DIY Solid State Relay: Hướng dẫn lắp ráp và Mẹo kết nối

Solid State Relay (TTR) là một thiết bị từ một loạt các thành phần điện tử của hành động phi cơ học. Việc thiếu cơ học mở ra nhiều cơ hội hơn cho những người yêu thích điện tử để thực hiện một chuyển tiếp trạng thái rắn bằng tay của chính họ để sử dụng cá nhân.

Xem xét khả năng này chi tiết hơn.

Thiết kế và nguyên tắc hoạt động của TTR

Nếu hầu hết các thiết bị điện tử như vậy theo truyền thống có chứa các bộ phận chuyển động của các nhóm tiếp xúc, thì rơle trạng thái rắn hoàn toàn không có các bộ phận đó. Việc chuyển mạch bằng mạch thiết bị được thực hiện theo nguyên tắc của khóa điện tử. Và vai trò của các phím điện tử thường được chơi bởi các chất bán dẫn được tích hợp trong thân rơle - bóng bán dẫn điện, triacs, thyristor.

Trước khi bạn cố gắng tự thực hiện chuyển tiếp trạng thái rắn, việc làm quen với thiết kế cơ bản của các thiết bị đó là hợp lý, để hiểu nguyên tắc hoạt động của chúng.

Rơle trạng thái rắn của các cấu hình khác nhau được sản xuất bởi ngành công nghiệp, được thiết kế cho các điều kiện đa dạng nhất của ứng dụng thực tế. Nhiều lựa chọn sửa đổi

Trong khuôn khổ nghiên cứu chặt chẽ về thiết bị, ngay lập tức cần phải làm nổi bật những lợi thế của TTR:

• chuyển mạch tải cao;
• tốc độ chuyển mạch cao;
• cách ly điện hoàn hảo;
• khả năng giữ quá tải nhanh chóng.

Trong số các cấu trúc cơ học, thực sự không thể tìm thấy rơle có thông số tương tự. Nhìn chung, các ưu điểm so với các đối tác cơ học của rơle trạng thái rắn được thể hiện bằng một danh sách ấn tượng.

Hai thiết bị điện tử có chức năng cung cấp chuyển mạch: bên trái được chế tạo trên cơ sở thiết kế trạng thái rắn, bên phải là hệ thống chuyển mạch cơ học truyền thống

Điều kiện hoạt động cho TTR thực tế không giới hạn việc sử dụng các thiết bị này. Ngoài ra, việc không di chuyển các bộ phận cơ khí thuận lợi ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị.Vì vậy, có mọi lý do để giải quyết một rơle trạng thái rắn - để lắp ráp thiết bị bằng tay của chính bạn.

Tuy nhiên, trong công bằng, cùng với các khía cạnh tích cực, cần lưu ý các thuộc tính của rơle, được đặc trưng là sai sót. Vì vậy, đối với hoạt động của các thiết bị mạnh, theo quy luật, cần có một thành phần bổ sung của cấu trúc, được thiết kế để loại bỏ nhiệt.

Trong trường hợp chuyển đổi một tải mạnh mẽ, rơle trạng thái rắn hầu như luôn được bổ sung bộ tản nhiệt làm mát mạnh mẽ. Điểm này làm phức tạp việc sử dụng TTR.

Bộ tản nhiệt rơle trạng thái rắn có kích thước tổng thể lớn hơn nhiều lần so với kích thước của TTR, làm giảm sự thuận tiện và hợp lý của việc lắp đặt.

Các thiết bị TTR trong quá trình hoạt động (ở trạng thái đóng) tạo ra dòng rò ngược và hiển thị đặc tính dòng điện áp phi tuyến. Không phải tất cả các rơle trạng thái rắn có thể được sử dụng mà không bị hạn chế về đặc tính của điện áp chuyển mạch.

Thiết kế chỉ sử dụng trong các mạch có nguồn được cung cấp bởi dòng điện trực tiếp. Thông thường, các thiết bị này được phân biệt bởi kích thước nhỏ và công suất chuyển đổi thấp

Một số loại thiết bị được thiết kế để chỉ chuyển đổi dòng điện trực tiếp. Sự ra đời của rơle trạng thái rắn trong mạch thường đòi hỏi các biện pháp bổ sung nhằm chặn các báo động sai.

