DIY Solid State Relay: Asennusohjeet ja kytkentävinkit

Solid State Relay (Solid State Relay, TTR) on laite elektronisten komponenttien sarjasta, joka ei ole mekaaninen. Mekaniikan puute avaa elektroniikan ystäville enemmän mahdollisuuksia tehdä puolijohderele omilla käsillään henkilökohtaiseen käyttöön.

Mieti tätä mahdollisuutta yksityiskohtaisemmin.

TTR: n suunnittelu ja toimintaperiaate

Jos suurin osa tällaisesta elektroniikasta sisältää perinteisesti kontaktiryhmien liikkuvia osia, puolijohdereleellä ei ole lainkaan sellaisia ​​osia. Piirin kytkeminen laitepiirillä suoritetaan elektronisen avaimen periaatteen mukaisesti. Ja elektronisten näppäinten roolissa ovat yleensä releen runkoon sisäänrakennetut puolijohteet - tehotransistorit, triakit, tyristorit.

Ennen kuin yrität tehdä puolijohderelettä itse, on loogista tutustua tällaisten laitteiden perussuunnitteluun, ymmärtää niiden toiminnan periaate.

Eri kokoonpanojen puolijohdereleitä valmistaa teollisuus, joka on suunniteltu monenlaisimpiin olosuhteisiin käytännössä. Laaja valikoima muutoksia

Laitteen tarkan tutkimuksen yhteydessä on heti tarpeen korostaa TTR: n etuja:

• korkea kuormitus kytkin;
• korkea kytkentänopeus;
• täydellinen galvaaninen eristys;
• kyky pitää lyhytaikaisesti suuria ylikuormituksia.

Mekaanisista rakenteista ei oikeastaan ​​ole mahdollista löytää releitä, joilla on samanlaiset parametrit. Yleisesti ottaen edut puolijohdereleiden mekaanisiin vastineisiin nähden ilmaistaan ​​vaikuttavalla listalla.

Kaksi elektronista laitetta, jotka toimittavat toiminnallisesti piirikytkentä: vasemmalla on tehty solid-state-mallin perusteella, oikealla on perinteinen mekaaninen kytkentäjärjestelmä

TTR: n käyttöolosuhteet eivät käytännössä rajoita näiden laitteiden käyttöä. Lisäksi liikkuvien mekaanisten osien puuttuminen vaikuttaa suotuisasti laitteiden käyttöikään.Joten on olemassa syy puuttua puolijohdereleeseen - koota laite omin käsin.

Kuitenkin oikeudenmukaisuudessa positiivisten puolien ohella on huomattava releen ominaisuudet, jotka on luonnehdittu virheiksi. Joten voimakkaiden laitteiden toimintaan tarvitaan yleensä rakenteen lisäkomponentti, joka on suunniteltu poistamaan lämpöä.

Jos kytketään voimakas kuorma, puolijohdereleitä täydennetään melkein aina voimakkaalla jäähdytyspatterilla. Tämä kohta vaikeuttaa TTR: n käyttöä.

Puolijohderelejäähdytyspatterien kokonaismitat ovat useita kertoja suurempia kuin TTR: n mitat, mikä vähentää asennuksen mukavuutta ja järkevyyttä.

TTR-laitteet käytön aikana (suljetussa tilassa) antavat käänteisvuotovirran ja osoittavat epälineaarisen virta-jänniteominaisuuden. Kaikkia puolijohdereleitä ei voida käyttää ilman rajoituksia kytkettyjen jännitteiden ominaisuuksissa.

Suunniteltu käytettäväksi vain piireissä, joissa virta syötetään tasavirralla. Tyypillisesti nämä laitteet erottuvat pienistä mitoista ja alhaisesta kytkentätehosta

Tietyntyyppiset laitteet on suunniteltu kytkemään vain tasavirta. Puolijohdereleiden käyttöönotto piirissä vaatii yleensä lisätoimenpiteitä väärien hälytysten estämiseksi.

