Gør-det-selv solid-state relæ: monteringsvejledning og tilslutningstips

Et solid-state relæ (SSR) er en enhed fra en række ikke-mekaniske elektroniske komponenter.Fraværet af mekanik åbner flere muligheder for elektronikentusiaster til at lave et solid-state relæ med egne hænder til personlig brug.

Lad os overveje denne mulighed mere detaljeret.

Design og princip for drift af TTR

Mens det meste af sådan elektronik traditionelt indeholder bevægelige dele af kontaktgrupper, har et solid-state relæ slet ikke sådanne dele. Kredsskiftning af enhedskredsløbet udføres i henhold til princippet om en elektronisk nøgle. Og rollen som elektroniske nøgler spilles normalt af halvledere indbygget i relæets krop - krafttransistorer, triacs, tyristorer.

Før du prøver at lave et solid state-relæ selv, er det logisk at gøre dig bekendt med det grundlæggende design af sådanne enheder og forstå princippet om deres drift.

Industriel produktion producerer solid-state relæer af forskellige konfigurationer, designet til en række praktiske forhold. Udvalget af modifikationer er omfattende

Som en del af en grundig undersøgelse af enheden bør man straks fremhæve de fordelagtige aspekter af TTP:

• skift af kraftig belastning;
• høj skiftehastighed;
• ideel galvanisk isolering;
• evne til at holde høje overbelastninger i kort tid.

Blandt mekaniske strukturer er det virkelig ikke muligt at finde et relæ med lignende parametre. Generelt er fordelene ved solid-state relæer i forhold til deres mekaniske modstykker udtrykt i en imponerende liste.

To elektroniske enheder, der funktionelt giver kredsløbskobling: til venstre er baseret på et solid-state design, til højre er et traditionelt mekanisk koblingssystem

Driftsbetingelserne for TSR begrænser praktisk talt ikke brugen af ​​disse enheder. Derudover har fraværet af bevægelige mekaniske dele en gavnlig effekt på enhedernes levetid. Så der er al mulig grund til at begynde at arbejde på et solid-state relæ - for selv at samle enheden.

Men i retfærdigheden, sammen med de positive aspekter, er det værd at bemærke relæets egenskaber, som er karakteriseret som ulemper. Til driften af ​​kraftige enheder kræves der som regel en ekstra designkomponent, som er designet til at fjerne varme.

I tilfælde af omskiftning af en kraftig belastning suppleres solid-state relæer næsten altid med kraftige køleradiatorer. Dette punkt komplicerer noget brugen af ​​TTP

Køleradiatorer til solid-state-relæer har overordnede dimensioner flere gange større end dimensionerne af solid-state-relæer, hvilket reducerer installationens bekvemmelighed og rationalitet.

TSR-enheder under drift (i lukket tilstand) giver en omvendt lækstrøm og viser en ikke-lineær strøm-spændingskarakteristik. Ikke alle solid-state relæer kan bruges uden begrænsninger i karakteristikaene af de koblede spændinger.

Designet kun til brug i kredsløb drevet af jævnstrøm. Typisk er disse enheder kendetegnet ved deres små dimensioner og lave koblingseffekt.

Visse typer enheder er designet til kun at skifte jævnstrøm. Indførelsen af ​​solid-state relæer i et kredsløb kræver normalt yderligere foranstaltninger, der sigter mod at blokere falske alarmer.

Solid state relæer kan ofte findes generelt lejlighedens el-tavle.

Hvordan fungerer et solid state relæ?

Styresignalet (normalt en lavspænding, der kommer f.eks. fra en styreenhed) leveres til LED'en for det optoelektroniske par, der er til stede i SSR-kredsløbet. LED'en begynder at udsende lys mod fotodioden, som igen åbner og begynder at sende strøm.

Et generaliseret SSR-diagram, der tydeligt viser, hvordan en elektronisk enhed fungerer: 1 – styrespændingskilde; 2 - optokobler inde i relæhuset; 3 - belastningsstrømkilde; 4 - belastning

Strømmen, der passerer gennem fotodioden, ankommer til kontrolelektroden på nøgletransistoren eller tyristoren. Nøglen åbner og lukker belastningskredsløbet.

Sådan fungerer enhedens skiftefunktion. Al elektronik er traditionelt indkapslet i et monolitisk hus. Det er faktisk derfor, enheden blev kaldt et solid-state relæ.

Du kan læse om, hvordan du tilslutter et solid-state relæ dette materiale.

Typer af Solid State-afbrydere

Hele det eksisterende udvalg af enheder kan opdeles i grupper baseret på kategorien af ​​den tilsluttede belastning, funktioner i spændingsstyring og omskiftning.

