DIY Solid State Relay: Οδηγίες συναρμολόγησης και συμβουλές σύνδεσης

Το Solid State Relay (TTR) είναι μια συσκευή από μια σειρά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων μη μηχανικής δράσης. Η έλλειψη μηχανικής ανοίγει περισσότερες ευκαιρίες για τους λάτρεις της ηλεκτρονικής να κάνουν ρελέ στερεάς κατάστασης με τα χέρια τους για προσωπική χρήση.

Εξετάστε αυτήν τη δυνατότητα με περισσότερες λεπτομέρειες.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας του TTR

Εάν τα περισσότερα από αυτά τα ηλεκτρονικά είδη περιέχουν παραδοσιακά κινούμενα μέρη ομάδων επαφών, ένα ρελέ στερεάς κατάστασης δεν έχει καθόλου τέτοια εξαρτήματα. Η εναλλαγή του κυκλώματος με κύκλωμα συσκευής πραγματοποιείται σύμφωνα με την αρχή ενός ηλεκτρονικού κλειδιού. Και ο ρόλος των ηλεκτρονικών πλήκτρων παίζεται συνήθως από ημιαγωγούς ενσωματωμένους στο σώμα του ρελέ - τρανζίστορ ισχύος, τριακ, θυρίστορ.

Προτού προσπαθήσετε να φτιάξετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης, είναι λογικό να εξοικειωθείτε με τον βασικό σχεδιασμό τέτοιων συσκευών, για να κατανοήσετε την αρχή της λειτουργίας τους.

Τα ρελέ στερεάς κατάστασης διαφόρων διαμορφώσεων κατασκευάζονται από τη βιομηχανία, σχεδιασμένα για τις πιο διαφορετικές συνθήκες πρακτικής εφαρμογής. Μια μεγάλη ποικιλία τροποποιήσεων

Στο πλαίσιο μιας σφιχτής μελέτης της συσκευής, είναι αμέσως απαραίτητο να επισημανθούν τα πλεονεκτήματα του TTR:

• εναλλαγή υψηλού φορτίου
• υψηλή ταχύτητα μεταγωγής
• τέλεια γαλβανική απομόνωση.
• ικανότητα κράτησης εν συντομία υψηλών υπερφορτώσεων.

Μεταξύ των μηχανικών κατασκευών, δεν είναι πραγματικά δυνατό να βρεθούν ρελέ με παρόμοιες παραμέτρους. Γενικά, τα πλεονεκτήματα έναντι των μηχανικών ομολόγων ρελέ στερεάς κατάστασης εκφράζονται από μια εντυπωσιακή λίστα.

Δύο ηλεκτρονικές συσκευές που παρέχουν λειτουργικά εναλλαγή κυκλώματος: στα αριστερά γίνεται με βάση ένα σχεδιασμό στερεάς κατάστασης, στα δεξιά είναι ένα παραδοσιακό μηχανικό σύστημα μεταγωγής

Οι συνθήκες λειτουργίας για TTR πρακτικά δεν περιορίζουν τη χρήση αυτών των συσκευών. Επιπλέον, η απουσία κινούμενων μηχανικών εξαρτημάτων επηρεάζει θετικά τη διάρκεια ζωής των συσκευών.Υπάρχει λοιπόν κάθε λόγος να αντιμετωπίσετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης - να συναρμολογήσετε τη συσκευή με τα χέρια σας.

Ωστόσο, για λόγους δικαιοσύνης, μαζί με τις θετικές πτυχές, θα πρέπει να σημειωθούν οι ιδιότητες του ρελέ, που χαρακτηρίζονται ως ελαττώματα. Έτσι, για τη λειτουργία ισχυρών συσκευών, κατά κανόνα, απαιτείται ένα επιπλέον στοιχείο της δομής, το οποίο έχει σχεδιαστεί για την απομάκρυνση της θερμότητας.

Σε περίπτωση αλλαγής ισχυρού φορτίου, τα ρελέ στερεάς κατάστασης σχεδόν πάντα συμπληρώνονται με ισχυρά ψυγεία ψύξης. Αυτό το σημείο περιπλέκει τη χρήση του TTR.

Τα ψυγεία ψύξης ρελέ στερεάς κατάστασης έχουν συνολικές διαστάσεις αρκετές φορές μεγαλύτερες από τις διαστάσεις του TTR, γεγονός που μειώνει την ευκολία και τον ορθολογισμό της εγκατάστασης.

