Gjør-det-selv solid-state relé: monteringsanvisning og tilkoblingstips

Et solid-state relé (SSR) er en enhet fra en rekke ikke-mekaniske elektroniske komponenter.Fraværet av mekanikk åpner for flere muligheter for elektronikkentusiaster til å lage et solid-state relé med egne hender til personlig bruk.

La oss vurdere denne muligheten mer detaljert.

Design og prinsipp for drift av TTR

Mens det meste av slik elektronikk tradisjonelt inneholder bevegelige deler av kontaktgrupper, har et solid-state relé ingen slike deler i det hele tatt. Kretsbytte av enhetskretsen utføres i henhold til prinsippet om en elektronisk nøkkel. Og rollen til elektroniske nøkler spilles vanligvis av halvledere innebygd i reléets kropp - krafttransistorer, triacs, tyristorer.

Før du prøver å lage et solid-state relé selv, er det logisk å gjøre deg kjent med den grunnleggende utformingen av slike enheter og forstå prinsippet om deres drift.

Industriell produksjon produserer solid-state reléer av forskjellige konfigurasjoner, designet for en rekke praktiske forhold. Valget av modifikasjoner er omfattende

Som en del av en grundig studie av enheten, bør man umiddelbart fremheve de fordelaktige aspektene ved TTP:

• bytte av kraftig belastning;
• høy byttehastighet;
• ideell galvanisk isolasjon;
• evne til å holde høye overbelastninger i kort tid.

Blant mekaniske strukturer er det virkelig ikke mulig å finne et relé med lignende parametere. Generelt er fordelene med solid-state reléer i forhold til deres mekaniske motstykker uttrykt i en imponerende liste.

To elektroniske enheter som funksjonelt gir kretssvitsjing: til venstre er basert på et solid-state design, til høyre er et tradisjonelt mekanisk svitsjesystem

Driftsbetingelsene for TSR begrenser praktisk talt ikke bruken av disse enhetene. I tillegg har fraværet av bevegelige mekaniske deler en gunstig effekt på enhetenes levetid. Så det er all grunn til å begynne å jobbe med et solid-state relé - for å sette sammen enheten selv.

Men i rettferdighet, sammen med de positive aspektene, er det verdt å merke seg egenskapene til reléet, som er karakterisert som ulemper. For drift av kraftige enheter er det derfor som regel nødvendig med en ekstra designkomponent, som er designet for å fjerne varme.

Ved bytte av en kraftig last, blir solid-state reléer nesten alltid supplert med kraftige kjøleradiatorer. Dette punktet kompliserer bruken av TTP noe

Kjøle radiatorer for solid-state reléer har generelle dimensjoner flere ganger større enn dimensjonene til solid state reléer, noe som reduserer bekvemmeligheten og rasjonaliteten ved installasjon.

TSR-enheter under drift (i lukket tilstand) gir en omvendt lekkasjestrøm og viser en ikke-lineær strøm-spenningskarakteristikk. Ikke alle solid-state reléer kan brukes uten begrensninger i egenskapene til de svitsjede spenningene.

Designet for bruk kun i kretser som drives av likestrøm. Vanligvis utmerker disse enhetene seg ved sine små dimensjoner og lave bryterkraft.

Visse typer enheter er utformet for kun å bytte likestrøm. Innføringen av solid-state reléer i en krets krever vanligvis ytterligere tiltak rettet mot å blokkere falske alarmer.

Solid state reléer kan ofte finnes generelt elektrisk panel i leiligheten.

Hvordan fungerer et solid state-relé?

Styresignalet (vanligvis en lavspenning som kommer, for eksempel fra en kontrollkontroller) tilføres LED-en til det optoelektroniske paret som er tilstede i SSR-kretsen. LED-en begynner å sende ut lys mot fotodioden, som igjen åpner seg og begynner å sende strøm.

Et generalisert SSR-diagram som tydelig viser hvordan en elektronisk enhet fungerer: 1 – styrespenningskilde; 2 - optokobler inne i reléhuset; 3 - laststrømkilde; 4 - last

Strømmen som går gjennom fotodioden kommer til kontrollelektroden til nøkkeltransistoren eller tyristoren. Nøkkelen åpner og lukker belastningskretsen.

