Csináld magad szilárdtest relé: összeszerelési útmutató és csatlakozási tippek
A szilárdtestrelé (SSR) egy sor nem mechanikus elektronikus komponensből álló eszköz.A mechanika hiánya több lehetőséget nyit meg az elektronika szerelmeseinek, hogy saját kezűleg készítsenek szilárdtest-relét személyes használatra.
Tekintsük ezt a lehetőséget részletesebben.
A cikk tartalma:
A TTR felépítése és működési elve
Míg a legtöbb ilyen elektronika hagyományosan érintkezőcsoportok mozgó alkatrészeit tartalmazza, a szilárdtestrelék egyáltalán nem tartalmaznak ilyen alkatrészeket. A készülék áramkörének áramköri kapcsolása az elektronikus kulcs elve szerint történik. Az elektronikus kulcsok szerepét általában a relé testébe épített félvezetők játsszák - teljesítménytranzisztorok, triacok, tirisztorok.
Mielőtt megpróbálna saját szilárdtest relét készíteni, logikus, hogy megismerkedjen az ilyen eszközök alapvető kialakításával és megértse működésük elvét.
Az eszköz alapos tanulmányozásának részeként azonnal ki kell emelni a TTP előnyeit:
- erős terhelés kapcsolása;
- nagy kapcsolási sebesség;
- ideális galvanikus leválasztás;
- képes rövid ideig tartani a nagy túlterhelést.
A mechanikus szerkezetek között valóban nem lehet hasonló paraméterű relét találni. Általánosságban elmondható, hogy a szilárdtestrelék előnyei mechanikus társaikhoz képest lenyűgöző listában vannak kifejezve.
A TSR működési feltételei gyakorlatilag nem korlátozzák ezen eszközök használatát. Emellett a mozgó mechanikus alkatrészek hiánya jótékony hatással van a készülékek élettartamára. Tehát minden okunk megvan arra, hogy elkezdjünk szilárdtest-relével dolgozni - saját kezűleg összeszerelni az eszközt.
Az igazságosság kedvéért azonban a pozitív szempontok mellett érdemes megjegyezni a relé tulajdonságait, amelyeket hátrányként jellemeznek. Így az erős eszközök működéséhez általában egy további tervezési alkatrészre van szükség, amelyet a hő eltávolítására terveztek.
A szilárdtestrelék hűtőradiátorainak mérete többszöröse a szilárdtestrelék méreteinek, ami csökkenti a telepítés kényelmét és ésszerűségét.
A TSR eszközök működés közben (zárt állapotban) fordított szivárgási áramot adnak, és nemlineáris áram-feszültség karakterisztikát mutatnak. Nem minden félvezető relé használható korlátozás nélkül a kapcsolt feszültségek jellemzőiben.
Bizonyos típusú eszközöket csak egyenáram kapcsolására terveztek. A szilárdtest relék áramkörbe történő bevezetése általában további intézkedéseket igényel a téves riasztások blokkolására.
A szilárdtest relék általában általában megtalálhatók a lakás elektromos panelje.
Hogyan működik a félvezető relé?
A vezérlőjelet (általában alacsony szintű feszültséget, amely például egy vezérlővezérlőből érkezik) az SSR áramkörben lévő optoelektronikai pár LED-jére táplálják. A LED elkezd fényt bocsátani a fotodióda felé, amely viszont kinyílik, és elkezdi átengedni az áramot.
A fotodiódán áthaladó áram a kulcstranzisztor vagy tirisztor vezérlőelektródájához érkezik. A kulcs nyitja és zárja a terhelési áramkört.
Így működik a készülék kapcsolási funkciója. Minden elektronika hagyományosan monolit házba van zárva. Valójában ezért hívták az eszközt félvezető relének.
Olvassa el, hogyan csatlakoztathat szilárdtest relét ezt az anyagot.
A félvezető kapcsolók típusai
A meglévő készülékek teljes köre csoportokra osztható a csatlakoztatott terhelés kategóriája, a feszültségszabályozás és a kapcsolás jellemzői alapján.
Így összesen három csoport lesz:
- Egyenáramú áramkörökben működő eszközök.
- Váltakozó áramú áramkörökben működő eszközök.
