Solid State Relay (TTR) on seade, mis koosneb mittemehaaniliste toimingutega elektrooniliste komponentide seeriast. Mehaanika puudumine avab elektroonikasõpradele rohkem võimalusi isikliku kasutamise jaoks omaenda kätega tahkisrelee tegemiseks.
Kaaluge seda võimalust üksikasjalikumalt.
TTRi disain ja tööpõhimõte
Kui suurem osa sellisest elektroonikast sisaldab traditsiooniliselt kontaktgruppide liikuvaid osi, siis tahkisrelel selliseid osi üldse pole. Vooluringi lülitamine seadme vooluahelaga toimub vastavalt elektroonilise võtme põhimõttele. Ja elektrooniliste võtmete rolli mängivad tavaliselt relee korpusesse sisseehitatud pooljuhid - võimsustransistorid, triatsid, türistorid.
Enne kui proovite ise tahkisrelee teha, on loogiline tutvuda selliste seadmete põhikujundusega, mõista nende tööpõhimõtet.
Erinevate konfiguratsioonidega pooljuhtreleed on toodetud tööstuses, mis on loodud mitmesugusteks praktilisteks rakendusteks. Lai valik modifikatsioone
Seadme põhjaliku uurimise raames tuleb kohe esile tõsta TTR eeliseid:
- suure koormuse lülitamine;
- suur lülituskiirus;
- täiuslik galvaaniline isolatsioon;
- võime lühikese aja jooksul hoida suuri ülekoormusi.
Mehaaniliste konstruktsioonide hulgast pole tegelikult võimalik leida sarnaste parameetritega releet. Üldiselt väljendavad eelised tahkisreleede mehaaniliste kolleegidega võrreldes muljetavaldavat loetelu.
Kaks elektroonilist seadet, mis funktsionaalselt tagavad vooluringi kommutatsiooni: vasakul on valmistatud tahkes olekus, paremal on traditsiooniline mehaaniline lülitussüsteem
TTR-i töötingimused praktiliselt ei piira nende seadmete kasutamist. Lisaks mõjutab liikuvate mehaaniliste osade puudumine soodsalt seadmete kasutusiga. Seega on tahkisreleega tegelemiseks igati põhjust - seadme oma kätega kokku panna.
Õigluse ja positiivsete aspektide osas tuleks siiski märkida relee omadused, mida iseloomustatakse puudustena. Niisiis, võimsate seadmete tööks on reeglina vaja konstruktsiooni lisakomponenti, mis on mõeldud soojuse eemaldamiseks.
Võimsa koormuse ümberlülitamisel täiendavad tahke oleku releed peaaegu alati võimsaid jahutusradiaatoreid. See punkt raskendab TTR-i kasutamist.
Tahkisrelee jahutusradiaatorite mõõtmed on mitu korda suuremad kui TTR-i mõõtmed, mis vähendab paigaldamise mugavust ja otstarbekust.
TTR-seadmed töö ajal (suletud olekus) annavad vastupidise lekkevoolu ja näitavad mittelineaarset voolu-pinge omadust. Kõiki pooljuhtreleesid ei saa lülitatavate pingete omaduste osas piiranguteta kasutada.
Konstruktsioon kasutamiseks ainult vooluahelates, kus toide saadakse alalisvooluga. Tavaliselt eristatakse neid seadmeid väikeste mõõtmete ja väikese lülitusvõimsuse poolest
Mõned tüüpi seadmed on mõeldud ainult alalisvoolu lülitamiseks. Tahkis-releede rakendamine vooluringis nõuab tavaliselt lisameetmeid valehäirete blokeerimiseks.
Tahkisrelee võib sageli leida korteri üldisest elektripaneelist.
Kuidas töötab tahkisrelee?
Juhtsignaal (tavaliselt madalpinge, mis pärineb näiteks juhtkontrollerilt) edastatakse TTR-vooluringis oleva optoelektroonilise paari LED-i. LED hakkab kiirgama fotodioodi suunas, mis omakorda avaneb ja hakkab voolu andma.
Üldistatud TTR-skeem, mis näitab selgelt, kuidas elektrooniline seade töötab: 1 - juhtimispinge allikas; 2 - optiline ühendus relee korpuse sees; 3 - koormusvoolu allikas; 4 - koormus
Fotodioodi läbiv vool tuleb võtmetransistori või türistori juhtelektroodile. Võti avaneb, sulgeb koormusahela.
Nii töötab seadme ümberlülitusfunktsioon. Kogu elektroonika on tavapäraselt suletud monoliitkarpi. Tegelikult nimetati seadet seetõttu tahkisreleeks.
Ja kuidas tahkisrelee ühendada, leiate sellest materjalist.
Tahkislülitid
Kogu olemasoleva seadmevaliku võib tinglikult jagada rühmadesse vastavalt ühendatud koormuse kategooriale, pinge juhtimise ja lülitamise omadustele.