Οι συσκευές TTR κατά τη λειτουργία (σε κλειστή κατάσταση) δίνουν αντίστροφο ρεύμα διαρροής και παρουσιάζουν ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό τάσης ρεύματος. Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλα τα ρελέ στερεάς κατάστασης χωρίς περιορισμούς στα χαρακτηριστικά των μεταβαλλόμενων τάσεων.

Σχεδιασμός για χρήση μόνο σε κυκλώματα όπου τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. Συνήθως, αυτές οι συσκευές διακρίνονται από μικρές διαστάσεις και χαμηλή ισχύ μεταγωγής

Ορισμένοι τύποι συσκευών έχουν σχεδιαστεί για εναλλαγή μόνο συνεχούς ρεύματος. Η εισαγωγή ρελέ στερεάς κατάστασης στο κύκλωμα συνήθως απαιτεί πρόσθετα μέτρα με στόχο τον αποκλεισμό ψευδών συναγερμών.

Τα ρελέ στερεάς κατάστασης βρίσκονται συχνά κοινά ηλεκτρικό πάνελ του διαμερίσματος.

Πώς λειτουργεί ένα ρελέ στερεάς κατάστασης;

Το σήμα ελέγχου (συνήθως χαμηλής στάθμης τάσης, που προκύπτει, για παράδειγμα, από τον ελεγκτή ελέγχου) παρέχεται στο LED του οπτοηλεκτρονικού ζεύγους που υπάρχει στο κύκλωμα TTR. Το LED αρχίζει να εκπέμπει φως προς τη φωτοδίοδο, η οποία με τη σειρά της ανοίγει και αρχίζει να περνά ρεύμα.

Ένα γενικευμένο σχήμα TTR, που δείχνει ξεκάθαρα πώς λειτουργεί η ηλεκτρονική συσκευή: 1 - πηγή τάσης ελέγχου. 2 - οπτοσυζεύκτης μέσα στο περίβλημα του ρελέ. 3 - φορτίστε την τρέχουσα πηγή. 4 - φορτίο

Το ρεύμα που διέρχεται από τη φωτοδίοδο έρχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου του τρανζίστορ κλειδιού ή του θυρίστορ. Το κλειδί ανοίγει, κλείνει το κύκλωμα φόρτωσης.

Έτσι λειτουργεί η λειτουργία εναλλαγής συσκευών. Όλα τα ηλεκτρονικά παραδοσιακά περικλείονται σε ένα μονολιθικό περίβλημα. Στην πραγματικότητα, επομένως, η συσκευή ονομάστηκε ρελέ στερεάς κατάστασης.

Και πώς μπορείτε να συνδέσετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης μπορείτε να βρείτε στο αυτά τα πράγματα.

Διακόπτες στερεάς κατάστασης

Όλη η υπάρχουσα γκάμα συσκευών μπορεί να χωριστεί υπό όρους σε ομάδες με βάση την κατηγορία του συνδεδεμένου φορτίου, τις δυνατότητες ελέγχου τάσης και μεταγωγής.

Έτσι, θα συνοψιστούν τρεις ομάδες:

1. Συσκευές που λειτουργούν σε κυκλώματα DC.
2. Συσκευές που λειτουργούν σε κυκλώματα AC.
3. Καθολικά σχέδια.

Η πρώτη ομάδα αντιπροσωπεύεται από συσκευές με παραμέτρους τάσης ελέγχου λειτουργίας 3 - 32 volt. Πρόκειται για ηλεκτρονικά σχετικά μικρού μεγέθους, προικισμένα με ενδείξεις LED, ικανά να λειτουργούν χωρίς διακοπή σε θερμοκρασίες -35 / +75 ºС.

Μια ευρέως χρησιμοποιούμενη ηλεκτρονική συσκευή για χρήση σε μονοφασικό ηλεκτρικό δίκτυο. Υπάρχουν και άλλες επιλογές σχεδίασης, αλλά πολύ λιγότερο συχνά.

Η δεύτερη ομάδα - συσκευές σχεδιασμένες για εγκατάσταση σε δίκτυα AC. Εδώ είναι τα σχέδια του TTR για εγκατάσταση σε δίκτυα AC, που ελέγχονται από τάση 24 - 250 volt. Υπάρχουν συσκευές ικανές να αλλάζουν φορτία υψηλής ισχύος.

Η τρίτη ομάδα είναι καθολικές συσκευές. Το κύκλωμα αυτού του τύπου συσκευής υποστηρίζει χειροκίνητο συντονισμό για χρήση σε ορισμένες συνθήκες.