Puolijohdereleet ovat usein yhteisiä asunnon sähköpaneeli.

Kuinka puolijohderele toimii?

Ohjaussignaali (yleensä matalajännite, joka tulee esimerkiksi ohjausohjaimesta) syötetään TTR-piirissä olevan optoelektronisen parin LEDiin. LED alkaa lähettää valoa fotodiodiin, joka puolestaan ​​aukeaa ja alkaa siirtää virtaa.

Yleinen TTR-järjestelmä, joka osoittaa selvästi kuinka elektroninen laite toimii: 1 - ohjausjännitelähde; 2 - optoeriste relekotelon sisällä; 3 - kuormitusvirtalähde; 4 - kuorma

Fotodiodin läpi kulkeva virta tulee avaintransistorin tai tiristorin ohjauselektrodille. Avain aukeaa, sulkee kuormapiirin.

Näin laitteen kytkentätoiminto toimii. Kaikki elektroniikka on perinteisesti suljettu monoliittiseen koteloon. Itse asiassa siksi laitetta kutsuttiin solid-state-releeksi.

Ja kuinka yhdistää puolijohderele löytyy osoitteesta tämä juttu.

Solid State-kytkimet

Koko olemassa oleva laitevalikoima voidaan ehdollisesti jakaa ryhmiin kytketyn kuorman luokan, jännitesäädön ja kytkentäominaisuuksien perusteella.

Siten piirretään yhteensä kolme ryhmää:

1. Laitteet, jotka toimivat tasavirtapiireissä.
2. Laitteet, jotka toimivat vaihtovirtapiireissä.
3. Universal mallit.

Ensimmäistä ryhmää edustavat laitteet, joiden työohjausjännitteen parametrit ovat 3 - 32 volttia. Tämä on suhteellisen pienikokoinen elektroniikka, jolla on LED-merkkivalot ja joka pystyy toimimaan keskeytyksettä lämpötilassa -35 / +75 ºС.

Yksivaiheisessa sähköverkossa käytettävän elektronisen laitteen laaja muotoilu. Myös muita suunnitteluvaihtoehtoja löytyy, mutta paljon harvemmin.

Toinen ryhmä - laitteet, jotka on tarkoitettu asennettaviksi vaihtovirtaverkoihin. Tässä on TTR-mallit, jotka on tarkoitettu asennettavaksi vaihtovirtaverkkoihin, joiden jännite on 24 - 250 volttia. On laitteita, jotka kykenevät vaihtamaan suuria virrankulutuksia.

Kolmas ryhmä on yleislaitteet. Tämän tyyppisten laitteiden piirit tukevat manuaalista viritystä käytettäväksi tietyissä olosuhteissa.

Jos otamme huomioon kytketyn kuorman luonteen, meidän on erotettava kaksi tyyppiä solid-state AC -releitä: yksivaiheinen ja kolmivaiheinen. Molemmat tyypit on suunniteltu vaihtamaan riittävän voimakas kuorma 10 - 75 A virroilla.Tässä tapauksessa lyhytkestoiset huippuarvot voivat saavuttaa 500 A.

Laaja-alainen versio käytettäväksi kolmivaiheisessa sähköverkossa. Käytetään usein voimakkaan sähkölämmittimen (TEN) lineaarisena säätimenä

Kapasitiiviset, resistiiviset induktiopiirit voivat toimia kuormana, jonka kytkevät solid-state-releet. Kytkimien suunnittelun avulla voit hallita sujuvasti esimerkiksi lämmityselementtejä, hehkulamppuja, sähkömoottoreita ilman tarpeetonta melua.

Luotettavuus on riittävän korkea. Mutta monimuotoisesti puolijohdereleiden vakaus ja kestävyys riippuvat tuotannon laadusta. Siten tietyllä Impuls-tavaramerkillä valmistetuilla laitteilla on usein lyhyt käyttöikä.

Toisaalta Schneider Electric -tuotteet eivät jätä tilaa kritiikille.

Kuinka tehdä TTR omilla käsillä?

