Tee-se-itse puolijohderele: asennusohjeet ja liitäntävinkit

Solid-state rele (SSR) on laite, joka koostuu ei-mekaanisista elektronisista komponenteista.Mekaniikan puuttuminen avaa elektroniikan harrastajille enemmän mahdollisuuksia tehdä puolijohderele omin käsin henkilökohtaiseen käyttöön.

Harkitse tätä mahdollisuutta tarkemmin.

TTR:n rakenne ja toimintaperiaate

Suurin osa tällaisesta elektroniikasta sisältää perinteisesti kosketinryhmien liikkuvia osia, mutta puolijohderelessä ei ole sellaisia ​​osia ollenkaan. Laitepiirin piirien kytkentä tapahtuu elektronisen avaimen periaatteen mukaisesti. Ja elektronisten avainten roolia hoitavat yleensä releen runkoon rakennetut puolijohteet - tehotransistorit, triacit, tyristorit.

Ennen kuin yrität tehdä puolijohdereleen itse, on loogista tutustua tällaisten laitteiden perussuunnitteluun ja ymmärtää niiden toimintaperiaate.

Teollinen tuotanto tuottaa erikokoisia puolijohdereleitä, jotka on suunniteltu erilaisiin käytännön olosuhteisiin. Muutosten valikoima on laaja

Laitteen perusteellisen tutkimuksen osana tulee välittömästi korostaa TTP:n edullisia puolia:

• voimakkaan kuorman kytkentä;
• korkea kytkentänopeus;
• ihanteellinen galvaaninen eristys;
• kyky kestää korkeita ylikuormituksia lyhyen aikaa.

Mekaanisista rakenteista ei todellakaan ole mahdollista löytää relettä, jolla on samanlaiset parametrit. Yleensä puolijohdereleiden edut mekaanisiin vastineisiin verrattuna ilmaistaan ​​vaikuttavassa luettelossa.

Kaksi elektronista laitetta, jotka tarjoavat toiminnallisesti piirikytkennän: vasemmalla perustuu puolijohdemalliin, oikealla perinteinen mekaaninen kytkentäjärjestelmä

TSR:n käyttöolosuhteet eivät käytännössä rajoita näiden laitteiden käyttöä. Lisäksi liikkuvien mekaanisten osien puuttuminen vaikuttaa suotuisasti laitteiden käyttöikään. Joten on kaikki syyt aloittaa puolijohdereleen työskentely - koota laite itse.

Oikeudenmukaisesti, positiivisten näkökohtien lisäksi on kuitenkin syytä huomata releen ominaisuudet, joita luonnehditaan haitoksi. Näin ollen tehokkaiden laitteiden toimintaa varten tarvitaan yleensä ylimääräinen suunnittelukomponentti, joka on suunniteltu poistamaan lämpöä.

Jos kytketään voimakas kuorma, puolijohdereleitä täydennetään lähes aina tehokkailla jäähdytyspattereilla. Tämä kohta vaikeuttaa jonkin verran TTP:n käyttöä

Puolijohdereleiden jäähdytyspattereiden kokonaismitat ovat useita kertoja suuremmat kuin puolijohdereleiden mitat, mikä vähentää asennuksen mukavuutta ja järkeä.

TSR-laitteet käytön aikana (suljetussa tilassa) antavat käänteisen vuotovirran ja näyttävät epälineaarisen virta-jännite-ominaisuuden. Kaikkia puolijohdereleitä ei voida käyttää ilman rajoituksia kytkettyjen jännitteiden ominaisuuksissa.

Suunniteltu käytettäväksi vain tasavirralla toimivissa piireissä. Tyypillisesti nämä laitteet erottuvat pienistä mitoistaan ​​ja alhaisesta kytkentätehostaan.

Tietyntyyppiset laitteet on suunniteltu kytkemään vain tasavirtaa. Puolijohdereleiden liittäminen piiriin vaatii yleensä lisätoimenpiteitä, joilla pyritään estämään vääriä hälytyksiä.