Εάν λάβουμε υπόψη τη φύση του συνδεδεμένου φορτίου, πρέπει να διακρίνουμε δύο τύπους ρελέ AC στερεάς κατάστασης: μονοφασικό και τριφασικό. Και οι δύο τύποι έχουν σχεδιαστεί για εναλλαγή αρκετά ισχυρών φορτίων σε ρεύματα 10 - 75 A.Σε αυτήν την περίπτωση, οι μέγιστες βραχυπρόθεσμες τρέχουσες τιμές μπορούν να φτάσουν τα 500 A.

Μια ευρεία έκδοση για χρήση σε τριφασικό ηλεκτρικό δίκτυο. Συχνά χρησιμοποιείται ως γραμμικός ρυθμιστής ισχυρών ηλεκτρικών θερμαντήρων (ΔΕΔ)

Τα χωρητικά, ανθεκτικά, επαγωγικά κυκλώματα μπορούν να λειτουργήσουν ως ένα φορτίο που αλλάζει από ρελέ στερεάς κατάστασης. Ο σχεδιασμός των διακοπτών σας επιτρέπει να ελέγχετε ομαλά, για παράδειγμα, θερμαντικά στοιχεία, λαμπτήρες πυρακτώσεως, ηλεκτρικούς κινητήρες χωρίς περιττό θόρυβο.

Η αξιοπιστία είναι αρκετά υψηλή. Αλλά με πολλούς τρόπους, η σταθερότητα και η αντοχή των ρελέ στερεάς κατάστασης εξαρτάται από την ποιότητα της παραγωγής. Έτσι, οι συσκευές που κατασκευάζονται με ένα συγκεκριμένο εμπορικό σήμα Impuls συχνά χαρακτηρίζονται με μικρή διάρκεια ζωής.

Από την άλλη πλευρά, τα προϊόντα της Schneider Electric δεν αφήνουν περιθώρια για κριτική.

Πώς να φτιάξετε ένα TTR με τα χέρια σας;

Δεδομένου του σχεδιαστικού χαρακτηριστικού της συσκευής (μονόλιθος), το κύκλωμα δεν συναρμολογείται σε πίνακα από textolite, όπως είναι συνηθισμένο, αλλά σε επιτοίχια εγκατάσταση.

Έτσι μοιάζει ο αυτοδημιούργιος ρελέ στερεάς κατάστασης. Είναι εύκολο να κάνεις κάτι τέτοιο. Απαιτούνται μόνο οι βασικές δεξιότητες ενός ηλεκτρονικού μηχανικού και ενός ηλεκτρολόγου. Το κόστος υλικού είναι μικρό

Υπάρχουν πολλές λύσεις κυκλώματος προς αυτή την κατεύθυνση. Η συγκεκριμένη επιλογή εξαρτάται από την απαιτούμενη ισχύ μεταγωγής και άλλες παραμέτρους.

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα για συναρμολόγηση κυκλώματος

Η λίστα των στοιχείων ενός απλού κυκλώματος για την πρακτική ανάπτυξη και κατασκευή ενός ρελέ στερεάς κατάστασης με τα χέρια σας έχει ως εξής:

1. Optocoupler τύπου MOS3083.
2. Triac τύπου VT139-800.
3. Τρανζίστορ σειράς KT209.
4. Αντίσταση, δίοδος Zener, LED.

Όλα αυτά τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα συγκολλούνται με επιφανειακή τοποθέτηση σύμφωνα με το ακόλουθο διάγραμμα:

Σχηματικό διάγραμμα ενός ρελέ στερεάς κατάστασης χαμηλής ισχύος για συναρμολόγηση DIY. Ένας μικρός αριθμός εξαρτημάτων και μια απλή αρθρωτή εγκατάσταση επιτρέπουν τη συγκόλληση του κυκλώματος χωρίς δυσκολία

Λόγω της χρήσης του οπτικού συζεύκτη MOS3083 στο κύκλωμα παραγωγής σήματος ελέγχου, η τάση εισόδου μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 24 βολτ.

Και λόγω της αλυσίδας, που αποτελείται από μια δίοδο zener και μια περιοριστική αντίσταση, το ρεύμα που διέρχεται από το LED ελέγχου μειώνεται στο ελάχιστο δυνατό. Αυτή η λύση παρέχει μεγάλη διάρκεια ζωής του LED ελέγχου.