Seega loositakse kokku kolm rühma:
- Alalisvooluahelates töötavad seadmed.
- Vahelduvvooluahelates töötavad seadmed.
- Universaalsed kujundused.
Esimest rühma esindavad seadmed, mille tööpinge parameetrid on 3–32 volti. See on suhteliselt väikese suurusega elektroonika, millel on LED-indikaatorid ja mis on võimeline katkestusteta töötama temperatuuril -35 / +75 ºС.
Ühefaasilises elektrivõrgus kasutamiseks mõeldud elektroonikaseadme laialdane disain. Leitakse ka muid kujundusvalikuid, kuid palju harvemini.
Teine rühm - seadmed, mis on ette nähtud vahelduvvooluvõrkudesse paigaldamiseks. Siin on TTRi kavandid vahelduvvooluvõrkudesse paigaldamiseks, mida juhitakse pingel 24–250 volti. On olemas seadmeid, mis on võimelised suure võimsusega koormusi vahetama.
Kolmas rühm on universaalsed seadmed. Seda tüüpi seadme vooluringid toetavad käsitsi häälestamist kasutamiseks teatud tingimustes.
Kui alustate ühendatud koormuse olemusest, peaksite eristama kahte tüüpi tahkis-vahelduvvoolu releed: ühefaasilised ja kolmefaasilised. Mõlemad tüübid on ette nähtud piisavalt võimsa koormuse lülitamiseks voolutugevusel 10 - 75 A. Samal ajal võivad lühiajalise voolu maksimaalsed väärtused ulatuda 500 A.
Laialt levinud versioon kasutamiseks kolmefaasilises elektrivõrgus. Kasutatakse sageli võimsate elektrikeriste (TEN) lineaarse regulaatorina
Mahtuvuslikud, takistuslikud induktsiooniahelad võivad toimida tahkisreleede poolt lülitatava koormusena. Lülitite disain võimaldab sujuvalt juhtida näiteks kütteelemente, hõõglampe, elektrimootoreid ilma tarbetu mürata.
Töökindlus on piisavalt kõrge. Kuid paljuski sõltub tahkisreleede stabiilsus ja vastupidavus tootmise kvaliteedist. Seega on teatud Impulsi kaubamärgi all toodetud seadmetel sageli lühike kasutusiga.
Schneider Electricu tooted seevastu ei jäta ruumi kriitikaks.
Kuidas TTR-i oma kätega teha?
Seadme (monoliidi) disainifunktsiooni arvestades ei monteerita vooluringi tekstoliitplaadile, nagu tavaliselt, vaid seinale paigaldatavale paigaldusele.
Nii näeb välja omavalmistatud tahkisrelee kujundus. Midagi sellist on lihtne teha. Vaja on ainult elektroonikainseneri ja elektriku põhioskusi. Materiaalsed kulud on väikesed
Selles suunas on palju vooluringilahendusi. Konkreetne valik sõltub vajalikust lülitusvõimsusest ja muudest parameetritest.
Ahelate kokkupaneku elektroonilised komponendid
Tahkis-relee "tee ise" praktilise väljatöötamise ja ehitamise lihtsa vooluahela elementide loetelu on järgmine:
- Optilise ühendaja tüüp MOS3083.
- Triac tüüp VT139-800.
- KT209 seeria transistor.
- Takistid, Zeneri diood, LED.
Kõik need elektroonilised komponendid on joodetud pinna monteerimisega vastavalt järgmisele skeemile:
Madalate võimsustega tahkis-relee skemaatiline diagramm DIY monteerimiseks. Väike arv osi ja lihtne hingedega paigaldamine võimaldavad vooluringi jootmist ilma raskusteta
MOS3083 optokontrolleri kasutamise tõttu juhtsignaali genereerimisahelas võib sisendpinge varieeruda vahemikus 5 kuni 24 volti.
Ja tänu ahelale, mis koosneb zeneri dioodist ja piiravast takistist, vähendatakse kontroll-LED-i läbivat voolu minimaalseks võimalikuks. See lahendus tagab kontroll-LED-i pika tööea.
Kokkupandud vooluringi toimimise kontrollimine
Kokkupandud vooluringi toimimist tuleb kontrollida. Triaki kaudu ei ole vaja lülitusahelasse ühendada koormuspinget 220 volti. Piisab, kui ühendada mõõteseade - triaki lülitusjoonega paralleelne tester.
Tahkisrelee jõudluse kontrollimine mõõteseadme abil. Kui seadme sisendile rakendatakse kontrollpinget, peab triaki üleminek olema avatud
Testeri mõõterežiim tuleb seada väärtusele "mOhm" ja see peaks juhtpinge genereerimisahelale toidet andma (5-24 V). Kui kõik töötab õigesti, peaks testija näitama erinevust takistuses "mOhm" -st "kOhm" -ni.