Puolijohdereleitä löytyy usein yleensä asunnon sähköpaneeli.

Kuinka puolijohderele toimii?

Ohjaussignaali (yleensä matalan tason jännite, joka tulee esim. ohjausohjaimesta) syötetään SSR-piirissä olevan optoelektronisen parin LEDiin. LED alkaa lähettää valoa kohti fotodiodia, joka puolestaan ​​avautuu ja alkaa kulkea virtaa.

Yleistetty SSR-kaavio, joka osoittaa selvästi, kuinka elektroninen laite toimii: 1 – ohjausjännitelähde; 2 – optoerotin relekotelon sisällä; 3 – kuormitusvirtalähde; 4 - kuormitus

Valodiodin läpi kulkeva virta saapuu avaintransistorin tai tyristorin ohjauselektrodille. Avain avaa ja sulkee kuormituspiirin.

Näin laitteen kytkentätoiminto toimii. Kaikki elektroniikka on perinteisesti suljettu monoliittiseen koteloon. Itse asiassa, siksi laitetta kutsuttiin puolijohdereleksi.

Voit lukea puolijohdereleen kytkemisestä tätä materiaalia.

Puolijohdekytkimien tyypit

Koko olemassa oleva laitevalikoima voidaan jakaa ryhmiin kytketyn kuorman kategorian, jännitteen ohjauksen ja kytkennän ominaisuuksien perusteella.

Ryhmää on siis yhteensä kolme:

1. Tasavirtapiireissä toimivat laitteet.
2. Vaihtovirtapiireissä toimivat laitteet.
3. Universaalit mallit.

Ensimmäistä ryhmää edustavat laitteet, joiden ohjausjänniteparametrit ovat 3–32 volttia. Nämä ovat suhteellisen pienikokoisia, LED-näytöllä varustettuja elektroniikkaa, jotka voivat toimia keskeytyksettä -35 / +75 ºС lämpötiloissa.

Laajalti käytetty elektroniikkalaitteen malli käytettäväksi yksivaiheisessa sähköverkossa.On myös muita suunnitteluvaihtoehtoja, mutta paljon harvemmin.

Toinen ryhmä on laitteet, jotka on tarkoitettu asennettavaksi vaihtojänniteverkkoihin. Tässä on 24 - 250 voltin jännitteellä ohjattujen vaihtovirtaverkkojen TSR-mallit. On laitteita, jotka pystyvät kytkemään suuritehoisia kuormia.

Kolmas ryhmä ovat yleiskäyttöön tarkoitetut laitteet. Tämän tyyppisten laitteiden piirit tukevat manuaalista konfigurointia käytettäväksi tietyissä olosuhteissa.

Kytketyn kuorman luonteen perusteella on erotettava kaksi AC-solid-state-reletyyppiä: yksivaiheinen ja kolmivaiheinen. Molemmat tyypit on suunniteltu kytkemään melko voimakkaita kuormia virroilla 10 - 75 A. Tässä tapauksessa lyhytaikaiset huippuvirran arvot voivat olla 500 A.

Laajalti käytetty versio käytettäväksi kolmivaiheisessa sähköverkossa. Käytetään usein tehokkaiden sähkölämmittimien (TEH) lineaarisäätimenä.

Puolijohdereleiden kytkemä kuorma voi olla kapasitiivista, resistiivistä tai induktiivista. Kytkinmallit mahdollistavat esimerkiksi lämmityselementtien, hehkulamppujen ja sähkömoottoreiden sujuvan ohjauksen ilman turhaa melua.

Toimintavarmuus on melko korkea. Mutta monin tavoin puolijohdereleiden vakaus ja kestävyys riippuvat tuotteen valmistuksen laadusta. Näin ollen tietyllä tuotenimellä "Impuls" valmistetut laitteet tunnetaan usein lyhyestä käyttöiästä.

Toisaalta Schneider Electricin tuotteet eivät jätä tilaa kritiikille.

Kuinka tehdä TTP omin käsin?

