Poluvodički relej "uradi sam": upute za sastavljanje i savjeti za spajanje

Solid-state relay (SSR) je uređaj iz niza nemehaničkih elektroničkih komponenti.Odsutnost mehanike otvara više mogućnosti za entuzijaste elektronike da naprave poluprovodnički relej vlastitim rukama za osobnu upotrebu.

Razmotrimo ovu mogućnost detaljnije.

Dizajn i princip rada TTR

Dok većina takve elektronike tradicionalno sadrži pokretne dijelove kontaktnih skupina, poluprovodnički relej uopće nema takve dijelove. Prebacivanje strujnog kruga krugom uređaja provodi se prema principu elektroničkog ključa. A ulogu elektroničkih ključeva obično igraju poluvodiči ugrađeni u tijelo releja - tranzistori snage, triac, tiristori.

Prije nego što sami pokušate napraviti poluprovodnički relej, logično je upoznati se s osnovnim dizajnom takvih uređaja i razumjeti načelo njihovog rada.

Industrijska proizvodnja proizvodi poluprovodničke releje različitih konfiguracija, dizajnirane za različite praktične uvjete. Izbor modifikacija je opsežan

Kao dio temeljitog proučavanja uređaja, treba odmah istaknuti prednosti TTP-a:

• prebacivanje snažnog opterećenja;
• velika brzina prebacivanja;
• idealna galvanska izolacija;
• sposobnost zadržavanja velikih preopterećenja za kratko vrijeme.

Među mehaničkim strukturama doista je nemoguće pronaći relej sličnih parametara. Općenito, prednosti poluprovodničkih releja u odnosu na njihove mehaničke analoge izražene su u impresivnom popisu.

Dva elektronička uređaja koji funkcionalno osiguravaju preklapanje strujnog kruga: lijevo se temelji na čvrstom dizajnu, desno je tradicionalni mehanički sklopni sustav

Radni uvjeti za TSR praktički ne ograničavaju upotrebu ovih uređaja. Osim toga, odsutnost pokretnih mehaničkih dijelova povoljno utječe na životni vijek uređaja. Dakle, postoji svaki razlog da počnete raditi na poluprovodničkom releju - da sami sastavite uređaj.

Međutim, pošteno govoreći, uz pozitivne aspekte, vrijedi istaknuti svojstva releja, koja su okarakterizirana kao nedostaci. Dakle, za rad moćnih uređaja, u pravilu je potrebna dodatna komponenta dizajna, koja je dizajnirana za uklanjanje topline.

U slučaju prebacivanja snažnog opterećenja, poluvodički releji gotovo se uvijek nadopunjuju snažnim rashladnim radijatorima. Ova točka donekle komplicira korištenje TTP-a

Radijatori za hlađenje poluprovodničkih releja imaju ukupne dimenzije nekoliko puta veće od dimenzija poluprovodničkih releja, što smanjuje praktičnost i racionalnost instalacije.

TSR uređaji tijekom rada (u zatvorenom stanju) daju obrnutu struju curenja i pokazuju nelinearnu strujno-naponsku karakteristiku. Ne mogu se koristiti svi poluvodički releji bez ograničenja u karakteristikama sklopljenih napona.

Dizajniran za korištenje samo u krugovima napajanim istosmjernom strujom. Obično se ovi uređaji razlikuju po malim dimenzijama i maloj snazi ​​prebacivanja.

Određene vrste uređaja dizajnirane su za prebacivanje samo istosmjerne struje. Uvođenje poluprovodničkih releja u krug obično zahtijeva dodatne mjere usmjerene na blokiranje lažnih alarma.

Poluvodički releji se često mogu naći općenito električna ploča stana.

Kako radi poluprovodnički relej?

Kontrolni signal (obično napon niske razine koji dolazi, na primjer, iz upravljačkog regulatora) dovodi se na LED diodu optoelektroničkog para prisutnog u SSR krugu. LED dioda počinje emitirati svjetlost prema fotodiodi, koja se pak otvara i počinje propuštati struju.

Generalizirani SSR dijagram koji jasno prikazuje funkcioniranje elektroničkog uređaja: 1 – izvor upravljačkog napona; 2 – optocoupler unutar kućišta releja; 3 – izvor struje opterećenja; 4 - opterećenje

Struja koja prolazi kroz fotodiodu dolazi do upravljačke elektrode ključnog tranzistora ili tiristora. Ključ otvara i zatvara krug opterećenja.

Ovako funkcionira funkcija prebacivanja uređaja. Sva elektronika je tradicionalno zatvorena u monolitnom kućištu. Zapravo, zato je uređaj nazvan solid-state relej.

Možete pročitati o tome kako spojiti poluprovodnički relej u ovaj materijal.

Vrste poluprovodničkih sklopki

Cijeli postojeći asortiman uređaja može se podijeliti u skupine na temelju kategorije priključenog opterećenja, značajki upravljanja naponom i sklopke.

