Polovodičové relé Urob si sám: návod na montáž a tipy na pripojenie

Polovodičové relé (SSR) je zariadenie zo série nemechanických elektronických komponentov.Absencia mechaniky otvára viac príležitostí pre nadšencov elektroniky vyrobiť polovodičové relé vlastnými rukami pre osobné použitie.

Zvážme túto možnosť podrobnejšie.

Konštrukcia a princíp činnosti TTR

Zatiaľ čo väčšina takejto elektroniky tradične obsahuje pohyblivé časti kontaktných skupín, polovodičové relé takéto časti vôbec nemá. Spínanie obvodov obvodom zariadenia sa vykonáva podľa princípu elektronického kľúča. A úlohu elektronických kľúčov zvyčajne zohrávajú polovodiče zabudované do tela relé - výkonové tranzistory, triaky, tyristory.

Predtým, ako sa pokúsite vyrobiť polovodičové relé sami, je logické zoznámiť sa so základným dizajnom takýchto zariadení a pochopiť princíp ich fungovania.

Priemyselná výroba vyrába polovodičové relé rôznych konfigurácií, určené pre rôzne praktické podmienky. Výber modifikácií je široký

V rámci dôkladnej štúdie zariadenia by ste mali okamžite zdôrazniť výhodné aspekty TTP:

• spínanie výkonnej záťaže;
• vysoká rýchlosť spínania;
• ideálne galvanické oddelenie;
• schopnosť udržať vysoké preťaženia na krátky čas.

Medzi mechanickými štruktúrami naozaj nie je možné nájsť relé s podobnými parametrami. Vo všeobecnosti sú výhody polovodičových relé v porovnaní s ich mechanickými náprotivkami vyjadrené v pôsobivom zozname.

Dve elektronické zariadenia, ktoré funkčne zabezpečujú prepínanie obvodov: vľavo je založený na polovodičovej konštrukcii, vpravo je tradičný mechanický spínací systém

Prevádzkové podmienky pre TSR prakticky neobmedzujú použitie týchto zariadení. Absencia pohyblivých mechanických častí má navyše priaznivý vplyv na životnosť zariadení. Existuje teda každý dôvod, prečo začať pracovať na polovodičovom relé - zostaviť zariadenie sami.

Spravodlivo však spolu s pozitívnymi aspektmi stojí za zmienku vlastnosti relé, ktoré sú charakterizované ako nevýhody. Na prevádzku výkonných zariadení je teda spravidla potrebný ďalší konštrukčný komponent, ktorý je určený na odvádzanie tepla.

V prípade spínania výkonnej záťaže sú polovodičové relé takmer vždy doplnené výkonnými chladiacimi radiátormi. Tento bod trochu komplikuje používanie TTP

Chladiace radiátory pre polovodičové relé majú celkové rozmery niekoľkonásobne väčšie ako rozmery polovodičových relé, čo znižuje pohodlie a racionalitu inštalácie.

Zariadenia TSR počas prevádzky (v zatvorenom stave) poskytujú spätný zvodový prúd a vykazujú nelineárnu charakteristiku prúd-napätie. Nie všetky polovodičové relé môžu byť použité bez obmedzení v charakteristikách spínaných napätí.

Dizajn pre použitie len v obvodoch napájaných jednosmerným prúdom. Typicky sa tieto zariadenia vyznačujú malými rozmermi a nízkym spínacím výkonom.

Niektoré typy zariadení sú navrhnuté tak, aby spínali iba jednosmerný prúd. Zavedenie polovodičových relé do obvodu zvyčajne vyžaduje dodatočné opatrenia zamerané na blokovanie falošných poplachov.

Vo všeobecnosti možno často nájsť polovodičové relé elektrický panel bytu.

Ako funguje polovodičové relé?

Riadiaci signál (zvyčajne nízkoúrovňové napätie prichádzajúce napr. z riadiaceho regulátora) sa privádza do LED optoelektronického páru prítomného v obvode SSR. LED začne vyžarovať svetlo smerom k fotodióde, ktorá sa zase otvorí a začne prechádzať prúdom.

Zovšeobecnený diagram SSR, ktorý jasne ukazuje fungovanie elektronického zariadenia: 1 – zdroj riadiaceho napätia; 2 – optočlen vo vnútri krytu relé; 3 – zdroj záťažového prúdu; 4 - zaťaženie

Prúd prechádzajúci cez fotodiódu prichádza na riadiacu elektródu kľúčového tranzistora alebo tyristora. Kľúč otvára a zatvára obvod záťaže.

Takto funguje spínacia funkcia prístroja. Všetka elektronika je tradične uzavretá v monolitickom kryte. V skutočnosti sa preto toto zariadenie nazývalo polovodičové relé.

Môžete si prečítať o tom, ako pripojiť polovodičové relé tento materiál.

Typy polovodičových prepínačov

Celý existujúci sortiment zariadení je možné rozdeliť do skupín podľa kategórie pripojenej záťaže, vlastností riadenia napätia a spínania.