- Univerzális kivitelek.
Az első csoportot a 3-32 V üzemi vezérlőfeszültség paraméterekkel rendelkező készülékek képviselik. Ezek viszonylag kis méretű, LED jelzéssel ellátott elektronikák, amelyek -35 / +75 ºС hőmérsékleten képesek megszakítás nélkül működni.
A második csoport a váltakozó feszültségű hálózatokba történő beépítésre szánt eszközök. Íme a 24–250 voltos feszültséggel vezérelt váltakozó áramú hálózatokba való beépítésre szolgáló TSR-ek tervei. Vannak olyan eszközök, amelyek képesek nagy teljesítményű terhelések kapcsolására.
A harmadik csoport az univerzális használatra szánt eszközök. Az ilyen típusú eszközök áramköre bizonyos körülmények között támogatja a kézi beállítást.
A csatlakoztatott terhelés jellege alapján az AC szilárdtestrelék két típusát kell megkülönböztetni: egyfázisú és háromfázisú. Mindkét típust meglehetősen erős terhelések kapcsolására tervezték 10-75 A áramerősség mellett. Ebben az esetben a rövid távú csúcsértékek elérhetik az 500 A-t.
A szilárdtestrelék által kapcsolt terhelés lehet kapacitív, rezisztív vagy induktív áramkörök. A kapcsolókialakítások lehetővé teszik például a fűtőelemek, izzólámpák és villanymotorok zökkenőmentes vezérlését, szükségtelen zaj nélkül.
A működés megbízhatósága meglehetősen magas. De sok tekintetben a szilárdtestrelék stabilitása és tartóssága a termékgyártás minőségétől függ. Így az „Impuls” márkanév alatt gyártott készülékek gyakran rövid élettartamuk miatt ismertek.
Másrészt a Schneider Electric termékek nem hagynak helyet a kritikának.
Hogyan készítsünk TTP-t saját kezűleg?
Figyelembe véve az eszköz (monolit) tervezési jellemzőit, az áramkört nem textolit táblára szerelik össze, mint általában, hanem felületi rögzítéssel.
Ebben az irányban számos áramköri megoldás található. Az adott opció a szükséges kapcsolási teljesítménytől és egyéb paraméterektől függ.
Elektronikus alkatrészek áramkörök összeszereléséhez
Az egyszerű áramkör elemeinek listája a szilárdtest-relé saját kezű gyakorlati fejlesztéséhez és felépítéséhez a következő:
- MOS3083 típusú optocsatoló.
- Triac típusú VT139-800.
- KT209 tranzisztor sorozat.
- Ellenállások, Zener dióda, LED.
Az összes meghatározott elektronikai alkatrészt felületre szereléssel forrasztják az alábbi ábra szerint:
A vezérlőjel-generáló áramkörben a MOS3083 optocsatolónak köszönhetően a bemeneti feszültség 5 és 24 volt között változhat.
És a zener-diódából és egy korlátozó ellenállásból álló lánc miatt a vezérlő LED-en áthaladó áram a lehető legkisebbre csökken. Ez a megoldás biztosítja a vezérlő LED hosszú élettartamát.
Az összeszerelt áramkör működőképességének ellenőrzése
Az összeszerelt áramkör működőképességét ellenőrizni kell. Ebben az esetben nem szükséges 220 V terhelési feszültséget csatlakoztatni a kapcsolóáramkörhöz triakon keresztül. A triac kommutációs vonalhoz elegendő egy mérőeszközt – tesztert – párhuzamosan csatlakoztatni.
A teszter mérési módját „mOhm”-ra kell állítani, és tápfeszültséget (5-24V) kell adni a vezérlőfeszültség-generáló áramkörnek. Ha minden megfelelően működik, a teszternek különbséget kell mutatnia az ellenállásban „mOhm” és „kOhm” között.
Monolit test építése
A jövőbeni szilárdtest-relé házának alja alatt 3-5 mm vastag alumíniumlemezre lesz szüksége. A lemez méretei nem kritikusak, de meg kell felelniük a triacból történő hatékony hőelvonás feltételeinek az elektronikus elem melegítésekor.