Monoliitne korpus
Tulevase tahkisrelee korpuse aluse all on vaja alumiiniumplaati, mille paksus on 3-5 mm. Plaadi mõõtmed ei ole kriitilised, kuid see elektroonilise elemendi kuumutamisel peab see vastama triaki tõhusa soojuse eemaldamise tingimustele.
Raam tulevase seadme korpuse valamiseks. Valmistatud papist ribast või muudest sobivatest materjalidest. See kinnitatakse universaalse liimiga alumiiniumist aluspinnale.
Alumiiniumplaadi pind peaks olema tasane. Lisaks on vaja töödelda mõlemad pooled - koorida peene liivapaberiga, poleerida.
Järgmisel etapil on ettevalmistatud plaat varustatud "raketisega" - perimeetri ümber on liimitud paksest papist või plastist äär. See peaks olema omamoodi kast, mis hiljem täidetakse epoksiidiga.
Loodud karbi sisse asetatakse tahke oleku relee elektrooniline vooluring, mis on kokku pandud "varikatuse" abil. Alumiiniumplaadi pinnale laotatakse ainult triakk.
Triaki kinnitamine alumiiniumist aluspinnale. Peamine tingimus on see, et see elektrooniline komponent tuleb kindlalt metallist alusele suruda. See on ainus viis kvaliteetse soojuseralduse ja usaldusväärse töö tagamiseks.
Ükski teine vooluahela osa ega juht ei tohi alumiiniumist aluspinda puudutada. Triaaki rakendab alumiinium korpuse selle osa abil, mis on ette nähtud radiaatorisse paigaldamiseks.
Triac-keha ja alumiiniumist aluspinna kontaktpinnal peaksite kasutama soojusjuhtivat pastat. Mõni isoleerimata anoodiga triaki kaubamärk tuleb paigaldada vilgukivist padjakese kaudu.
Võimalus triaki kinnitamiseks substraadile neetide abil. Tagaküljel tasandub neet aluspinnaga ühtlaselt
Triakk tuleb mingi raskusega kindlalt vastu alust suruda ja täita perimeetri ümber epoksüliimiga või kinnitada mingil viisil, ilma et see häiriks põhimiku tagaosa pinda (näiteks needid).
Ühendi valmistamine ja keha täitmine
Elektroonikaseadme kindla korpuse valmistamiseks on vaja ühendi segu. Liitsegu koostis koosneb kahest komponendist:
- Epoksü ilma kõvendita.
- Alabasteri pulber.
Tänu alabastri lisamisele lahendab meister kaks probleemi korraga - ta saab epoksüvaigu nominaalse tarbimise korral ammendava koguse täiteainet ja loob optimaalse konsistentsiga täidise.
Segu tuleb hoolikalt segada, pärast mida saate kõvendi lisada ja uuesti korralikult segada. Järgmisena paigaldage loodud seinaga seinale paigaldatud paigaldus hoolikalt pappkarpi.
Nii näeb välja teie enda poolt kokku pandud pooljuhtrelee valmis eksemplar. Mõnevõrra ebatavaline ja mitte eriti esinduslik, kuid piisavalt usaldusväärne
Täitmine viiakse ülemisele tasemele, jättes pinnale ainult osa kontroll-LED-i pea. Algselt ei pruugi segu pind tunduda täiesti sile, kuid mõne aja pärast pilt muutub. Jääb vaid oodata, kuni valatud materjal täielikult tahkub.
Tegelikult võite kasutada mis tahes sobivaid valamislahendusi. Peamine kriteerium on see, et valamise koostis ei tohiks olla elektrit juhtiv, lisaks peaks pärast tahkestumist moodustuma valamise hea jäikus. Tahkis-relee vormitud korpus on omamoodi elektroonilise vooluahela kaitse juhuslike füüsiliste kahjustuste eest.
See video näitab, kuidas ja milliste elektrooniliste komponentide põhjal saab tahkisrelee teha. Autor räägib ladusalt kõigist tootmispraktika üksikasjadest, millega ta isiklikult elektroonilise lüliti tootmisel kokku puutus:
Video probleemist, mis võib ilmneda pärast Hiinast müüjate ühefaasilise TTR-i omandamist. Mööda teed viib seadme lülitusseadme omamoodi ülevaatamine:
Tahkisreleede isevalmistamine on võimalik lahendus, kuid madalpingekoormusega toodete puhul, mis tarbivad suhteliselt vähe energiat.
Oma kätega on keerulisem võimsamate ja kõrgepingeseadmete valmistamine. Ja see rahaline ettevõtmine maksab sama palju kui tehase eksemplari hinnanguliselt. Nii et vajadusel on lihtsam osta valmis tööstusseadet.
Kui teil on küsimusi tahkisrelee kokkupaneku kohta, küsige neid kommentaaride lahtrist ja proovime teile anda äärmiselt selge vastuse. Seal saate jagada releede isetootmise kogemust või anda väärtuslikku teavet artikli teema kohta.