Der vil således være i alt tre grupper:

1. Enheder, der fungerer i DC-kredsløb.
2. Enheder, der fungerer i vekselstrømkredsløb.
3. Universelle designs.

Den første gruppe er repræsenteret af enheder med driftskontrolspændingsparametre på 3 – 32 volt. Disse er relativt små elektronik, udstyret med LED-indikation, der er i stand til at fungere uden afbrydelse ved temperaturer på -35 / +75 ºС.

Et udbredt design af en elektronisk enhed til brug i et enfaset elektrisk netværk.Der er også andre designmuligheder, men meget sjældnere.

Den anden gruppe er enheder beregnet til installation i vekselspændingsnetværk. Her er designet af TSR'er til installation i AC-netværk, styret af en spænding på 24 - 250 volt. Der er enheder, der er i stand til at skifte høje effektbelastninger.

Den tredje gruppe er enheder til universel brug. Kredsløbet for denne type enhed understøtter manuel konfiguration til brug under visse forhold.

Baseret på arten af ​​den tilsluttede belastning skal der skelnes mellem to typer AC solid-state relæer: enfaset og trefaset. Begge typer er designet til at skifte temmelig kraftige belastninger ved strømme på 10 - 75 A. I dette tilfælde kan maksimale kortsigtede strømværdier nå 500 A.

En udbredt version til brug i et trefaset elektrisk netværk. Bruges ofte som en lineær regulator af kraftige elektriske varmelegemer (TEH)

Belastningen omkoblet af solid-state relæer kan være kapacitive, resistive eller induktive kredsløb. Kontaktdesignerne giver mulighed for jævn styring af f.eks. varmeelementer, glødelamper og elmotorer uden unødig støj.

Driftssikkerheden er ret høj. Men på mange måder afhænger stabiliteten og holdbarheden af ​​solid-state relæer af kvaliteten af ​​produktfremstillingen. Enheder produceret under et bestemt mærke "Impuls" er således ofte kendt for deres korte levetid.

På den anden side efterlader Schneider Electrics produkter ikke plads til kritik.

Hvordan laver man en TTP med egne hænder?

I betragtning af enhedens designfunktion (monolit) samles kredsløbet ikke på en tekstolitplade, som det er sædvanligt, men ved overflademontering.

Sådan ser et hjemmelavet solid state relædesign ud. Det er ikke svært at gøre sådan noget. Alt du behøver er grundlæggende elektronik- og elektrikerfærdigheder. Materialeomkostningerne er små

Der er mange kredsløbsløsninger i denne retning, der kan findes. Den specifikke mulighed afhænger af den nødvendige koblingseffekt og andre parametre.

Elektroniske komponenter til kredsløbsmontage

Listen over elementer i et simpelt kredsløb til praktisk udvikling og konstruktion af et solid-state relæ med egne hænder er som følger:

1. Optokobler type MOS3083.
2. Triac type VT139-800.
3. Transistor serie KT209.
4. Modstande, zenerdiode, LED.

Alle specificerede elektroniske komponenter er loddet ved overflademontering i henhold til følgende diagram:

Skematisk diagram af et laveffekt solid-state relæ til gør-det-selv-montage. Et lille antal dele og enkel hængslet installation giver dig mulighed for at lodde kredsløbet uden problemer

Takket være brugen af ​​MOS3083 optokobleren i styresignalgenereringskredsløbet kan indgangsspændingen variere fra 5 til 24 volt.

Og på grund af en kæde bestående af en zenerdiode og en begrænsningsmodstand reduceres strømmen, der passerer gennem kontrol-LED'en, til det minimum muligt. Denne løsning sikrer en lang levetid for kontrol-LED'en.

Kontrol af det samlede kredsløb for funktionalitet

Det samlede kredsløb skal kontrolleres for funktionalitet. I dette tilfælde er det ikke nødvendigt at tilslutte en belastningsspænding på 220 volt til koblingskredsløbet gennem en triac. Det er nok at forbinde en måleenhed - tester - parallelt med triac-kommutationslinjen.

Kontrol af ydelsen af ​​et solid-state relæ ved hjælp af en måleenhed.Hvis der tilføres en styrespænding til enhedens indgang, skal triac-forbindelsen være åben

Testerens måletilstand skal indstilles til "mOhm", og strøm (5-24V) skal tilføres styrespændingsgenereringskredsløbet. Hvis alt fungerer korrekt, bør testeren vise en forskel i modstand fra "mOhm" til "kOhm".