Az alumíniumlemez felületének síknak kell lennie. Ezenkívül mindkét oldalt meg kell dolgozni - finom csiszolópapírral meg kell tisztítani és polírozni.
A következő szakaszban az előkészített lemezt „zsaluzattal” látják el - vastag kartonból vagy műanyagból készült szegélyt ragasztanak a kerület körül. Be kell szereznie egyfajta dobozt, amelyet később epoxigyantával töltenek meg.
A létrehozott doboz belsejében egy elektronikus szilárdtest relé áramkört helyeznek el, amely egy „kupolával” van összeszerelve. Csak a triac kerül az alumíniumlemez felületére.
Semmilyen más áramköri rész vagy vezeték nem érhet az alumínium hordozóhoz. A triac a ház azon részével van rögzítve az alumíniumhoz, amelyet radiátorra szereltek fel.
Hővezető pasztát kell használni a triac test és az alumínium hordozó érintkezési felületén. Egyes márkájú, nem szigetelt anóddal rendelkező triacokat csillámtömítésen keresztül kell beszerelni.
A triakot valamilyen súllyal szorosan az alaphoz kell nyomni, és a kerület mentén epoxi ragasztóval meg kell tölteni, vagy valamilyen módon rögzíteni kell anélkül, hogy megzavarná az aljzat hátoldalának sima felületét (például szegecssel).
A vegyület elkészítése és a test öntése
Egy elektronikus eszköz szilárd testének gyártásához összetett keveréket kell készítenie. Az összetett keverék összetétele két komponens alapján készül:
- Epoxigyanta keményítő nélkül.
- Alabástrom por.
Az alabástrom hozzáadásának köszönhetően a mester egyszerre két problémát old meg - az epoxigyanta névleges fogyasztása mellett kimerítő mennyiségű kiöntőanyagot kap, és optimális konzisztenciájú töltetet hoz létre.
A keveréket alaposan össze kell keverni, majd hozzáadhatja a keményítőt, és újra alaposan össze kell keverni. Ezután a kartondoboz belsejében lévő „csuklós” telepítést óvatosan megtöltjük a létrehozott keverékkel.
A feltöltés a legfelső szintig történik, a vezérlő LED fejének csak egy része marad a felületen. Kezdetben előfordulhat, hogy a keverék felülete nem tűnik teljesen simanak, de egy idő után a kép megváltozik. Csak meg kell várni, amíg az öntvény teljesen megkeményedik.
Valójában bármilyen öntéshez alkalmas megoldást használhat.A fő kritérium az, hogy az öntvénykompozíció ne legyen elektromosan vezető, valamint jó fokú öntési merevség alakuljon ki a megszilárdulás után. Az öntött szilárdtest reléház egyfajta védelmet nyújt az elektronikus áramkör számára a véletlen fizikai sérülésekkel szemben.
Következtetések és hasznos videó a témában
Ez a videó bemutatja, hogyan és milyen elektronikai alkatrészek alapján lehet félvezető relét készíteni. A szerző egyértelműen beszél a gyártási gyakorlat minden részletéről, amellyel személyesen találkozott egy elektronikus kapcsoló gyártása során:
Videó egy olyan problémáról, amellyel találkozhat, miután egyfázisú SSR-t vásárolt kínai eladóktól. Útközben egyfajta áttekintést végez a kapcsolókészülék kialakításáról:
A szilárdtestrelék saját gyártása egy teljesen lehetséges megoldás, de a kisfeszültségű terhelésekre szánt termékekhez képest, amelyek viszonylag kis teljesítményt fogyasztanak.
Saját kezűleg nehéz erősebb és nagyfeszültségű eszközöket készíteni. Ez a pénzügyi vállalkozás pedig ugyanannyiba fog kerülni, mint amennyire a gyári példányt értékelik. Így ha szükséges, könnyebb kész ipari eszközt vásárolni.
Ha kérdése van a szilárdtest-relé összeszerelésével kapcsolatban, kérjük, tegye fel őket a megjegyzés rovatban, és megpróbálunk nagyon világos választ adni rájuk. Ott megoszthatja saját tapasztalatait a relék készítésével kapcsolatban, vagy értékes információkkal szolgálhat a cikk témájában.
