Polovodičové relé (TTR) je zařízení ze série elektronických součástí nemechanického působení. Nedostatek mechaniky otevírá více příležitostí pro milovníky elektroniky, aby udělali solid-state relé do-it-yourself pro osobní použití.
Zvažte tuto možnost podrobněji.
Návrh a princip provozu TTR
Pokud většina této elektroniky tradičně obsahuje pohyblivé části kontaktních skupin, nemá polovodičové relé takovéto části vůbec. Obvodové spínací zařízení se provádí na principu elektronického klíče. A role elektronických přepínačů je obvykle prováděna polovodiči zabudovanými do těla relé - výkonových tranzistorů, triaků a tyristorů.
Předtím, než se pokusíme udělat nezávislé relé, je logické seznámit se se základním návrhem těchto zařízení, pochopit princip jejich provozu.
Průmyslová výroba vyrábí polovodičová relé různých konfigurací, určená pro nejrůznější podmínky praktického použití. Výběr rozsáhlých úprav
V rámci důkladné studie zařízení je okamžitě nutné upřednostnit preferenční strany TTP:
- spínání silného zatížení;
- vysoká spínací rychlost;
- ideální galvanické oddělení;
- schopnost krátce udržet vysoké přetížení.
Mezi mechanickými strukturami najít relé s podobnými parametry opravdu není možné. Obecně jsou výhody mechanických protějšků v polovodičových relé vyjádřeny v působivém seznamu.
Dvě elektronická zařízení, funkčně zajišťující spínací obvody: vlevo je vyrobena na bázi polovodičové konstrukce, vpravo - tradiční mechanický spínací systém
Provozní podmínky pro TTR prakticky neomezují použití těchto zařízení. Kromě toho nepřítomnost pohyblivých mechanických částí příznivě ovlivňuje životnost zařízení. Takže je tu každý důvod, proč si pořídit polovodičové relé - sestavit přístroj vlastníma rukama.
Ve spravedlnosti, spolu s pozitivními aspekty, je však třeba poznamenat vlastnosti relé, charakterizované jako nevýhody. Pro provoz zařízení s vysokým výkonem je tedy zpravidla nutná další součást konstrukce, která je určena k odvádění tepla.
V případě spínání silného zatížení je relé polovodičové verze téměř vždy doplněno výkonnými chladiči. Tento okamžik poněkud komplikuje použití TTP
Radiátory pro chlazení polovodičových relé mají celkové rozměry několikanásobně větší než rozměry TTR, což snižuje pohodlí a efektivitu instalace.
Během provozu (v uzavřeném stavu) zařízení TTR poskytují zpětný svodový proud a vykazují nelineární charakteristiku proudového napětí. Není dovoleno používat všechna polovodičová relé bez omezení vlastností spínaných napětí.
Konstrukce pro použití pouze v obvodech, kde je dodáván stejnosměrný proud. Obvykle se tato zařízení vyznačují malými rozměry a malým spínacím výkonem.
Samostatné typy zařízení jsou určeny k přepínání pouze stejnosměrného proudu. Zavedení polovodičových relé do obvodu obvykle vyžaduje použití dalších opatření zaměřených na blokování falešných poplachů.
V obecném elektrickém panelu v bytě lze často nalézt polovodičová relé.
Jak funguje polovodičové relé?
Řídicí signál (obvykle nízkoúrovňové napětí, přicházející například z řídicí jednotky) je přiváděn do LED diody optoelektronického páru přítomného v obvodu TTP. LED začne vydávat světlo směrem k fotodiodě, která se zase otevírá a začíná proudit.
Zobecněné schéma TTR, které jasně ukazuje, jak funguje elektronické zařízení: 1 - zdroj řídicího napětí; 2 - optočlen ve skříni relé; 3 - proudový zdroj zátěže; 4 - zatížení
Proud procházející fotodiodou přichází do řídicí elektrody klíčového tranzistoru nebo tyristoru. Tlačítko se otevře, zavře zátěžový okruh.
Takto funguje funkce spínání přístroje. Veškerá elektronika je tradičně uzavřena v monolitickém pouzdře. Ve skutečnosti se tedy zařízení nazývá polovodičové relé.
A jak se připojit polovodičové relé lze přečíst v tomto materiálu.
Typy polovodičových přepínačů
Celá existující řada přístrojů může být rozdělena do skupin podle kategorie zásuvného zatížení, vlastností řídicích a spínacích napětí.