Laitteen (monoliitti) suunnitteluominaisuuden vuoksi piiri ei ole koottu tekstoliittilevylle, kuten on tapana, vaan seinälle asennettavaan asennukseen.

Tästä näyttää itse valmistettu puolijohdereleen suunnittelu. Tällainen on helppo tehdä. Tarvitaan vain sähköinsinöörin ja sähköasentajan perustaidot. Materiaalikustannukset ovat pienet

Tässä suunnassa on monia piiriratkaisuja. Erityinen vaihtoehto riippuu vaaditusta kytkentätehosta ja muista parametreista.

Elektroniset komponentit piirikokoonpanoon

Luettelo yksinkertaisesta piiristä puolijohdereleen käytännön kehittämistä ja rakentamista varten omilla käsilläsi on seuraava:

1. Optokytkimen tyyppi MOS3083.
2. Triac-tyyppi VT139-800.
3. KT209-sarjan transistori.
4. Vastukset, Zener-diodi, LED.

Kaikki nämä elektroniset komponentit juotetaan pinta-asennuksella seuraavan kaavion mukaisesti:

Kaavio pienitehoisesta puolijohdereleestä DIY-kokoonpanoa varten. Pieni määrä osia ja yksinkertainen saranoitu asennus mahdollistavat piirin juottamisen ilman vaikeuksia

MOS3083-optoerottimen käytöstä johtuen ohjaussignaalin generointipiirissä tulojännite voi vaihdella 5 - 24 volttia.

Ja ketjun takia, joka koostuu zener-diodista ja rajoittavasta vastuksesta, ohjaus-LED: n läpi kulkeva virta pienenee mahdollisimman pieneksi. Tämä ratkaisu tarjoaa pitkän LED-käyttöiän.

Koottujen piirien toimivuuden tarkistaminen

Kokoonpanon piirin toiminta on tarkistettava. Ei ole välttämätöntä kytkeä 220 voltin kuormajännitettä kytkentäpiiriin triacin kautta. Riittää, kun kytket mittauslaitteen - testeriä rinnakkain triacin kytkentälinjan kanssa.

Puolijohdereleen suorituskyvyn tarkistaminen mittauslaitteella. Jos laitteen tuloon johdetaan ohjausjännite, triakkimuutoksen on oltava auki

Testerin mittaustila on asetettava arvoon "mOhm" ja syötettävä teho (5 - 24 V) ohjausjännitteen generointipiiriin. Jos kaikki toimii oikein, testaajan tulisi näyttää vastusero "mOhm" - "kOhm".

Monoliittinen kotelo

Tulevan solid-state-relekotelon pohjan alla tarvitaan 3–5 mm paksu alumiinilevy. Levyn mitat eivät ole kriittisiä, mutta niiden on täytettävä edellytykset tehokkaalle lämmönpoistolle triacista, kun tätä elektronista elementtiä lämmitetään.

Kehys tulevan laitteen kotelon kaatamiseen. Valmistettu pahvinauhasta tai muista sopivista materiaaleista. Se on kiinnitetty alumiinisubstraattiin yleisliimalla.

Alumiinilevyn pinnan tulee olla tasainen. Lisäksi on tarpeen käsitellä molemmat puolet - kuori ohuella hiekkapaperilla, kiillottaa.

Seuraavassa vaiheessa valmistettu levy varustetaan ”muotilla” - kartonkista tai muovista valmistettu reuna liimataan kehän ympärille. Sen tulisi olla eräänlainen laatikko, joka myöhemmin täytetään epoksilla.

Puolijohdereleen elektroninen piiri, jonka "katos" on koonnut, sijoitetaan luodun laatikon sisään. Alumiinilevyn pinnalle on asetettu vain triakki.

Triacin kiinnittäminen alumiinisubstraattiin. Tärkein ehto on, että tämä elektroninen komponentti on painettava tiukasti metalliosaan. Tämä on ainoa tapa varmistaa korkealaatuinen lämmönpoisto ja luotettava toiminta.

