DIY Solid State Relay: Monteringsanvisningar och anslutningstips

Solid State Relay (TTR) är en enhet från en serie elektroniska komponenter som inte är mekaniska. Bristen på mekanik öppnar upp fler möjligheter för elektronikälskare att skapa ett solid-state relä med sina egna händer för personligt bruk.

Överväg denna möjlighet mer detaljerat.

Design och princip för drift av TTR

Om de flesta av sådan elektronik traditionellt innehåller rörliga delar av kontaktgrupper, har ett fast tillståndsrelä inte sådana delar alls. Omkoppling av kretsen med en anordningskrets utförs enligt principen för en elektronisk nyckel. Och rollen som elektroniska nycklar spelas vanligtvis av halvledare som är inbyggda i reläets kropp - krafttransistorer, triacer, tyristorer.

Innan du försöker göra en solid-state relä själv, är det logiskt att bekanta dig med den grundläggande utformningen av sådana enheter, för att förstå principen för deras funktion.

Relä i solid state med olika konfigurationer tillverkas av industrin, designade för de mest varierande villkoren för praktisk tillämpning. Ett brett urval av ändringar

Inom ramen för en noggrann undersökning av enheten är det omedelbart nödvändigt att belysa fördelarna med TTR:

• växling med hög belastning;
• hög växlingshastighet;
• perfekt galvanisk isolering;
• förmåga att kort hålla höga överbelastningar.

Bland mekaniska konstruktioner är det inte riktigt möjligt att hitta reläer med liknande parametrar. I allmänhet uttrycks fördelarna jämfört med de mekaniska motsvarigheterna till fast tillstånd reläer med en imponerande lista.

Två elektroniska enheter som funktionellt tillhandahåller kretsomkoppling: till vänster görs på basis av en solid-state-design, till höger är ett traditionellt mekaniskt kopplingssystem

Driftsförhållandena för TTR begränsar praktiskt taget inte användningen av dessa enheter. Dessutom påverkar avsaknaden av rörliga mekaniska delar fördelaktigt enheternas livslängd.Så det finns all anledning att ta itu med ett solid-state relä - att montera enheten med dina egna händer.

Men i rättvisa, tillsammans med de positiva aspekterna, bör det noteras reläets egenskaper, karakteriserade som brister. För drift av kraftfulla enheter krävs det som regel en ytterligare komponent i strukturen, som är utformad för att avlägsna värme.

Vid växling av kraftfull belastning kompletteras relä med fast tillstånd nästan alltid med kraftfulla kylradiatorer. Denna punkt komplicerar användningen av TTR.

Relä-kylningsradiatorer i fast tillstånd har övergripande dimensioner flera gånger större än dimensionerna för TTR, vilket minskar installationens bekvämlighet och rationalitet.

TTR-enheter under drift (i stängt tillstånd) ger en omvänd läckström och visar en icke-linjär strömspänningskaraktäristik. Inte alla solid-state reläer kan användas utan begränsningar i egenskaperna hos de omkopplade spänningarna.

Konstruktion för användning endast i kretsar där strömmen matas med likström. Dessa enheter kännetecknas vanligtvis av små dimensioner och låg omkopplingseffekt

Vissa typer av enheter är utformade för att växla endast likström. Införandet av solid-state-reläer i kretsen kräver vanligtvis ytterligare åtgärder för att blockera falska larm.

Relä i fast tillstånd kan ofta förekomma gemensamt elektrisk panel i lägenheten.

Hur fungerar en solid state relä?

Styrsignalen (vanligtvis en låg nivå spänning, som härstammar till exempel från styrenheten) tillförs lysdioden för det optoelektroniska paret som finns i TTR-kretsen. Lysdioden börjar sända ljus mot fotodioden, som i sin tur öppnas och börjar passera ström.

Ett generaliserat TTR-schema som tydligt visar hur den elektroniska enheten fungerar: 1 - styrspänningskälla; 2 - optokopplare i relähuset; 3 - lastströmkälla; 4 - last

Strömmen som går genom fotodioden kommer till styrelektroden för nyckeltransistorn eller tyristorn. Knappen öppnas, stänger lastkretsen.

Så här fungerar enhetens växelfunktion. All elektronik är traditionellt innesluten i ett monolitiskt fall. Egentligen kallades enheten därför ett solid-state relä.

Och hur man ansluter ett solid-state-relä finns i det här.