Celkem tedy existují tři skupiny:
- Zařízení pracující v DC obvodech.
- Zařízení pracující v AC obvodech.
- Univerzální provedení.
První skupinu představují přístroje s parametry provozních řídicích napětí 3–32 voltů. Jedná se o relativně malou elektroniku, vybavenou LED displejem, schopným provozu bez přerušení při teplotách -35 / +75 ° C.
Široké provedení elektronického zařízení pro aplikaci v jednofázové elektrické síti. Existují i další návrhy, ale mnohem méně
Druhá skupina - zařízení určená pro instalaci v AC sítích. Zde jsou návrhy TTR pro instalaci v AC sítích, řízené napětím 24 - 250 voltů. Jsou zde zařízení schopná spínat zátěž s vysokým výkonem.
Třetí skupinou jsou univerzální zařízení. Obvody tohoto typu zařízení podporují manuální konfiguraci pro použití za určitých podmínek.
Pokud začnete z povahy připojené zátěže, měli byste rozlišovat dva typy polovodičových AC relé: jednofázové a třífázové. Oba typy jsou určeny pro spínání dostatečně silného zatížení při proudech 10 - 75 A. Současně mohou špičkové krátkodobé hodnoty proudu dosáhnout 500 A.
Široká verze pro použití ve třífázové elektrické síti. Často se používá jako lineární regulátor výkonných elektrických ohřívačů (TEN)
Kapacitní, odporové a indukční obvody mohou působit jako zátěž přepínané polovodičovými relé. Konstrukce spínačů umožňují, bez nadměrného hluku, plynulou regulaci například topných těles, žárovek a elektromotorů.
Spolehlivost práce je dostatečně vysoká. V mnoha ohledech však stabilita a odolnost polovodičových relé závisí na kvalitě výroby výrobků. Zařízení vyráběná pod určitou značkou „Impuls“ jsou často označována krátkou životností.
Na druhou stranu, výrobky společnosti Schneider Electric nemají žádný důvod k kritice.
Jak to udělat TTR sami?
Vzhledem k konstrukčnímu znaku zařízení (monolit) není obvod sestaven na desce textolitu, jak je obvyklé, ale montáží.
Vypadá to jako domácí design polovodičového relé. Udělejte něco takového je snadné. Potřebujeme pouze základní dovednosti elektrotechnika a elektrotechnika. Materiálové náklady jsou malé
Řešení obvodů v tomto směru lze nalézt mnoho. Specifická volba závisí na požadovaném spínacím výkonu a dalších parametrech.
Elektronické součástky pro montáž obvodu
Seznam prvků jednoduchého schématu pro praktický vývoj a stavbu polovodičového relé do-it-yourself:
- Optočlen typu MOS3083.
- Triac typ VT139-800.
- Tranzistorová řada KT209.
- Rezistory, Zenerova dioda, LED.
Všechny uvedené elektronické komponenty jsou pájeny montáží podle následujícího schématu:
Schematický diagram nízkonapěťového polovodičového relé pro montáž vlastních rukou. Malý počet dílů a jednoduchá montáž umožňují snadné zapojení.
Díky použití optočlenu MOS3083 v regulačním obvodu řídicího signálu se vstupní napětí může pohybovat od 5 do 24 voltů.
A vzhledem k tomu, že řetěz se skládá ze Zenerovy diody a omezovacího odporu, proud procházející přes řídicí LED je omezen na minimum. Takové řešení zajišťuje dlouhou životnost kontrolky LED.
Kontrola shromážděného schématu výkonu
Je třeba zkontrolovat funkčnost sestaveného obvodu. Připojení, zatímco zátěžové napětí 220 voltů ve spínacím obvodu přes triak je volitelné. Stačí připojit měřicí přístroj - tester paralelně ke spínací lince triaku.
Kontrola polovodičového relé měřicím zařízením. Pokud je na vstup zařízení aplikováno řídicí napětí, musí být otevřen triakový přechod
Měřící režim testeru by měl být nastaven na “MOhm” a napájecí napětí (5-24V) na řídicí obvod generujícího napětí. Pokud vše funguje správně, měl by tester ukázat rozdíl v odporu od “MΩ” do “KΩ”.
Zařízení monolitického pouzdra
Pod základem tělesa budoucího polovodičového relé bude zapotřebí deska z hliníku o tloušťce 3-5 mm. Rozměry desky nejsou kritické, ale musí splňovat podmínky pro účinné odvádění tepla z triaku, když je tento elektronický prvek zahříván.