Laitteen suunnitteluominaisuus (monoliitti) huomioon ottaen piiri ei ole koottu textoliittilevylle, kuten on tapana, vaan pinta-asennuksella.

Tältä kotitekoinen puolijohderele näyttää. Ei ole vaikeaa tehdä jotain tällaista. Tarvitset vain peruselektroniikan ja sähköasentajan taidot. Materiaalikustannukset ovat pienet

Tähän suuntaan löytyy monia piiriratkaisuja. Tietty vaihtoehto riippuu tarvittavasta kytkentätehosta ja muista parametreista.

Elektroniset komponentit piirien kokoonpanoon

Luettelo yksinkertaisen piirin elementeistä puolijohdereleen käytännön kehittämiseen ja rakentamiseen omin käsin on seuraava:

1. Optoerotin tyyppi MOS3083.
2. Triac tyyppi VT139-800.
3. Transistorisarja KT209.
4. Vastukset, zener-diodi, LED.

Kaikki määritellyt elektroniset komponentit juotetaan pinta-asennuksella seuraavan kaavion mukaisesti:

Kaaviokaavio pienitehoisesta puolijohdereleestä itse-kokoonpanoon. Pieni määrä osia ja yksinkertainen saranoitu asennus mahdollistavat piirin juottamisen ilman vaikeuksia

MOS3083 optoerottimen käytön ansiosta ohjaussignaalin generointipiirissä tulojännite voi vaihdella 5 - 24 volttia.

Ja Zener-diodista ja rajoitusvastuksesta koostuvan ketjun ansiosta ohjaus-LED:n läpi kulkeva virta pienenee mahdollisimman vähäiseksi. Tämä ratkaisu takaa ohjaus-LEDin pitkän käyttöiän.

Tarkistetaan kootun piirin toimivuus

Kootun piirin toiminta on tarkastettava. Tässä tapauksessa 220 voltin kuormajännitettä ei tarvitse kytkeä kytkentäpiiriin triakin kautta. Riittää, kun mittalaite – testeri – kytketään rinnakkain triac-kommutointilinjan kanssa.

Puolijohdereleen suorituskyvyn tarkistaminen mittauslaitteella.Jos laitteen tuloon kytketään ohjausjännite, triac-liitoksen on oltava auki

Testerin mittaustilaksi tulee asettaa ”mOhm” ja ohjausjännitteen generointipiiriin on syötettävä teho (5-24V). Jos kaikki toimii oikein, testerin tulisi näyttää vastuksen ero "mOhm" ja "kOhm".

Monoliittisen rungon rakentaminen

Tulevan puolijohdereleen kotelon pohjan alle tarvitset 3-5 mm paksun alumiinilevyn. Levyn mitat eivät ole kriittisiä, mutta niiden on vastattava olosuhteita tehokkaalle lämmönpoistolle triacista lämmitettäessä tätä elektroniikkaelementtiä.

Runko tulevan laitteen rungon kaatamiseen. Valmistettu pahvinauhasta tai muusta sopivasta materiaalista. Kiinnitetty alumiinisubstraatille yleisliimalla

Alumiinilevyn pinnan tulee olla tasainen. Lisäksi molemmat puolet on käsiteltävä - puhdistettava hienolla hiekkapaperilla ja kiillotettava.

Seuraavassa vaiheessa valmistettu levy on varustettu "muotilla" - kehän ympärille liimataan paksusta pahvista tai muovista valmistettu reuna. Sinun pitäisi hankkia eräänlainen laatikko, joka myöhemmin täytetään epoksihartsilla.

Luodun laatikon sisään asetetaan elektroninen puolijohderelepiiri, joka on koottu "katoksen" kanssa. Vain triac asetetaan alumiinilevyn pinnalle.

Triacin kiinnitys alumiinisubstraatille. Pääehto on, että tämä elektroninen komponentti on painettava tiukasti metallipohjaan. Tämä on ainoa tapa varmistaa laadukas lämmönpoisto ja luotettava toiminta.