Rơle trạng thái rắn thường có thể được tìm thấy chung bảng điện của căn hộ.

Làm thế nào để một rơle trạng thái rắn làm việc?

Tín hiệu điều khiển (thường là điện áp thấp, phát ra, ví dụ, từ bộ điều khiển điều khiển) được cung cấp cho đèn LED của cặp quang điện tử có trong mạch TTR. Đèn LED bắt đầu phát ra ánh sáng về phía photodiode, lần lượt mở ra và bắt đầu truyền dòng điện.

Sơ đồ TTR tổng quát, cho thấy rõ chức năng của thiết bị điện tử: 1 - nguồn điện áp điều khiển; 2 - bộ ghép quang bên trong vỏ rơle; 3 - tải nguồn hiện tại; 4 - tải

Dòng điện đi qua photodiode đến điện cực điều khiển của bóng bán dẫn chính hoặc thyristor. Phím mở, đóng mạch tải.

Đây là cách chức năng chuyển đổi thiết bị hoạt động. Tất cả các thiết bị điện tử theo truyền thống được bao bọc trong một vỏ bọc nguyên khối. Trên thực tế, do đó, thiết bị được gọi là rơle trạng thái rắn.

Và làm thế nào để kết nối một rơle trạng thái rắn có thể được tìm thấy trong những thứ này.

Công tắc trạng thái rắn

Toàn bộ phạm vi thiết bị hiện có có thể được chia thành các nhóm một cách có điều kiện dựa trên danh mục tải được kết nối, các tính năng của điều khiển và chuyển đổi điện áp.

Do đó, tổng cộng ba nhóm sẽ được rút ra:

1. Các thiết bị hoạt động trong các mạch DC.
2. Thiết bị hoạt động trong mạch điện xoay chiều.
3. Thiết kế phổ quát.

Nhóm đầu tiên được đại diện bởi các thiết bị có thông số về điện áp điều khiển làm việc 3 - 32 volt. Đây là một thiết bị điện tử có kích thước tương đối nhỏ, được trang bị đèn LED, có khả năng hoạt động mà không bị gián đoạn ở nhiệt độ -35 / +75 ºС.

Một thiết kế rộng rãi của một thiết bị điện tử để sử dụng trong mạng điện một pha. Các tùy chọn thiết kế khác cũng được tìm thấy, nhưng ít thường xuyên hơn.

Nhóm thứ hai - các thiết bị được thiết kế để cài đặt trong mạng AC. Dưới đây là các thiết kế của TTR để cài đặt trong mạng AC, được điều khiển bởi điện áp 24 - 250 volt. Có những thiết bị có khả năng chuyển đổi tải năng lượng cao.

Nhóm thứ ba là các thiết bị phổ quát. Mạch của loại thiết bị này hỗ trợ điều chỉnh thủ công để sử dụng trong một số điều kiện nhất định.

Nếu chúng ta tính đến bản chất của tải được kết nối, chúng ta nên phân biệt hai loại rơle AC trạng thái rắn: một pha và ba pha. Cả hai loại được thiết kế để chuyển đổi một tải đủ mạnh ở các dòng 10 - 75 A.Trong trường hợp này, giá trị hiện tại ngắn hạn cao điểm có thể đạt tới 500 A.

Một phiên bản rộng rãi để sử dụng trong mạng điện ba pha. Thường được sử dụng như một bộ điều chỉnh tuyến tính của lò sưởi điện mạnh mẽ (TEN)

Các mạch điện dung, điện trở, cảm ứng có thể hoạt động như một tải được chuyển đổi bằng rơle trạng thái rắn. Thiết kế của các công tắc cho phép bạn điều khiển trơn tru, ví dụ như các bộ phận làm nóng, đèn sợi đốt, động cơ điện mà không có tiếng ồn không cần thiết.

Độ tin cậy là đủ cao. Nhưng theo nhiều cách, độ ổn định và độ bền của rơle trạng thái rắn phụ thuộc vào chất lượng sản xuất. Do đó, các thiết bị được sản xuất dưới nhãn hiệu Impuls nhất định thường được đánh dấu với thời gian sử dụng ngắn.

Mặt khác, các sản phẩm của Schneider Electric không có chỗ cho những lời chỉ trích.