Έλεγχος του συναρμολογημένου κυκλώματος για λειτουργικότητα

Το συναρμολογημένο κύκλωμα πρέπει να ελέγχεται για λειτουργικότητα. Δεν είναι απαραίτητο να συνδέσετε μια τάση φορτίου 220 βολτ στο κύκλωμα μεταγωγής μέσω ενός triac. Αρκεί να συνδέσετε μια συσκευή μέτρησης - έναν ελεγκτή παράλληλα με τη γραμμή εναλλαγής του triac.

Έλεγχος της απόδοσης ενός ρελέ στερεάς κατάστασης χρησιμοποιώντας μια συσκευή μέτρησης. Εάν εφαρμοστεί τάση ελέγχου στην είσοδο της συσκευής, η μετάβαση triac πρέπει να είναι ανοιχτή

Ο τρόπος μέτρησης του ελεγκτή πρέπει να ρυθμιστεί σε "mOhm" και να εφαρμόσει ισχύ (5-24V) στο κύκλωμα παραγωγής τάσης ελέγχου. Εάν όλα λειτουργούν σωστά, ο ελεγκτής θα πρέπει να δείχνει τη διαφορά στην αντίσταση από "mOhm" έως "kOhm."

Μονολιθικό περίβλημα

Απαιτείται πλάκα αλουμινίου πάχους 3-5 mm κάτω από τη βάση της μελλοντικής θήκης ρελέ στερεάς κατάστασης. Οι διαστάσεις της πλάκας δεν είναι κρίσιμες, αλλά πρέπει να πληρούν τις προϋποθέσεις για αποτελεσματική απομάκρυνση της θερμότητας από το triac όταν θερμαίνεται αυτό το ηλεκτρονικό στοιχείο.

Πλαίσιο για χύσιμο της θήκης της μελλοντικής συσκευής Κατασκευασμένο από χαρτόνι ή άλλα κατάλληλα υλικά. Είναι στερεωμένο σε υπόστρωμα αλουμινίου με κόλλα γενικής χρήσης.

Η επιφάνεια της πλάκας αλουμινίου πρέπει να είναι επίπεδη. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να επεξεργαστείτε και τις δύο πλευρές - να ξεφλουδίσετε με ένα λεπτό γυαλόχαρτο, να γυαλίσετε.

Στο επόμενο στάδιο, η προετοιμασμένη πλάκα είναι εξοπλισμένη με "ξυλότυπου" - ένα περίγραμμα από χοντρό χαρτόνι ή πλαστικό κολλάει γύρω από την περίμετρο. Θα πρέπει να είναι ένα είδος κουτιού, το οποίο στη συνέχεια θα γεμίσει με εποξειδικά.

Ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ενός ρελέ στερεάς κατάστασης συναρμολογημένο από ένα "κουβούκλιο" τοποθετείται μέσα στο δημιουργημένο κουτί. Μόνο ένα triac τοποθετείται στην επιφάνεια της πλάκας αλουμινίου.

Στερέωση του triac σε ένα υπόστρωμα αλουμινίου. Η κύρια προϋπόθεση είναι ότι αυτό το ηλεκτρονικό εξάρτημα πρέπει να πιέζεται σταθερά στη μεταλλική βάση. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να εξασφαλιστεί υψηλής ποιότητας απαγωγή θερμότητας και αξιόπιστη λειτουργία

Κανένα άλλο τμήμα κυκλώματος ή αγωγός δεν πρέπει να αγγίζει το υπόστρωμα αλουμινίου. Το triac εφαρμόζεται σε αλουμίνιο από αυτό το μέρος του σώματος, το οποίο έχει σχεδιαστεί για εγκατάσταση σε καλοριφέρ.

Θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια θερμοαγώγιμη πάστα στην περιοχή επαφής του σώματος triac και του υποστρώματος αλουμινίου. Ορισμένες μάρκες triacs με μη μονωμένη άνοδο πρέπει να τοποθετηθούν μέσω μαρκαδόρου.

Η επιλογή τοποθέτησης του triac στο υπόστρωμα χρησιμοποιώντας πριτσίνια. Στην πίσω πλευρά, το πριτσίνια ισοπεδώνεται με την επιφάνεια του υποστρώματος

Το triac πρέπει να πιεστεί σταθερά στη βάση με κάποιο βάρος και να γεμίσει με εποξειδική κόλλα γύρω από την περίμετρο ή να ασφαλιστεί με κάποιο τρόπο χωρίς να διαταραχθεί η επιφάνεια του πίσω μέρους του υποστρώματος (για παράδειγμα, πριτσίνια).