Mitkään muut piirin osat tai johtimet eivät saa koskettaa alumiinialustaa. Triac kiinnitetään alumiiniin sillä kotelon osalla, joka on suunniteltu asennettavaksi jäähdyttimeen.

Lämpöä johtavaa tahnaa tulee käyttää triac-rungon ja alumiinialustan kosketuspinnalla. Jotkut eristämättömällä anodilla varustetut triac-merkit on asennettava kiilletiivisteen läpi.

Vaihtoehto triakin kiinnittämiseen alustaan ​​niitillä. Kääntöpuolella niitti on litistetty tasaisesti alustan pinnan kanssa

Triakki on painettava tiukasti pohjaan jollain painolla ja täytettävä epoksiliimalla kehältä tai kiinnitettävä jollain tavalla alustan takapuolen sileää pintaa häiritsemättä (esim. niitillä).

Seoksen valmistaminen ja rungon kaataminen

Elektronisen laitteen kiinteän rungon valmistamiseksi sinun on valmistettava yhdisteseos. Yhdisteseoksen koostumus tehdään kahden komponentin perusteella:

1. Epoksihartsi ilman kovetinta.
2. Alabasteri jauhe.

Alabasterin lisäyksen ansiosta mestari ratkaisee kaksi ongelmaa kerralla - hän saa tyhjentävän määrän kaatomassaa epoksihartsin nimelliskulutuksella ja luo optimaalisen konsistenssin.

Seos on sekoitettava perusteellisesti, minkä jälkeen voit lisätä kovettimen ja sekoittaa uudelleen perusteellisesti. Seuraavaksi pahvilaatikon sisällä oleva saranoitu asennus täytetään huolellisesti luodulla yhdisteellä.

Tältä näyttää valmis kopio tee-se-itse-solidstate-releestä. Hieman epätavallinen ja ei kovin edullinen, mutta melko luotettava

Täyttö tehdään ylätasolle, jolloin pintaan jää vain osa ohjaus-LED-päästä. Aluksi seoksen pinta ei ehkä näytä täysin sileältä, mutta jonkin ajan kuluttua kuva muuttuu. Jää vain odottaa valukappaleen täydellisen kovettumisen.

Itse asiassa voit käyttää mitä tahansa valamiseen sopivaa ratkaisua.Pääkriteeri on, että valukoostumus ei saa olla sähköä johtavaa ja että jähmettymisen jälkeen tulee muodostua hyvä valujäykkyys. Valettu puolijohderelekotelo on eräänlainen suoja elektroniikkapiirille vahingossa tapahtuvilta fyysisiltä vaurioilta.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Tämä video näyttää kuinka ja minkä elektronisten komponenttien perusteella puolijohderele voidaan tehdä. Kirjoittaja puhuu selvästi kaikista valmistuskäytäntöjen yksityiskohdista, joita hän kohtasi henkilökohtaisesti elektronisen kytkimen valmistuksen aikana:

Video ongelmasta, jonka saatat kohdata ostaessasi yksivaiheisen SSR:n kiinalaisilta myyjiltä. Matkan varrella hän suorittaa eräänlaisen katsauksen kytkinlaitteen suunnittelusta:

Puolijohdereleiden itsevalmistus on täysin mahdollinen ratkaisu, mutta suhteessa pienjännitekuormille tarkoitettuihin tuotteisiin, jotka kuluttavat suhteellisen vähän tehoa.

Tehokkaampia ja korkeajännitelaitteita on vaikea tehdä omin käsin. Ja tämä rahoitushanke maksaa saman summan kuin tehdaskopion arvo on. Joten tarvittaessa on helpompi ostaa valmis teollisuuslaite.

Jos sinulla on kysyttävää puolijohdereleen kokoamisesta, kysy heiltä kommenttiosiossa, ja yritämme antaa heille erittäin selkeän vastauksen. Siellä voit jakaa kokemuksesi releiden tekemisestä itse tai antaa arvokasta tietoa artikkelin aiheesta.