Làm thế nào để tạo một TTR bằng tay của chính bạn?

Với đặc điểm thiết kế của thiết bị (nguyên khối), mạch không được lắp ráp trên bảng textolite, như thông lệ, nhưng trên bản cài đặt treo tường.

Đây là những gì thiết kế rơle trạng thái rắn tự làm trông như thế nào. Thật dễ dàng để làm một cái gì đó như thế này. Chỉ cần các kỹ năng cơ bản của một kỹ sư điện tử và thợ điện. Chi phí vật liệu nhỏ

Có nhiều giải pháp mạch theo hướng này. Tùy chọn cụ thể phụ thuộc vào công suất chuyển mạch cần thiết và các thông số khác.

Linh kiện điện tử để lắp ráp mạch

Danh sách các yếu tố của một mạch đơn giản để phát triển thực tế và xây dựng rơle trạng thái rắn bằng tay của bạn như sau:

1. Bộ ghép nối loại MOS3083.
2. Triac loại VT139-800.
3. Bóng bán dẫn dòng KT209.
4. Điện trở, diode Zener, LED.

Tất cả các thành phần điện tử này được hàn bằng cách gắn bề mặt theo sơ đồ sau:

Sơ đồ nguyên lý của rơle trạng thái rắn công suất thấp để lắp ráp DIY. Một số lượng nhỏ các bộ phận và cài đặt bản lề đơn giản cho phép hàn mạch mà không gặp khó khăn

Do sử dụng bộ ghép quang MOS3083 trong mạch tạo tín hiệu điều khiển, điện áp đầu vào có thể thay đổi từ 5 đến 24 volt.

Và do chuỗi, bao gồm một diode zener và điện trở giới hạn, dòng điện đi qua đèn LED điều khiển bị giảm đến mức tối thiểu có thể. Giải pháp này cung cấp tuổi thọ dài của đèn LED điều khiển.

Kiểm tra mạch lắp ráp để biết khả năng hoạt động

Các mạch lắp ráp phải được kiểm tra khả năng hoạt động. Không cần thiết phải kết nối điện áp tải 220 volt với mạch chuyển mạch thông qua một triac. Nó là đủ để kết nối một thiết bị đo - một thử nghiệm song song với đường chuyển mạch của triac.

Kiểm tra hiệu suất của rơle trạng thái rắn bằng thiết bị đo. Nếu điện áp điều khiển được đặt vào đầu vào của thiết bị, quá trình chuyển đổi triac phải được mở

Chế độ đo của máy đo phải được đặt thành "mOhm" và cấp nguồn (5-24V) cho mạch tạo điện áp điều khiển. Nếu mọi thứ hoạt động chính xác, người kiểm tra sẽ hiển thị sự khác biệt về điện trở từ "mOhm" đến "kOhm."

Nhà ở nguyên khối

Một tấm nhôm dày 3-5 mm sẽ được yêu cầu dưới đế của vỏ rơle trạng thái rắn trong tương lai. Kích thước của tấm không quan trọng, nhưng phải tuân thủ các điều kiện để loại bỏ nhiệt hiệu quả khỏi triac khi phần tử điện tử này được làm nóng.

Khung để đổ vỏ của thiết bị trong tương lai. Được làm từ dải các tông hoặc các vật liệu phù hợp khác. Nó được cố định trên một đế nhôm bằng keo phổ quát.

Bề mặt của tấm nhôm phải phẳng. Ngoài ra, cần phải xử lý cả hai mặt - để bóc bằng giấy nhám mịn, đánh bóng.

Ở giai đoạn tiếp theo, tấm được chuẩn bị được trang bị một ván khuôn cố định - một đường viền làm bằng bìa cứng hoặc nhựa được dán xung quanh chu vi. Nó phải là một loại hộp, sau đó sẽ được lấp đầy bằng epoxy.

Một mạch điện tử của rơle trạng thái rắn được lắp ráp bởi một "tán" được đặt bên trong hộp được tạo. Chỉ có một triac được đặt trên bề mặt của tấm nhôm.

Cố định triac trên đế nhôm. Điều kiện chính là thành phần điện tử này phải được ép chặt vào đế kim loại. Đây là cách duy nhất để đảm bảo tản nhiệt chất lượng cao và hoạt động đáng tin cậy.