Dakle, bit će ukupno tri skupine:

1. Uređaji koji rade u istosmjernim krugovima.
2. Uređaji koji rade u krugovima izmjenične struje.
3. Univerzalni dizajni.

Prvu skupinu predstavljaju uređaji s parametrima radnog upravljačkog napona od 3 – 32 volta. To je elektronika relativno male veličine, opremljena LED indikacijom, sposobna raditi bez prekida na temperaturama od -35 / +75 ºS.

Široko korišten dizajn elektroničkog uređaja za uporabu u jednofaznoj električnoj mreži.Postoje i druge mogućnosti dizajna, ali mnogo rjeđe.

Druga skupina su uređaji namijenjeni za ugradnju u mreže izmjeničnog napona. Ovdje su nacrti TSR-a za ugradnju u AC mreže, kontrolirane naponom od 24 - 250 volti. Postoje uređaji koji mogu prebacivati ​​velika opterećenja.

Treća skupina su uređaji za univerzalnu uporabu. Strujni krug ove vrste uređaja podržava ručnu konfiguraciju za korištenje u određenim uvjetima.

Na temelju prirode priključenog opterećenja, treba razlikovati dvije vrste AC poluvodičkih releja: jednofazne i trofazne. Obje su vrste dizajnirane za prebacivanje prilično snažnih opterećenja pri strujama od 10 - 75 A. U ovom slučaju, vršne vrijednosti kratkotrajne struje mogu doseći 500 A.

Široko korištena verzija za korištenje u trofaznoj električnoj mreži. Često se koristi kao linearni regulator snažnih električnih grijača (TEH)

Opterećenje koje preklapaju poluprovodnički releji mogu biti kapacitivni, otpornički ili induktivni krugovi. Dizajn prekidača omogućuje glatku kontrolu, na primjer, grijaćih elemenata, žarulja sa žarnom niti i električnih motora bez nepotrebne buke.

Pouzdanost rada je prilično visoka. Ali na mnogo načina, stabilnost i trajnost poluprovodničkih releja ovisi o kvaliteti proizvodnje proizvoda. Stoga su uređaji proizvedeni pod određenom markom "Impuls" često poznati po kratkom vijeku trajanja.

S druge strane, proizvodi Schneider Electrica ne ostavljaju mjesta za kritiku.

Kako napraviti TTP vlastitim rukama?

S obzirom na značajku dizajna uređaja (monolit), krug se ne sastavlja na tekstolitnoj ploči, kao što je uobičajeno, već površinskom montažom.

Ovako izgleda dizajn domaćeg čvrstog releja. Nije teško napraviti ovako nešto. Sve što trebate je osnovno znanje elektronike i električara. Troškovi materijala su mali

Postoje mnoga sklopna rješenja u ovom smjeru koja se mogu naći. Konkretna opcija ovisi o potrebnoj sklopnoj snazi ​​i drugim parametrima.

Elektroničke komponente za sklop sklopa

Popis elemenata jednostavnog kruga za praktični razvoj i konstrukciju poluprovodničkog releja vlastitim rukama je sljedeći:

1. Tip optokaplera MOS3083.
2. Triac tipa VT139-800.
3. Tranzistor serije KT209.
4. Otpornici, zener dioda, LED.

Sve navedene elektroničke komponente lemljene su površinskom montažom prema sljedećem dijagramu:

Shematski dijagram poluprovodničkog releja male snage za montažu „uradi sam“. Mali broj dijelova i jednostavna instalacija na šarkama omogućuju vam lemljenje kruga bez poteškoća

Zahvaljujući upotrebi optokaplera MOS3083 u krugu za generiranje upravljačkog signala, ulazni napon može varirati od 5 do 24 volta.

A zahvaljujući lancu koji se sastoji od zener diode i ograničavajućeg otpornika, struja koja prolazi kroz kontrolnu LED je smanjena na najmanju moguću mjeru. Ovo rješenje osigurava dug vijek trajanja kontrolne LED diode.

Provjera funkcionalnosti sastavljenog kruga

Sastavljeni krug mora se provjeriti radi funkcionalnosti. U ovom slučaju nije potrebno spojiti napon opterećenja od 220 volti na sklopni krug preko triaka. Dovoljno je spojiti mjerni uređaj – tester – paralelno na komutacijski vod triaka.

Provjera rada poluprovodničkog releja pomoću mjernog uređaja.Ako se upravljački napon primijeni na ulaz uređaja, spoj triaka mora biti otvoren

Način mjerenja testera mora biti postavljen na "mOhm", a strujni krug (5-24 V) mora se dovoditi u krug za generiranje upravljačkog napona. Ako sve radi ispravno, tester bi trebao pokazati razliku u otporu od "mOhm" do "kOhm".

