DIY Solid State Relay: Monteringsinstruksjoner og tilkoblingstips

Solid State Relay (TTR) er en enhet fra en serie elektroniske komponenter med ikke-mekanisk handling. Mangelen på mekanikk åpner for flere muligheter for elektronikkelskere å lage et solid-state stafett med egne hender til personlig bruk.

Vurder denne muligheten mer detaljert.

Design og prinsipp for drift av TTR

Hvis det meste av slik elektronikk tradisjonelt inneholder bevegelige deler av kontaktgrupper, har ikke et faststoff-relé slike deler i det hele tatt. Å bytte krets med en enhetskrets utføres i henhold til prinsippet om en elektronisk nøkkel. Og rollen som elektroniske nøkler spilles vanligvis av halvledere innebygd i reléets kropp - krafttransistorer, triakker, tyristorer.

Før du prøver å lage et solid-state relé selv, er det logisk å sette seg inn i den grunnleggende utformingen av slike enheter, for å forstå prinsippet om deres drift.

Reléer i solid tilstand av forskjellige konfigurasjoner er produsert av industrien, designet for de mest forskjellige betingelsene for praktisk anvendelse. Et bredt utvalg av modifikasjoner

I rammen av en tett studie av enheten er det øyeblikkelig nødvendig å fremheve fordelene ved TTR:

• høy belastning bytte;
• høy byttehastighet;
• perfekt galvanisk isolasjon;
• evne til kort å holde store overbelastninger.

Blant mekaniske strukturer er det egentlig ikke mulig å finne reléer med lignende parametere. Generelt uttrykkes fordelene i forhold til de mekaniske motstykkene til faststoffreléer med en imponerende liste.

To elektroniske enheter som funksjonelt gir kretsveksling: til venstre er laget på grunnlag av en solid-state design, til høyre er et tradisjonelt mekanisk koblingssystem

Driftsforholdene for TTR begrenser praktisk talt ikke bruken av disse enhetene. I tillegg påvirker fraværet av bevegelige mekaniske deler fordelaktig levetiden til enhetene.Så det er all grunn til å takle et solid-state relé - å sette sammen enheten med egne hender.

Imidlertid, i rettferdighet, sammen med de positive aspektene, bør det bemerkes reléets egenskaper, karakterisert som mangler. Så for drift av kraftige enheter kreves det som regel en ekstra komponent av strukturen, som er designet for å fjerne varme.

I tilfelle man skifter kraftig last, suppleres faststoffreléer nesten alltid med kraftige kjøleradiatorer. Dette punktet kompliserer bruken av TTR.

Solid-state relé kjøleradiatorer har generelle dimensjoner som er flere ganger større enn dimensjonene til TTR, noe som reduserer bekvemmeligheten og rasjonaliteten ved installasjonen.

TTR-enheter under drift (i lukket tilstand) gir en revers lekkasjestrøm og viser en ikke-lineær strømspenningskarakteristikk. Ikke alle faststoffreléer kan brukes uten begrensninger i egenskapene til de svitsjede spenningene.

Design for bruk bare i kretsløp der strømforsyningen leveres med jevn strøm. Disse enhetene er typisk kjennetegnet ved små dimensjoner og lav bytteeffekt

Enkelte typer enheter er designet for å bare bytte likestrøm. Innføring av faststoffreléer i kretsen krever vanligvis ytterligere tiltak som tar sikte på å blokkere falske alarmer.

Reléer i fast tilstand kan ofte finnes til felles elektrisk panel i leiligheten.

Hvordan fungerer et solidt stafett?

Styresignalet (vanligvis en lavnivåspenning, som for eksempel stammer fra kontrollkontrollen) tilføres lysdioden til det optoelektroniske paret som er til stede i TTR-kretsen. LED begynner å avgi lys mot fotodioden, som igjen åpnes og begynner å passere strøm.

Et generalisert TTR-skjema, som tydelig viser hvordan den elektroniske enheten fungerer: 1 - kontrollspenningskilde; 2 - optokoppling inne i reléhuset; 3 - last strømkilde; 4 - belastning

Strømmen som går gjennom fotodioden kommer til kontrollelektroden til nøkkeltransistoren eller tyristoren. Nøkkelen åpnes, lukker lastekretsen.

Slik fungerer enhetens byttefunksjon. All elektronikk er tradisjonelt innkapslet i et monolitisk kabinett. Egentlig ble enheten derfor kalt et solid-state relé.