Προετοιμασία της ένωσης και πλήρωση του σώματος

Για την κατασκευή ενός στερεού σώματος μιας ηλεκτρονικής συσκευής, απαιτείται ένα σύνθετο μείγμα. Η σύνθεση του μίγματος βασίζεται σε δύο συστατικά:

1. Εποξειδική ρητίνη χωρίς σκληρυντικό.
2. Σκόνη Alabaster.

Χάρη στην προσθήκη αλάβαστρου, ο πλοίαρχος επιλύει ταυτόχρονα δύο προβλήματα - λαμβάνει έναν εξαντλητικό όγκο της ένωσης πλήρωσης σε μια ονομαστική κατανάλωση εποξειδικής ρητίνης και δημιουργεί ένα γέμισμα βέλτιστης συνοχής.

Το μείγμα πρέπει να αναμιχθεί καλά, μετά από το οποίο μπορείτε να προσθέσετε το σκληρυντικό και να το ανακατέψετε ξανά καλά. Στη συνέχεια, τοποθετήστε προσεκτικά την "επιτοίχια" εγκατάσταση μέσα στο κουτί από χαρτόνι με τη δημιουργημένη ένωση.

Έτσι φαίνεται μια τελική παρουσία ενός ρελέ στερεάς κατάστασης που συναρμολογείτε από εσάς. Κάπως ασυνήθιστο και όχι πολύ ευπαρουσίαστο, αλλά αρκετά αξιόπιστο

Η πλήρωση γίνεται στο ανώτερο επίπεδο, αφήνοντας μόνο ένα μέρος της κεφαλής του LED ελέγχου στην επιφάνεια. Αρχικά, η επιφάνεια της ένωσης μπορεί να μην φαίνεται τελείως λεία, αλλά μετά από λίγο η εικόνα θα αλλάξει. Απομένει μόνο να περιμένουμε το καστ να σταθεροποιηθεί πλήρως.

Στην πραγματικότητα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε κατάλληλη λύση χύτευσης. Το βασικό κριτήριο είναι ότι η σύνθεση χύτευσης δεν πρέπει να είναι ηλεκτρικά αγώγιμη, ενώ ένας καλός βαθμός ακαμψίας χύτευσης πρέπει να σχηματιστεί μετά τη στερεοποίηση. Η χυτή θήκη του ρελέ στερεάς κατάστασης είναι ένα είδος προστασίας του ηλεκτρονικού κυκλώματος από τυχαία σωματική βλάβη.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Αυτό το βίντεο δείχνει πώς και με βάση ποια ηλεκτρονικά εξαρτήματα μπορεί να δημιουργηθεί ένα ρελέ στερεάς κατάστασης. Ο συγγραφέας μιλάει καθαρά για όλες τις λεπτομέρειες της πρακτικής κατασκευής που αντιμετώπισε προσωπικά κατά την παραγωγή του ηλεκτρονικού διακόπτη:

Βίντεο σχετικά με το πρόβλημα που ενδέχεται να αντιμετωπίσετε μετά την απόκτηση μονοφασικού TTR από πωλητές από την Κίνα. Στην πορεία, πραγματοποιεί ένα είδος αναθεώρησης της συσκευής εναλλαγής συσκευών:

Η αυτοπαραγωγή ρελέ στερεάς κατάστασης είναι μια πιθανή λύση, αλλά σε σχέση με προϊόντα με φορτίο χαμηλής τάσης, καταναλώνοντας σχετικά χαμηλή ισχύ.

Είναι δύσκολο να φτιάξεις πιο ισχυρές συσκευές υψηλής τάσης με τα χέρια σου. Και αυτή η χρηματοοικονομική επιχείρηση θα κοστίσει το ίδιο ποσό με το εργοστασιακό αντίγραφο. Επομένως, εάν είναι απαραίτητο, είναι πιο εύκολο να αγοράσετε μια έτοιμη βιομηχανική συσκευή.

Εάν έχετε απορίες σχετικά με τη συναρμολόγηση ενός ρελέ στερεάς κατάστασης, ρωτήστε τους στο πλαίσιο σχολίων και θα προσπαθήσουμε να σας δώσουμε μια εξαιρετικά σαφή απάντηση. Εκεί μπορείτε να μοιραστείτε την εμπειρία των αυτο-κατασκευής ρελέ ή να παράσχετε πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το θέμα του άρθρου.