Solid State-omkopplare

Hela befintliga enheter kan delas villkorat i grupper baserat på kategorin för den anslutna lasten, spänningsstyrningens funktioner och omkoppling.

Således kommer totalt tre grupper att dras:

1. Enheter som arbetar i DC-kretsar.
2. Enheter som arbetar i växelströmskretsar.
3. Universella mönster.

Den första gruppen representeras av enheter med parametrar för arbetsstyrspänningar på 3 - 32 volt. Detta är en relativt liten elektronik, utrustad med LED-indikatorer, som kan fungera utan avbrott vid temperaturer av -35 / +75 ºС.

En utbredd design av en elektronisk enhet för användning i ett enfas elektriskt nätverk. Andra designalternativ finns också, men mycket mindre ofta.

Den andra gruppen - enheter designade för installation i nätverk. Här är konstruktionerna av TTR för installation i AC-nätverk, styrda av en spänning på 24 - 250 volt. Det finns enheter som kan byta hög effektbelastning.

Den tredje gruppen är universella enheter. Kretsarna för denna typ av enhet stöder manuell inställning för användning under vissa förhållanden.

Om vi ​​tar hänsyn till arten av den anslutna lasten, bör vi skilja två typer av solid-state AC-reläer: enfas och trefas. Båda typerna är utformade för att växla en tillräckligt kraftfull belastning vid strömmar på 10 - 75 A.I det här fallet kan toppvärden på kort sikt nå 500 A.

En utbredd version för användning i ett trefas elektriskt nätverk. Används ofta som en linjär regulator för kraftfulla elvärmare (TEN)

Kapacitiva, resistiva induktionskretsar kan fungera som en belastning som byts av reläer med fast tillstånd. Omkopplarnas utformning gör att du kan kontrollera smidigt, till exempel värmeelement, glödlampor, elektriska motorer utan onödigt brus.

Tillförlitligheten är tillräckligt hög. Men på många sätt beror stabiliteten och hållbarheten i solid-state-reläer på produktionskvaliteten. Således markeras enheter som tillverkas under ett visst Impuls-varumärke ofta med en kort livslängd.

Å andra sidan lämnar Schneider Electric-produkter inget utrymme för kritik.

Hur gör jag en TTR med dina egna händer?

Med tanke på enhetens designfunktion (monolit) monteras inte kretsen på ett textolitskiva, som vanligt, utan på en väggmonterad.

Så ser den självgjorda relädesignen i fast tillstånd ut. Det är lätt att göra något liknande. Endast grundläggande färdigheter för en elektronisk ingenjör och en elektriker behövs. Materialkostnaderna är små

Det finns många kretslösningar i denna riktning. Det specifika alternativet beror på önskad omkopplingseffekt och andra parametrar.

Elektroniska komponenter för kretsmontering

Listan över element i en enkel krets för praktisk utveckling och konstruktion av ett solid-state relä med dina egna händer är följande:

1. Optokopplare MOS3083.
2. Triac typ VT139-800.
3. KT209-serien transistor.
4. Motstånd, Zener diode, LED.

Alla dessa elektroniska komponenter är lödda med ytmontering enligt följande diagram:

Schematiskt diagram över en lågeffekt solid-state relä för DIY-montering. Ett litet antal delar och enkel gångjärn installation gör det möjligt att löda kretsen utan svårigheter

På grund av användningen av MOS3083 optokopplare i styrsignalgenereringskretsen kan ingångsspänningen variera från 5 till 24 volt.

Och på grund av kedjan, som består av en zenerdiode och ett begränsande motstånd, reduceras strömmen som går genom kontroll-LED till ett minimum som möjligt. Denna lösning ger en lång livslängd för kontroll-LED.

Kontrollera den monterade kretsen för driftbarhet

Den monterade kretsen måste kontrolleras för funktionsduglighet. Det är inte nödvändigt att ansluta en lastspänning på 220 volt till omkopplingskretsen genom en triac. Det räcker med att ansluta en mätanordning - en testare parallell med triacens kopplingslinje.

Kontrollera prestanda för ett fast tillstånd relä med en mätanordning. Om en styrspänning appliceras på enhetens ingång, måste triac-övergången vara öppen

Mätningsläget för testaren måste ställas in på "mOhm" och tillämpa effekt (5-24V) på styrspänningsgenereringskretsen. Om allt fungerar korrekt, bör testaren visa skillnaden i motstånd från "mOhm" till "kOhm."