Izrada monolitnog tijela

Ispod baze kućišta budućeg poluprovodničkog releja trebat će vam aluminijska ploča debljine 3-5 mm. Dimenzije ploče nisu kritične, ali moraju odgovarati uvjetima za učinkovito odvođenje topline s triaka pri zagrijavanju ovog elektroničkog elementa.

Okvir za izlijevanje tijela budućeg uređaja. Izrađen od kartonske trake ili drugog prikladnog materijala. Fiksira se na aluminijsku podlogu univerzalnim ljepilom

Površina aluminijske ploče mora biti ravna. Dodatno je potrebno obje strane obraditi - očistiti finim brusnim papirom i polirati.

U sljedećoj fazi, pripremljena ploča je opremljena "oplatom" - obrub od debelog kartona ili plastike zalijepljen je oko perimetra. Trebali biste dobiti neku vrstu kutije, koja će se kasnije napuniti epoksidnom smolom.

Krug elektroničkog poluprovodničkog releja sastavljen s "nadstrešnicom" smješten je unutar stvorene kutije. Na površini aluminijske ploče nalazi se samo triac.

Učvršćivanje triaka na aluminijsku podlogu. Glavni uvjet je da ova elektronička komponenta mora biti čvrsto pritisnuta na metalnu bazu. To je jedini način da se osigura visokokvalitetno odvođenje topline i pouzdan rad.

Nijedan drugi dio kruga ili vodič ne smije dodirivati ​​aluminijsku podlogu. Triac je pričvršćen na aluminij onim dijelom kućišta koji je predviđen za montažu na radijator.

Pastu koja provodi toplinu treba koristiti na kontaktnom području tijela triaka i aluminijske podloge. Neke marke triaca s neizoliranom anodom moraju se ugraditi kroz brtvu od tinjca.

Mogućnost pričvršćivanja triaka na podlogu pomoću zakovice. Na poleđini je zakovica spljoštena u ravnini s površinom podloge

Triac je potrebno čvrsto pritisnuti na podlogu s nekom vrstom utega i napuniti epoksidnim ljepilom po obodu ili učvrstiti na neki način bez narušavanja glatke površine stražnje strane podloge (npr. zakovicom).

Priprema smjese i izlijevanje tijela

Za proizvodnju čvrstog tijela elektroničkog uređaja morat ćete napraviti smjesu spojeva. Sastav smjese spoja napravljen je na temelju dvije komponente:

1. Epoksidna smola bez učvršćivača.
2. Prašak od alabastera.

Zahvaljujući dodatku alabastera, majstor rješava dva problema odjednom - dobiva iscrpan volumen mase za izlijevanje pri nominalnoj potrošnji epoksidne smole i stvara punjenje optimalne konzistencije.

Smjesa mora biti dobro promiješana, nakon čega se može dodati učvršćivač i ponovno dobro promiješati. Zatim se "zglobna" instalacija unutar kartonske kutije pažljivo napuni stvorenom smjesom.

Ovako izgleda gotova kopija poluprovodničkog releja "uradi sam". Pomalo neobično i ne baš prezentirano, ali prilično pouzdano

Punjenje se vrši do vrha, ostavljajući samo dio kontrolne LED glave na površini. U početku površina spoja možda neće izgledati potpuno glatka, ali nakon nekog vremena slika će se promijeniti. Ostaje samo pričekati da se odljevak potpuno stvrdne.

Zapravo, možete koristiti bilo koje rješenje prikladno za lijevanje.Glavni kriterij je da sastav odljevka ne bude električki vodljiv, plus dobar stupanj krutosti odljevka treba se formirati nakon skrućivanja. Lijevano poluprovodničko kućište releja je vrsta zaštite za elektronički krug od slučajnog fizičkog oštećenja.

Zaključci i koristan video na tu temu

Ovaj video pokazuje kako se i na temelju kojih elektroničkih komponenti može napraviti poluprovodnički relej. Autor jasno govori o svim detaljima proizvodne prakse s kojom se osobno susreo tijekom izrade elektroničke sklopke:

Video o problemu s kojim se možete susresti nakon kupnje jednofaznog SSR-a od prodavača iz Kine. Usput, on provodi svojevrsni pregled dizajna sklopnog uređaja:

Samostalna izrada poluprovodničkih releja sasvim je moguće rješenje, ali u odnosu na proizvode za niskonaponska trošila koji troše relativno malu snagu.

Teško je napraviti snažnije i visokonaponske uređaje vlastitim rukama. I ovaj financijski pothvat koštat će isti iznos koliko se procjenjuje tvornička kopija. Dakle, ako je potrebno, lakše je kupiti gotov industrijski uređaj.

Ako imate pitanja o sastavljanju poluprovodničkog releja, postavite ih u odjeljku za komentare, a mi ćemo pokušati dati vrlo jasan odgovor. Tamo možete podijeliti svoje iskustvo izrade releja sami ili pružiti vrijedne informacije o temi članka.