Konstruktion af en monolitisk krop

Under bunden af ​​huset til det fremtidige solid-state relæ skal du bruge en aluminiumsplade 3-5 mm tyk. Pladens dimensioner er ikke kritiske, men skal svare til betingelserne for effektiv varmefjernelse fra triacen ved opvarmning af dette elektroniske element.

Ramme til at hælde kroppen af ​​den fremtidige enhed. Fremstillet af papstrimler eller andre egnede materialer. Fastgjort på et aluminiumsunderlag med universalklæber

Overfladen af ​​aluminiumspladen skal være flad. Derudover skal begge sider behandles - rengøres med fint sandpapir og poleres.

På næste trin er den forberedte plade udstyret med "forskalling" - en kant lavet af tykt pap eller plast limes rundt om omkredsen. Du skal anskaffe dig en slags æske, som senere skal fyldes med epoxyharpiks.

Et elektronisk solid-state relækredsløb samlet med en "baldakin" er placeret inde i den oprettede boks. Kun triac er placeret på overfladen af ​​aluminiumspladen.

Fastgøring af triac på et aluminiumssubstrat. Hovedbetingelsen er, at denne elektroniske komponent skal presses tæt til metalbunden. Dette er den eneste måde at sikre højkvalitets varmefjernelse og pålidelig drift.

Ingen andre kredsløbsdele eller ledere må røre ved aluminiumssubstratet. Triacen er fastgjort til aluminium med den del af huset, der er designet til installation på en radiator.

Varmeledende pasta skal bruges på kontaktområdet af triac-legemet og aluminiumssubstratet. Nogle mærker af triacs med en ikke-isoleret anode skal installeres gennem en glimmerpakning.

En mulighed for at fastgøre en triac til underlaget ved hjælp af en nitte. På bagsiden er nitten flad flad med overfladen af ​​underlaget

Triacen skal presses tæt til bunden med en form for vægt og fyldes med epoxylim rundt om omkredsen eller sikres på en eller anden måde uden at forstyrre den glatte overflade på bagsiden af ​​underlaget (for eksempel med en nitte).

Forberedelse af forbindelsen og hældning af kroppen

For at fremstille den faste krop af en elektronisk enhed skal du lave en sammensat blanding. Sammensætningen af ​​den sammensatte blanding er lavet på basis af to komponenter:

1. Epoxyharpiks uden hærder.
2. Alabast pulver.

Takket være tilsætningen af ​​alabast løser mesteren to problemer på én gang - han opnår et udtømmende volumen af ​​hældeblandingen ved det nominelle forbrug af epoxyharpiks og skaber en fyld med optimal konsistens.

Blandingen skal blandes grundigt, hvorefter du kan tilsætte hærderen og blande grundigt igen. Dernæst fyldes den "hængslede" installation inde i papkassen forsigtigt med den oprettede forbindelse.

Sådan ser en færdig kopi af et gør-det-selv solid-state relæ ud. Noget usædvanligt og ikke særlig præsentabelt, men ret pålideligt

Påfyldning udføres til det øverste niveau, så kun en del af kontrol-LED-hovedet efterlades på overfladen. Til at begynde med ser overfladen af ​​forbindelsen muligvis ikke helt glat ud, men efter nogen tid vil billedet ændre sig. Tilbage er blot at vente på, at støbningen er helt hærdet.

Faktisk kan du bruge enhver løsning, der er egnet til støbning.Hovedkriteriet er, at støbesammensætningen ikke skal være elektrisk ledende, plus at der skal dannes en god grad af støbestivhed efter størkning. Det støbte solid-state relæhus er en slags beskyttelse af det elektroniske kredsløb mod utilsigtet fysisk skade.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Denne video viser hvordan og på baggrund af hvilke elektroniske komponenter et solid state relæ kan laves. Forfatteren taler tydeligt om alle detaljerne i fremstillingspraksis, som han personligt stødte på under produktionen af ​​en elektronisk switch:

Video om et problem, som du kan støde på efter køb af en enfaset SSR fra sælgere fra Kina. Undervejs foretager han en slags gennemgang af koblingsenhedens design:

Selvfremstilling af solid-state relæer er en fuldstændig mulig løsning, men i forhold til produkter til lavspændingsbelastninger, der forbruger relativt lav strøm.

Det er svært at lave mere kraftfulde og højspændingsenheder med egne hænder. Og denne finansielle satsning kommer til at koste det samme beløb, som fabrikseksemplaret er vurderet til. Så om nødvendigt er det lettere at købe en færdiglavet industriel enhed.

Hvis du har spørgsmål om montering af et solid-state relæ, så spørg dem i kommentarfeltet, og vi vil forsøge at give dem et meget klart svar. Der kan du dele din erfaring med at lave relæer selv eller give værdifuld information om artiklens emne.