Rám pro plnění tělesa budoucího zařízení. Vyrobeno z lepenky nebo jiných vhodných materiálů. Na hliníkový podklad je upevněn univerzálním lepidlem
Povrch hliníkové desky musí být rovný. Navíc je nutné zpracovat obě strany - čistý jemným brusným papírem, lesk.
V další etapě je připravená deska opatřena „bedněním“ - po obvodu je nalepen okraj lepenky nebo plastu. Měla by vytvořit krabici, která bude později naplněna epoxidovou pryskyřicí.
Uvnitř boxu je umístěn elektronický obvod polovodičového relé, který je sestaven z “vrchlíku”. Na povrchu hliníkové desky se vejde pouze triak.
Upevnění triaku na hliníkový podklad. Hlavní stav - tato elektronická součást musí být pevně přitlačena ke kovové základně. To je jediný způsob, jak zajistit vysoce kvalitní chladič a spolehlivý provoz.
Jiné části a vodiče by se neměly dotýkat hliníkového substrátu. Triak se aplikuje na hliník takovou částí těla, která je určena pro instalaci na radiátor.
Tepelně vodivá pasta by měla být použita v oblasti kontaktu mezi skříní triak a hliníkovým substrátem. Některé značky triaků s neizolovanou anodou musí být instalovány přes těsnění slídy.
Možnost upevnění triaku k podkladu pomocí nýtů. Na rubové straně se nýty vyrovnávají s povrchem podkladu
Triak musí být pevně přitlačován k základně s nějakým druhem zátěže a nalije se po obvodu epoxidovým lepidlem nebo nějakým způsobem zajištěn, aniž by se zlomil povrch zadní strany podkladu (například nýtem).
Příprava sloučeniny a vylití těla
Při výrobě pevného tělesa elektronického zařízení budete muset vytvořit směs sloučenin. Složení směsi sloučenin se provádí na základě dvou složek:
- Epoxid bez tužidla.
- Prášek Alabaster.
Díky přídavku alabastru řeší mistr dva problémy najednou - při jmenovité spotřebě epoxidové pryskyřice získá vyčerpávající objem plnicí hmoty a vytvoří optimální náplň.
Směs se musí důkladně promíchat, poté se přidá tužidlo a znovu se důkladně promíchá. Dále jemně nalijte "namontovanou" montáž do lepenkové krabice vytvořené sloučeniny.
Vypadá to jako hotová kopie polovodičového relé sestaveného ručně. Poněkud neobvyklé a ne příliš reprezentativní, ale spolehlivé
Vyplňte na nejvyšší úroveň a ponechte na povrchu pouze část hlavy kontrolky LED. Zpočátku nemusí povrch sloučeniny vypadat docela hladce, ale po chvíli se obraz změní. Zbývá pouze čekat na úplné ztuhnutí odlitku.
Ve skutečnosti můžete použít jakékoliv vhodné řešení pro odlévání. Hlavním kritériem je, aby odlévací kompozice nebyla elektricky vodivá a po tuhnutí by měl být vytvořen dobrý stupeň tuhosti odlitku. Odlévaný případ polovodičového relé je druhem ochrany elektronického obvodu proti náhodnému fyzickému poškození.
Závěry a užitečné video na toto téma
Toto video ukazuje, jak a na základě jakýchkoliv elektronických součástek vytvořit polovodičové relé. Autor přehledně vypráví o všech podrobnostech výrobní praxe, se kterými se osobně setkal při výrobě elektronického spínače:
Video o problému, se kterým se lze setkat po akvizici jednofázového TTP od prodejců z Číny. Cestou vede zvláštní přezkoumání zařízení spínacího zařízení:
Nezávislá výroba polovodičových relé je poměrně možným řešením, ale s ohledem na výrobky pro nízkonapěťová zatížení, které spotřebovávají relativně nízký výkon.
Silnější a vysokonapěťová zařízení to dělají obtížně. A tento podnik na financování bude stát stejnou částku jako tovární kopie. Pokud je to nutné, je jednodušší koupit hotový průmyslový přístroj.
Máte-li jakékoli dotazy týkající se montáže polovodičového relé, zeptejte se jich prosím v bloku s poznámkami a my se pokusíme dát jim velmi jasnou odpověď. Můžete se také podělit o zkušenosti s vlastním výrobním štafetou nebo poskytnout cenné informace k tématu článku.