED'en for det optoelektroniske par, der er til stede i TTR-kredsløbet. Lysdioden begynder at udsende lys mod fotodioden, som igen åbnes og begynder at passere strøm.

Et generaliseret TTR-skema, der tydeligt viser, hvordan den elektroniske enhed fungerer: 1 - styringsspændingskilde; 2 - optokobler inden i relæhuset; 3 - belastning strømkilde; 4 - belastning

Strømmen, der passerer gennem fotodioden, kommer til kontrolelektroden for nøgletransistoren eller thyristoren. Tasten åbnes, lukker belastningskredsløbet.

Sådan fungerer enhedskontaktfunktionen. Al elektronik er traditionelt indkapslet i en monolitisk kabinet. Derfor kaldes enheden faktisk et faststofrelæ.

Og hvordan man tilslutter et solidt tilstandsrelæ kan findes i det her.

Solid State-afbrydere

Hele den eksisterende række enheder kan betinget opdeles i grupper baseret på kategorien for den tilsluttede belastning, funktionerne ved spændingskontrol og omskiftning.

I alt tre grupper trækkes således:

1. Enheder, der fungerer i jævnstrømskredsløb.
2. Enheder, der fungerer i vekslingskredsløb.
3. Universal design.

Den første gruppe er repræsenteret af enheder med parametre for arbejdsstyringsspændinger på 3 - 32 volt. Dette er en relativt lille elektronik, udstyret med LED-indikatorer, der er i stand til at fungere uden afbrydelse ved temperaturer på -35 / +75 ºС.

Et udbredt design af en elektronisk enhed til brug i et enfaset elektrisk netværk. Andre designmuligheder findes også, men meget sjældnere.

Den anden gruppe - enheder designet til installation i AC-netværk. Her er design af TTR til installation i vekselstrømsnetværk, styret af en spænding på 24 - 250 volt. Der er enheder, der er i stand til at skifte store belastninger.

Den tredje gruppe er universelle enheder. Kredsløbet for denne type enhed understøtter manuel indstilling til brug under visse betingelser.

Hvis vi tager hensyn til arten af ​​den tilsluttede belastning, skal vi skelne mellem to typer AC-relæer i fast tilstand: enfase og trefase. Begge typer er designet til at skifte en tilstrækkelig kraftig belastning ved strømme fra 10 - 75 A.I dette tilfælde kan de maksimale kortvarige aktuelle værdier nå 500 A.

En udbredt version til brug i et trefaset elektrisk netværk. Anvendes ofte som en lineær regulator af kraftfulde elektriske opvarmere (TEN)

Kapacitive, resistive induktionskredsløb kan fungere som en belastning, der skiftes af faststofrelæer. Konstruktionen af ​​omskifterne giver dig mulighed for at kontrollere for eksempel glidende elementer, glødelamper, elektriske motorer uden unødig støj.

Pålideligheden er tilstrækkelig høj. Men på mange måder afhænger stabiliteten og holdbarheden af ​​faststofrelæer af produktionskvaliteten. Således er enheder, der er fremstillet under et bestemt Impuls-varemærke, ofte markeret med en kort levetid.

På den anden side giver Schneider Electric-produkter ikke plads til kritik.

Hvordan laver man en TTR med egne hænder?

I betragtning af enhedens designfunktion (monolit) samles kredsløbet ikke på et tekstolitplade, som det er sædvanligt, men på en vægmonteret installation.

Sådan ser det selvfremstillede solid-state relædesign ud. Det er nemt at gøre sådan noget. Kun de grundlæggende færdigheder hos en elektronisk ingeniør og en elektriker er nødvendige. Materialeomkostninger er små

Der er mange kredsløbsløsninger i denne retning. Den specifikke mulighed afhænger af den krævede skifteeffekt og andre parametre.

Elektroniske komponenter til kredsløbssamling

Listen over elementer i et simpelt kredsløb til praktisk udvikling og konstruktion af et solidt tilstandsrelæ med dine egne hænder er som følger:

1. Optokoppler type MOS3083.
2. Triac type VT139-800.
3. KT209-serien transistor.
4. Modstande, Zener-diode, LED.

Alle disse elektroniske komponenter loddes ved overflademontering i henhold til følgende diagram:

Skematisk diagram over et laveffekt faststofrelæ til DIY samling. Et lille antal dele og enkel hængslet installation tillader lodning af kredsløbet uden vanskeligheder

På grund af brugen af ​​MOS3083 optokoppler i styresignalgenereringskredsløbet, kan indgangsspændingen variere fra 5 til 24 volt.

Og på grund af kæden, der består af en zenerdiode og en begrænsende modstand, reduceres strømmen, der passerer gennem kontrol-LED'en til det mindst mulige. Denne løsning giver en lang levetid på kontrol-LED'en.

Kontrol af det samlede kredsløb for betjenelighed

Det samlede kredsløb skal kontrolleres for betjenelighed. Det er ikke nødvendigt at tilslutte en belastningsspænding på 220 volt til omskiftningskredsløbet gennem en triac. Det er tilstrækkeligt at tilslutte en måleenhed - en tester parallel med triacens skiftelinie.