Celkovo teda budú tri skupiny:

1. Zariadenia pracujúce v jednosmerných obvodoch.
2. Zariadenia pracujúce v obvodoch striedavého prúdu.
3. Univerzálne vzory.

Prvú skupinu predstavujú zariadenia s parametrami prevádzkového riadiaceho napätia 3 – 32 voltov. Ide o relatívne malú elektroniku, vybavenú LED indikáciou, ktorá je schopná fungovať bez prerušenia pri teplotách -35 / +75 ºС.

Široko používaný dizajn elektronického zariadenia na použitie v jednofázovej elektrickej sieti.Existujú aj iné možnosti dizajnu, ale oveľa menej často.

Druhou skupinou sú zariadenia určené na inštaláciu do sietí striedavého napätia. Tu sú návrhy TSR pre inštaláciu v sieťach striedavého prúdu, riadené napätím 24 - 250 voltov. Existujú zariadenia schopné spínať vysoké výkonové záťaže.

Treťou skupinou sú zariadenia na univerzálne použitie. Obvody tohto typu zariadenia podporujú manuálnu konfiguráciu na použitie za určitých podmienok.

Na základe povahy pripojenej záťaže by sa mali rozlišovať dva typy polovodičových relé striedavého prúdu: jednofázové a trojfázové. Oba typy sú určené na spínanie pomerne silných záťaží pri prúdoch 10 - 75 A. V tomto prípade môžu špičkové krátkodobé hodnoty prúdu dosiahnuť 500 A.

Široko používaná verzia pre použitie v trojfázovej elektrickej sieti. Často sa používa ako lineárny regulátor výkonných elektrických ohrievačov (TEH)

Záťaž spínaná polovodičovými relé môžu byť kapacitné, odporové alebo indukčné obvody. Konštrukcia spínačov umožňuje plynulé ovládanie napríklad vykurovacích telies, žiaroviek a elektromotorov bez zbytočného hluku.

Spoľahlivosť prevádzky je pomerne vysoká. Ale v mnohých ohľadoch stabilita a trvanlivosť polovodičových relé závisí od kvality výroby produktu. Zariadenia vyrábané pod určitou značkou „Impuls“ sa teda často vyznačujú krátkou životnosťou.

Na druhej strane produkty Schneider Electric nenechávajú priestor na kritiku.

Ako urobiť TTP vlastnými rukami?

Vzhľadom na konštrukčnú vlastnosť zariadenia (monolit), obvod nie je zostavený na textolitovej doske, ako je obvyklé, ale povrchovou montážou.

Takto vyzerá dizajn domáceho polovodičového relé. Nie je ťažké urobiť niečo také. Všetko, čo potrebujete, je základná elektronika a elektrikárske zručnosti. Náklady na materiál sú malé

V tomto smere existuje veľa obvodových riešení, ktoré možno nájsť. Konkrétna možnosť závisí od požadovaného spínacieho výkonu a ďalších parametrov.

Elektronické komponenty na zostavenie obvodov

Zoznam prvkov jednoduchého obvodu pre praktický vývoj a konštrukciu polovodičového relé vlastnými rukami je nasledujúci:

1. Optočlen typu MOS3083.
2. Triak typ VT139-800.
3. Tranzistor série KT209.
4. Rezistory, zenerova dióda, LED.

Všetky špecifikované elektronické komponenty sú spájkované povrchovou montážou podľa nasledujúcej schémy:

Schematický diagram polovodičového relé s nízkym výkonom pre montáž vlastnými rukami. Malý počet dielov a jednoduchá sklopná inštalácia umožňuje bez problémov spájkovať obvod

Vďaka použitiu optočlena MOS3083 v obvode generovania riadiaceho signálu sa môže vstupné napätie meniť od 5 do 24 voltov.

A vďaka reťazcu pozostávajúcej zo zenerovej diódy a obmedzovacieho odporu je prúd prechádzajúci cez riadiacu LED znížený na minimum. Toto riešenie zabezpečuje dlhú životnosť riadiacej LED.

Kontrola funkčnosti zostaveného obvodu

Zostavený obvod je potrebné skontrolovať na funkčnosť. V tomto prípade nie je potrebné pripojiť záťažové napätie 220 voltov k spínaciemu obvodu cez triak. K triakovej komutačnej linke stačí pripojiť merací prístroj – tester – paralelne.

Kontrola výkonu polovodičového relé pomocou meracieho zariadenia.Ak je na vstup zariadenia privedené riadiace napätie, triakový prechod musí byť otvorený

Merací režim testera musí byť nastavený na „mOhm“ a napájanie (5-24V) musí byť privedené do obvodu generovania riadiaceho napätia. Ak všetko funguje správne, tester by mal vykazovať rozdiel v odpore od „mOhm“ po „kOhm“.