Không có bộ phận mạch hoặc dây dẫn khác nên chạm vào chất nền nhôm. Triac được áp dụng cho nhôm bởi phần đó của cơ thể, được thiết kế để cài đặt trên bộ tản nhiệt.

Bạn nên sử dụng một miếng dán dẫn nhiệt trên khu vực tiếp xúc của thân triac và đế nhôm. Một số nhãn hiệu triacs với cực dương không được cách điện phải được đặt thông qua một miếng mica.

Tùy chọn gắn triac vào đế bằng đinh tán. Ở mặt trái, đinh tán làm phẳng với bề mặt của chất nền

Triac phải được ép chặt vào đế với một số loại trọng lượng và được lấp đầy bằng keo epoxy xung quanh chu vi hoặc được bảo đảm theo cách nào đó mà không làm xáo trộn bề mặt của mặt sau của chất nền (ví dụ: đinh tán).

Chuẩn bị các hợp chất và làm đầy của cơ thể

Để sản xuất thân máy cứng của thiết bị điện tử, sẽ cần một hỗn hợp hỗn hợp. Thành phần của hỗn hợp hợp chất dựa trên hai thành phần:

1. Nhựa epoxy không có chất làm cứng.
2. Bột thạch cao.

Nhờ có thêm alabaster, chủ nhân giải quyết được hai vấn đề cùng một lúc - anh ta nhận được một khối lượng đầy đủ của hợp chất phụ với mức tiêu thụ danh nghĩa của nhựa epoxy và tạo ra một sự nhất quán tối ưu.

Hỗn hợp phải được trộn kỹ, sau đó bạn có thể thêm chất làm cứng và trộn kỹ lại. Tiếp theo, cẩn thận gắn bản cài đặt thành công trên tường của Wap bên trong hộp các tông với hợp chất đã tạo.

Đây là cách một ví dụ hoàn thành của rơle trạng thái rắn được lắp ráp bởi chính bạn trông như thế nào. Hơi bất thường và không thể trình bày, nhưng đủ đáng tin cậy

Việc đổ đầy được thực hiện ở mức cao hơn, chỉ để lại một phần của đầu đèn LED điều khiển trên bề mặt. Ban đầu, bề mặt của hợp chất có thể trông không hoàn toàn mịn màng, nhưng sau một thời gian hình ảnh sẽ thay đổi. Nó vẫn chỉ để chờ các diễn viên củng cố hoàn toàn.

Trong thực tế, bạn có thể sử dụng bất kỳ giải pháp đúc phù hợp. Tiêu chí chính là thành phần đúc không được dẫn điện, cộng với độ cứng của vật đúc tốt nên được hình thành sau khi hóa rắn. Trường hợp đúc của rơle trạng thái rắn là một loại bảo vệ mạch điện tử khỏi thiệt hại vật lý do tai nạn.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video này cho thấy cách thức và trên cơ sở các thành phần điện tử có thể thực hiện một rơle trạng thái rắn. Tác giả đã khéo léo nói về tất cả các chi tiết của thực tiễn sản xuất mà cá nhân ông gặp phải trong quá trình sản xuất công tắc điện tử:

Video về vấn đề mà bạn có thể gặp phải sau khi có được TTR một pha từ người bán từ Trung Quốc. Trên đường đi, tiến hành đánh giá thiết bị chuyển mạch thiết bị:

Tự sản xuất rơle trạng thái rắn là một giải pháp khả thi, nhưng đối với các sản phẩm dưới tải điện áp thấp, tiêu thụ điện năng tương đối thấp.

Thật khó để tạo ra các thiết bị mạnh hơn và điện áp cao bằng tay của chính bạn. Và cam kết tài chính này sẽ có giá tương đương với bản sao nhà máy được ước tính. Vì vậy, nếu cần thiết, nó dễ dàng hơn để mua một thiết bị công nghiệp làm sẵn.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về việc lắp ráp rơle trạng thái rắn, vui lòng hỏi họ trong hộp ý kiến ​​và chúng tôi sẽ cố gắng cung cấp cho bạn một câu trả lời cực kỳ rõ ràng. Ở đó bạn có thể chia sẻ kinh nghiệm về rơle tự sản xuất hoặc cung cấp thông tin có giá trị về chủ đề của bài viết.