Kontroller ydeevnen for et faststofrelæ ved hjælp af en måleenhed. Hvis der styres en spænding på enhedens indgang, skal triac-overgangen være åben

Testmålerens måling skal indstilles til "mOhm" og anvende strøm (5-24V) til styringsspændingsgenereringskredsløbet. Hvis alt fungerer korrekt, skal testeren vise forskellen i modstand fra "mOhm" til "kOhm."

Monolitiske boliger

En aluminiumsplade, der er 3-5 mm tyk, kræves under bunden af ​​det fremtidige solid-state relæhus. Pladens dimensioner er ikke kritiske, men skal være i overensstemmelse med betingelserne for effektiv varmefjerning fra triac, når dette elektroniske element opvarmes.

Ramme til hældning af tilfældet med den fremtidige enhed. Lavet af papstrimmel eller andre egnede materialer. Det er fastgjort på et aluminiumsunderlag med universallim.

Overfladen på aluminiumspladen skal være flad. Derudover er det nødvendigt at behandle begge sider - at skrælle med et fint sandpapir, polere.

På det næste trin er den forberedte plade udstyret med et ”forskalling” - en kant lavet af pap eller plast limes rundt om omkredsen. Det skal være en slags kasse, som derefter vil blive fyldt med epoxy.

Et elektronisk kredsløb med et faststofrelæ, der er samlet af en "baldakin", placeres i den oprettede kasse. Kun en triac er lagt på overfladen af ​​aluminiumspladen.

Fastgør triac på et aluminiumsunderlag. Hovedbetingelsen er, at denne elektroniske komponent skal presses godt til metalbunden. Dette er den eneste måde at sikre varmespredning i høj kvalitet og pålidelig drift.

Ingen andre kredsløbsdele eller ledere må berøre aluminiumsunderlaget. Triacen påføres aluminium af den del af kroppen, som er designet til installation på en radiator.

Du skal bruge en varmeledende pasta på kontaktområdet for triaclegemet og aluminiumsunderlaget. Nogle mærker af triacs med en uisoleret anode skal placeres gennem en glimmerpude.

Muligheden for at montere triac på underlaget ved hjælp af nitter. På bagsiden flæter nitten med overfladen på underlaget

Triacen skal presses fast til basen med en slags vægt og fyldes med epoxylim omkring omkredsen eller sikres på en eller anden måde uden at forstyrre overfladen på bagsiden af ​​underlaget (for eksempel nitter).

Forberedelse af forbindelse og fyldning af kroppen

Til fremstilling af et fast legeme af en elektronisk anordning kræves en sammensat blanding. Sammensætningen af ​​den blandede blanding er baseret på to komponenter:

1. Epoxyharpiks uden hærder.
2. Alabasterpulver.

Takket være tilsætningen af ​​alabaster løser mesteren to problemer på én gang - han modtager et udtømmende volumen af ​​fyldstofforbindelsen ved et nominelt forbrug af epoxyharpiks og skaber et fyld med optimal konsistens.

Blandingen skal blandes grundigt, hvorefter du kan tilsætte hærderen og blande grundigt igen. Monter derefter den "vægmonterede" installation forsigtigt inde i papkassen med den oprettede forbindelse.

Sådan ser det ud som et færdigt eksempel på et solidt-relæ, der er samlet af dig selv. Noget usædvanligt og ikke meget præsentabelt, men pålideligt nok

Påfyldning udføres til det øverste niveau, hvor kun en del af hovedet på kontrol-LED'en efterlades på overfladen. Oprindeligt ser forbindelsen muligvis ikke helt glat ud, men efter et stykke tid ændrer billedet sig. Det gjenstår kun at vente på, at rollebesætningen stivner fuldstændigt.

Faktisk kan du bruge alle egnede støbningsløsninger. Hovedkriteriet er, at støbesammensætningen ikke skal være elektrisk ledende, plus der skal dannes en god grad af støbestivhed efter størkning. Det støbte tilfælde af faststofrelæet er en slags beskyttelse af det elektroniske kredsløb mod utilsigtet fysisk skade.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Denne video viser, hvordan og på grundlag af hvilke elektroniske komponenter et solidt tilstandsrelæ kan laves. Forfatteren fortæller lystigt om alle detaljerne i fremstillingspraksis, som han personligt stødte på under produktionen af ​​den elektroniske switch:

Video om det problem, du kan støde på, når du har erhvervet en TF-fase i en fase fra sælgere fra Kina. Undervejs foretager en slags gennemgang af enhedens omskifter enhed:

Selvproduktion af faststofrelæer er en mulig løsning, men med hensyn til produkter under lavspændingsbelastning, der bruger relativt lav effekt.

Det er vanskeligt at fremstille mere kraftfulde og højspændingsenheder med dine egne hænder. Og denne finansielle virksomhed koster det samme beløb, som fabrikskopien estimeres. Så om nødvendigt er det lettere at købe en færdiglavet industriel enhed.

Hvis du har spørgsmål til montering af et solidt tilstandsrelæ, bedes du spørge dem i kommentarfeltet, så prøver vi at give dig et ekstremt klart svar. Der kan du dele oplevelsen med selvfremstillingsrelæer eller give værdifuld information om artiklets emne.