Og hvordan du kobler sammen et solid-state relé, finner du i dette.

Solid State-brytere

Hele det eksisterende utstyret kan deles betinget i grupper basert på kategorien tilkoblet last, funksjonene til spenningskontroll og kobling.

Dermed trekkes totalt tre grupper:

1. Enheter som fungerer i likestrømkretser.
2. Enheter som fungerer i vekselstrømskretser.
3. Universelle design.

Den første gruppen er representert av enheter med parametere for arbeidsstyringsspenninger på 3 - 32 volt. Dette er en relativt liten elektronikk, utstyrt med LED-indikatorer, som kan fungere uten avbrudd ved temperaturer på -35 / +75 ºС.

En utbredt utforming av en elektronisk enhet for bruk i et enfase elektrisk nettverk. Andre designalternativer er også funnet, men mye sjeldnere.

Den andre gruppen - enheter designet for installasjon i AC-nettverk. Her er designene til TTR for installasjon i AC-nettverk, styrt av en spenning på 24 - 250 volt. Det er enheter som kan bytte belastning med høy effekt.

Den tredje gruppen er universelle enheter. Kretsløpene til denne typen enheter støtter manuell innstilling for bruk under visse forhold.

Hvis vi tar hensyn til arten av den tilkoblede belastningen, bør vi skille to typer AC-reléer i fast tilstand: enfase og trefase. Begge typer er designet for å bytte en tilstrekkelig kraftig belastning ved strømmer på 10 - 75 A.I dette tilfellet kan toppverdier på kort sikt nå 500 A.

En utbredt versjon for bruk i et trefaset elektrisk nettverk. Ofte brukt som en lineær regulator av kraftige elektriske ovner (TEN)

Kapasitive, motstandsdyktige induksjonskretser kan fungere som en belastning byttet av solid-state reléer. Bryterenes utforming lar deg kontrollere for eksempel varmeelementer, glødelamper, elektriske motorer uten unødvendig støy.

Påliteligheten er tilstrekkelig høy. Men på mange måter avhenger stabiliteten og holdbarheten til faststoffreléer av produksjonskvaliteten. Dermed er enheter produsert under et visst Impuls-varemerke ofte merket med en kort levetid.

På den annen side lar Schneider Electric-produkter ikke rom for kritikk.

Hvordan lage TTR med egne hender?

Gitt designfunksjonen til enheten (monolit), er kretsen ikke montert på et tekstolittavle, som vanlig, men på en veggmontert installasjon.

Slik ser den selvlagde solid-state reléutformingen ut. Det er enkelt å gjøre noe sånt. Bare de grunnleggende ferdighetene til en elektronisk ingeniør og en elektriker er nødvendig. Materialkostnadene er små

Det er mange kretsløsninger i denne retningen. Det spesifikke alternativet avhenger av den nødvendige svitsjekraften og andre parametere.

Elektroniske komponenter for kretsmontering

Listen over elementer i en enkel krets for praktisk utvikling og konstruksjon av et solid-state relé med egne hender er som følger:

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

Alle disse elektroniske komponentene er loddet med overflatemontering i henhold til følgende diagram:

Skjematisk diagram over et laveffekt solid-state relé for DIY-montering. Et lite antall deler og enkel hengslet installasjon tillater lodding av kretsløpet uten problemer

På grunn av bruken av MOS3083 optokoppler i styresignalgenereringskretsen, kan inngangsspenningen variere fra 5 til 24 volt.

Og på grunn av kjeden, som består av en zenerdiode og en begrensningsmotstand, reduseres strømmen som går gjennom kontroll-LED til et minimum. Denne løsningen gir lang levetid for kontroll-LED.

Kontroller den samlede kretsen for brukbarhet

Den samlede kretsen må kontrolleres for brukbarhet. Det er ikke nødvendig å koble en belastningsspenning på 220 volt til svitsjekretsen gjennom en triac. Det er nok å koble til en måleenhet - en tester parallell med triacens bryterlinje.

Kontrollere ytelsen til et solid tilstandsrelé ved hjelp av en måleenhet. Hvis en kontrollspenning tilføres inngangen til enheten, må triac-overgangen være åpen

Målemodusen til testeren må være satt til "mOhm" og påføre strøm (5-24V) til generasjonskretsen for kontrollspenning. Hvis alt fungerer riktig, bør testeren vise forskjellen i motstand fra "mOhm" til "kOhm."