Monolitiska bostäder

En aluminiumplatta som är 3-5 mm tjock kommer att krävas under basen för det framtida solid-state relähuset. Plåtens dimensioner är inte kritiska, men måste uppfylla villkoren för effektivt värmeavlägsnande från triac när detta elektroniska element värms upp.

Ram för att hälla fallet med den framtida enheten. Tillverkad av kartong eller annat lämpligt material. Det är fixerat på ett aluminiumunderlag med universallim

Ytan på aluminiumplattan ska vara plan. Dessutom är det nödvändigt att bearbeta båda sidor - att skala med ett fint sandpapper, polera.

I nästa steg är den förberedda plattan utrustad med ett "formarbete" - en kant av papp eller plast limmas runt omkretsen. Det borde vara en sorts låda som sedan kommer att fyllas med epoxi.

En elektronisk krets med ett fast tillstånd relä monterat av en "tak" placeras i den skapade lådan. Endast en triac läggs på aluminiumplattans yta.

Fäst triac på ett aluminiumsubstrat. Huvudvillkoret är att denna elektroniska komponent måste pressas ordentligt mot metallunderlaget. Detta är det enda sättet att säkerställa högkvalitativ värmeavledning och pålitlig drift

Inga andra kretsdelar eller ledare får beröra aluminiumsubstratet. Triacen appliceras på aluminium av den del av kroppen som är konstruerad för installation på en kylare.

Du bör använda en värmeledande pasta på kontaktområdet för triackroppen och aluminiumsubstratet. Vissa märken av triac med en oisolerad anod måste placeras genom en glimmerplatta.

Alternativet att montera triac på underlaget med nitar. På baksidan plattar nitnätet med underlagets yta

Triacen måste pressas ordentligt mot basen med någon form av vikt och fyllas med epoxylim runt omkretsen eller säkras på något sätt utan att störa ytan på baksidan av underlaget (till exempel nitar).

Beredning av förening och fyllning av kroppen

För tillverkning av en fast kropp i en elektronisk anordning krävs en sammansatt blandning. Kompositionen för blandningsblandningen är baserad på två komponenter:

1. Epoxiharts utan härdare.
2. Alabasterpulver.

Tack vare tillsatsen av alabaster löser befälhavaren två problem på en gång - han får en uttömmande volym av påfyllningsföreningen vid en nominell förbrukning av epoxiharts och skapar en fyllning med optimal konsistens.

Blandningen måste blandas ordentligt, varefter du kan tillsätta härdaren och blanda noggrant igen. Montera sedan den "väggmonterade" installationen försiktigt inuti kartongen med den skapade sammansättningen.

Så här ser en färdig instans av ett solid-state-relä som monterats av dig själv ut. Lite ovanligt och inte särskilt presentabelt, men tillräckligt tillförlitligt

Fyllning görs till den övre nivån och lämnar endast en del av kontroll-LED: ns huvud på ytan. Ursprungligen kanske föreningens yta inte ser helt slät ut, men efter ett tag kommer bilden att förändras. Det återstår bara att vänta på att rollisten stelnar helt.

Du kan faktiskt använda alla lämpliga gjutlösningar. Huvudkriteriet är att gjutkompositionen inte ska vara elektriskt ledande, plus en god grad av gjutstyvhet bör bildas efter stelnande. Det formade höljet på reläet i fast tillstånd är ett slags skydd av den elektroniska kretsen mot oavsiktlig fysisk skada.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Den här videon visar hur och på basis av vilka elektroniska komponenter ett solid-state relä kan tillverkas. Författaren berättar löst om alla detaljer om tillverkningspraxis som han personligen har stött på vid tillverkningen av den elektroniska växeln:

Videoklipp om problemet som du kan stöta på efter att ha skaffat en enfas TTR från säljare från Kina. Genom att genomföra en typ av granskning av enhetens växlingsenhet:

Självtillverkning av reläer med fast tillstånd är en möjlig lösning, men med avseende på produkter under lågspänningsbelastning som förbrukar relativt låg effekt.

Det är svårt att göra kraftfullare och högspänningsanordningar med dina egna händer. Och detta finansiella företag kommer att kosta samma belopp som fabrikskopian beräknas. Så vid behov är det lättare att köpa en färdig industriell enhet.

Om du har några frågor om montering av ett solid state relä, fråga dem i kommentarrutan, och vi kommer att försöka ge dig ett extremt tydligt svar. Där kan du dela upplevelsen av självtillverkningsreläer eller ge värdefull information om artikelns ämne.