Mikään muu piirin osa tai johdin ei saa koskea alumiinialustaan. Triacia levitetään alumiinille siinä kehon osassa, joka on tarkoitettu asennettavaksi jäähdyttimeen.

Sinun tulisi käyttää lämpöä johtavaa tahnaa triac-rungon ja alumiinialustan kosketusalueella. Jotkut triakkimerkit, joissa on eristämätön anodi, on asetettava kiilletyynyn läpi.

Mahdollisuus kiinnittää triac substraattiin niiteillä. Kääntöpuolella niitti tasoittuu tasolle substraatin pinnan kanssa

Triac on painettava tiukasti pohjaan jonkinlaisella painolla ja täytettävä epoksiliimalla kehän ympärille tai kiinnitettävä jollakin tavalla häiritsemättä substraatin takapinnan pintaa (esimerkiksi niittejä).

Yhdisteen valmistus ja ruumiin täyttö

Elektroniikkalaitteen kiinteän rungon valmistamiseksi tarvitaan yhdistelmäseos. Yhdisteseoksen koostumus perustuu kahteen komponenttiin:

1. Epoksihartsi ilman kovetetta.
2. Alabasterjauhe.

Alabasterin lisäyksen ansiosta päällikkö ratkaisee kaksi ongelmaa kerralla - hän saa tyhjentävän määrän täyteainetta nimelliskulutuksella epoksihartsia ja luo täyttöä optimaalisen sakeuden.

Seos on sekoitettava huolellisesti, minkä jälkeen voit lisätä kovetteen ja sekoittaa uudelleen huolellisesti. Asenna seuraavaksi huolellisesti “seinälle asennettava” asennus pahvilaatikkoon luodun yhdisteen kanssa.

Näin näyttää itse kokoamasi puolijohdereleen valmis esimerkki. Hieman epätavallinen ja ei kovin edustuskelpoinen, mutta riittävän luotettava

Täyttö tehdään ylemmälle tasolle jättäen pinnalle vain osa valvontalaitteen päästä. Aluksi yhdisteen pinta ei välttämättä näytä täysin sileältä, mutta hetken kuluttua kuva muuttuu. Jää vain odottaa, että valettu jähmettyy kokonaan.

Itse asiassa voit käyttää mitä tahansa sopivaa valuratkaisua. Tärkein kriteeri on, että valukoostumus ei saisi olla sähköä johtava, ja kiinteyttämisen jälkeen tulisi muodostua hyvä valetusjäykkyys. Puolijohdereleen valettu kotelo on eräänlainen suoja elektroniselle piirille vahingossa tapahtuvilta fysikaalisilta vaurioilta.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Tämä video näyttää kuinka ja minkä elektronisten komponenttien perusteella puolijohderele voidaan tehdä. Kirjailija puhuu selkeästi kaikista valmistuskäytännön yksityiskohdista, jotka hän on henkilökohtaisesti kohdannut elektronisen kytkimen valmistuksen yhteydessä:

Video ongelmasta, joka voi kohdata ostaessasi yksivaiheisen TTR-myyjän Kiinasta. Matkan varrella suorittaa eräänlainen katsaus laitteen kytkentälaitteeseen:

Puolijohdereleiden itsevalmistus on mahdollinen ratkaisu, mutta suhteessa heikosti kuluttaviin tuotteisiin, jotka ovat pienjännitekuormituksessa.

Tehokkaampien ja korkeajännitelaitteiden valmistus omilla käsillä on vaikeaa. Ja tämä rahoitussitoumus maksaa saman summan kuin tehdaskappaleen arvioidaan. Joten tarvittaessa on helpompaa ostaa valmis teollisuuslaite.

Jos sinulla on kysymyksiä puolijohdereleen kokoamisesta, kysy niitä kommenttiruudussa, ja yritämme antaa sinulle erittäin selkeän vastauksen. Siellä voit jakaa kokemuksia itsevalmistusreleistä tai antaa arvokasta tietoa artikkelin aiheesta.