Monolitisk bolig

En aluminiumsplate 3-5 mm tykk vil være nødvendig under basen til den fremtidige solid-state relévesken. Platenes dimensjoner er ikke kritiske, men må oppfylle betingelsene for effektiv varmefjerning fra triac når dette elektroniske elementet varmes opp.

Ramme for å helle saken om fremtidens enhet. Laget av papplist eller andre egnede materialer. Det er festet på et aluminiumsunderlag med universallim.

Overflaten på aluminiumsplaten skal være flat. I tillegg er det nødvendig å behandle begge sider - å skrelle med et fint sandpapir, polere.

I neste trinn er den forberedte platen utstyrt med et "forskaling" - en kant av papp eller plast limes rundt omkretsen. Det skal være en slags boks, som senere vil bli fylt med epoksy.

En elektronisk krets med et faststoff-relé satt sammen av en "kalesje" er plassert inne i den opprettede esken. Bare en triac legges på overflaten av aluminiumsplaten.

Feste triac på et aluminiumsunderlag. Hovedbetingelsen er at denne elektroniske komponenten må presses godt til metallbunnen. Dette er den eneste måten å sikre varmespredning av høy kvalitet og pålitelig drift.

Ingen andre kretsdeler eller ledere skal berøre aluminiumsunderlaget. Triacen påføres aluminium av den delen av kroppen, som er designet for installasjon på en radiator.

Du bør bruke en varmeledende pasta på kontaktområdet til triac-kroppen og aluminiumsunderlaget. Noen merker av triacs med en uisolert anode må plasseres gjennom en glimmerpute.

Muligheten til å montere triacen på underlaget ved hjelp av nagler. På baksiden flirer nissen flush med overflaten på underlaget

Triacen må presses godt til basen med en slags vekt og fylles med epoksylim rundt omkretsen eller festes på noen måte uten å forstyrre overflaten på baksiden av underlaget (for eksempel nagler).

Forberedelse av sammensatt og fylling av kroppen

For fremstilling av et solid legeme av en elektronisk anordning vil en sammensatt blanding være nødvendig. Sammensetningen av blandingsblandingen er basert på to komponenter:

1. Epoksyharpiks uten herder.
2. Alabasterpulver.

Takket være tilsetningen av alabaster, løser mesteren to problemer på en gang - han får et uttømmende volum av fyllmassen ved et nominelt forbruk av epoksyharpiks og skaper et fyll med optimal konsistens.

Blandingen må blandes grundig, hvoretter du kan tilsette herderen og blandes grundig igjen. Deretter monterer du den "veggmonterte" installasjonen inne i pappesken med den opprettede forbindelsen.

Slik ser en ferdig forekomst av et solidstatusrelé satt sammen av deg selv ut. Noe uvanlig og ikke veldig presentabel, men pålitelig nok

Fylling utføres til det øverste nivået, og bare etterlater en del av kontrollhodet på overflaten. Til å begynne med ser overflaten på forbindelsen muligens ikke helt glatt ut, men etter en stund vil bildet endre seg. Det gjenstår bare å vente på at rollebesetningen stivner fullstendig.

Faktisk kan du bruke alle passende støpeløsninger. Hovedkriteriet er at støpesammensetningen ikke skal være elektrisk ledende, pluss at det skal dannes en god grad av støpestivhet etter størkning. Det støpte tilfellet med solid-state reléet er en slags beskyttelse av den elektroniske kretsen mot utilsiktet fysisk skade.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Denne videoen viser hvordan og på basis av hvilke elektroniske komponenter et solid-state relé kan lages. Forfatteren snakker klarsynt om alle detaljene i produksjonspraksisen som han personlig møtte under produksjonen av den elektroniske bryteren:

Video om problemet du kan få etter å ha kjøpt en enfaset TTR fra selgere fra Kina. Gjennomfører en slags gjennomgang av enhetens bytteenhet underveis:

Selvprodusering av solidstatusreléer er en mulig løsning, men med hensyn til produkter under lavspenningsbelastning som bruker relativt lite strøm.

Det er vanskelig å lage kraftigere og høyspenningsenheter med egne hender. Og dette finansielle foretaket vil koste det samme beløpet som fabrikkeksemplaret er estimert. Så om nødvendig er det lettere å kjøpe en ferdig industriell enhet.

Hvis du har spørsmål om montering av solid stafett, kan du spørre dem i kommentarfeltet, så prøver vi å gi deg et ekstremt tydelig svar. Der kan du dele opplevelsen av selvfremstillingsreléer eller gi verdifull informasjon om artikkelen.