Konštrukcia monolitického telesa

Pod základňou krytu budúceho polovodičového relé budete potrebovať hliníkovú dosku s hrúbkou 3-5 mm. Rozmery dosky nie sú kritické, ale musia zodpovedať podmienkam efektívneho odvodu tepla z triaku pri zahrievaní tohto elektronického prvku.

Rám na nalievanie tela budúceho zariadenia. Vyrobené z lepenky alebo iných vhodných materiálov. Upevnené na hliníkovom podklade s univerzálnym lepidlom

Povrch hliníkovej dosky musí byť rovný. Dodatočne je potrebné obe strany spracovať - ​​očistiť jemným brúsnym papierom a vyleštiť.

V ďalšej fáze je pripravená doska vybavená „debnením“ - po obvode je prilepený okraj z hrubej lepenky alebo plastu. Mali by ste dostať akúsi škatuľu, ktorá sa neskôr naplní epoxidovou živicou.

Vo vytvorenej krabici je umiestnený elektronický polovodičový reléový obvod zostavený s „krytom“. Na povrchu hliníkovej platne je umiestnený iba triak.

Upevnenie triaku na hliníkový substrát. Hlavnou podmienkou je, že táto elektronická súčiastka musí byť pevne pritlačená ku kovovej základni. Len tak je zabezpečený kvalitný odvod tepla a spoľahlivá prevádzka.

Žiadne iné časti obvodu alebo vodiče by sa nemali dotýkať hliníkového substrátu. Triak je pripevnený k hliníku tou časťou krytu, ktorá je určená na inštaláciu na radiátor.

Na kontaktnú plochu triakového telesa a hliníkového substrátu by sa mala použiť teplovodivá pasta. Niektoré značky triakov s neizolovanou anódou musia byť inštalované cez sľudové tesnenie.

Možnosť pripevnenia triaku k podkladu pomocou nitu. Na zadnej strane je nit sploštený v jednej rovine s povrchom podkladu

Triak je potrebné nejakým závažím pevne pritlačiť k podkladu a po obvode vyplniť epoxidovým lepidlom alebo nejakým spôsobom zaistiť bez toho, aby sa narušil hladký povrch zadnej strany podkladu (napríklad nitom).

Príprava zlúčeniny a nalievanie tela

Na výrobu pevného telesa elektronického zariadenia budete musieť vytvoriť zmes. Zloženie zloženej zmesi sa vyrába na základe dvoch zložiek:

1. Epoxidová živica bez tvrdidla.
2. Alabastrový prášok.

Vďaka prídavku alabastru majster rieši dva problémy naraz - získa vyčerpávajúci objem zálievkovej hmoty pri nominálnej spotrebe epoxidovej živice a vytvorí výplň optimálnej konzistencie.

Zmes sa musí dôkladne premiešať, potom môžete pridať tvrdidlo a znova dôkladne premiešať. Potom sa „sklopná“ inštalácia vo vnútri kartónovej škatule opatrne naplní vytvorenou zmesou.

Takto vyzerá hotová kópia polovodičového relé typu „urob si sám“. Trochu nezvyčajné a nie príliš reprezentatívne, ale celkom spoľahlivé

Plnenie sa robí po vrchnú úroveň, pričom na povrchu zostáva len časť riadiacej LED hlavice. Spočiatku povrch zlúčeniny nemusí vyzerať úplne hladko, ale po určitom čase sa obraz zmení. Zostáva len počkať, kým odliatok úplne vytvrdne.

V skutočnosti môžete použiť akékoľvek riešenie vhodné na odlievanie.Hlavným kritériom je, že odlievacia kompozícia by nemala byť elektricky vodivá a po stuhnutí by sa mala vytvoriť dobrá tuhosť odlievania. Odliaty polovodičový kryt relé je druh ochrany elektronického obvodu pred náhodným fyzickým poškodením.

Závery a užitočné video na túto tému

Toto video ukazuje, ako a na základe akých elektronických komponentov možno vyrobiť polovodičové relé. Autor jasne hovorí o všetkých detailoch výrobných postupov, s ktorými sa osobne stretol pri výrobe elektronického spínača:

Video o probléme, s ktorým sa môžete stretnúť po zakúpení jednofázového SSR od predajcov z Číny. Popri tom vykonáva určitý druh kontroly konštrukcie spínacieho zariadenia:

Vlastná výroba polovodičových relé je úplne možným riešením, ale vo vzťahu k výrobkom pre nízkonapäťové záťaže, ktoré spotrebúvajú relatívne nízku energiu.

Je ťažké vyrobiť výkonnejšie a vysokonapäťové zariadenia vlastnými rukami. A tento finančný podnik bude stáť rovnakú sumu, akou je ocenená továrenská kópia. Takže v prípade potreby je jednoduchšie kúpiť hotové priemyselné zariadenie.

Ak máte otázky týkajúce sa montáže polovodičového relé, opýtajte sa ich v sekcii komentárov a pokúsime sa im dať veľmi jasnú odpoveď. Tam sa môžete podeliť o svoje skúsenosti s výrobou relé sami alebo poskytnúť cenné informácie k téme článku.