Slik fungerer byttefunksjonen til enheten. All elektronikk er tradisjonelt innelukket i et monolittisk hus. Det er faktisk derfor enheten ble kalt et solid state-relé.

Du kan lese om hvordan du kobler et solid-state relé inn dette materialet.

Typer Solid State-brytere

Hele det eksisterende utvalget av enheter kan deles inn i grupper basert på kategorien til den tilkoblede lasten, funksjoner for spenningskontroll og svitsjing.

Dermed blir det totalt tre grupper:

1. Enheter som opererer i likestrømskretser.
2. Enheter som opererer i vekselstrømkretser.
3. Universelle design.

Den første gruppen er representert av enheter med driftskontrollspenningsparametere på 3 – 32 volt. Dette er en relativt liten elektronikk, utstyrt med LED-indikasjon, i stand til å fungere uten avbrudd ved temperaturer på -35 / +75 ºС.

En mye brukt design av en elektronisk enhet for bruk i et enfaset elektrisk nettverk.Det finnes også andre designalternativer, men mye sjeldnere.

Den andre gruppen er enheter beregnet for installasjon i vekselspenningsnettverk. Her er designene til TSR-er for installasjon i AC-nettverk, kontrollert av en spenning på 24 - 250 volt. Det er enheter som er i stand til å bytte høy effektbelastning.

Den tredje gruppen er enheter for universell bruk. Kretsene til denne typen enhet støtter manuell konfigurasjon for bruk under visse forhold.

Basert på arten av den tilkoblede lasten, bør to typer AC solid state reléer skilles: enfase og trefase. Begge typer er designet for å bytte ganske kraftige belastninger ved strømmer på 10 - 75 A. I dette tilfellet kan topp kortsiktige strømverdier nå 500 A.

En mye brukt versjon for bruk i et trefaset elektrisk nettverk. Ofte brukt som en lineær regulator av kraftige elektriske varmeovner (TEH)

Lasten svitsjet av solid-state reléer kan være kapasitive, resistive eller induktive kretser. Bryterdesignene tillater jevn kontroll av for eksempel varmeelementer, glødelamper og elektriske motorer uten unødvendig støy.

Driftssikkerheten er ganske høy. Men på mange måter avhenger stabiliteten og holdbarheten til solid-state reléer av kvaliteten på produktproduksjonen. Derfor er enheter produsert under et bestemt merkenavn "Impuls" ofte kjent for sin korte levetid.

På den annen side gir Schneider Electrics produkter ikke rom for kritikk.

Hvordan lage en TTP med egne hender?

Med tanke på designfunksjonen til enheten (monolitten), er kretsen ikke satt sammen på et tekstolittbrett, som vanlig, men ved overflatemontering.

Slik ser et hjemmelaget solid state relédesign ut. Det er ikke vanskelig å gjøre noe slikt. Alt du trenger er grunnleggende elektronikk- og elektrikerkunnskaper. Materialkostnadene er små

Det er mange kretsløsninger i denne retningen som kan finnes. Det spesifikke alternativet avhenger av nødvendig koblingskraft og andre parametere.

Elektroniske komponenter for kretsmontering

Listen over elementer i en enkel krets for praktisk utvikling og konstruksjon av et solid-state relé med egne hender er som følger:

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

Alle spesifiserte elektroniske komponenter er loddet ved overflatemontering i henhold til følgende diagram:

Skjematisk diagram av et laveffekt solid-state relé for DIY montering. Et lite antall deler og enkel hengslet installasjon lar deg lodde kretsen uten problemer

Takket være bruken av MOS3083 optokobler i styresignalgenereringskretsen, kan inngangsspenningen variere fra 5 til 24 volt.

Og på grunn av en kjede bestående av en zenerdiode og en begrensende motstand, reduseres strømmen som går gjennom kontroll-LED-en til et minimum mulig. Denne løsningen sikrer lang levetid for kontroll-LED.

Kontrollerer den sammensatte kretsen for funksjonalitet

Den sammensatte kretsen må kontrolleres for funksjonalitet. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å koble en lastspenning på 220 volt til bryterkretsen gjennom en triac. Det er nok å koble en måleenhet – tester – parallelt med triac-kommutasjonslinjen.

Kontrollere ytelsen til et solid-state relé ved hjelp av en måleenhet.Hvis en styrespenning tilføres enhetens inngang, må triac-krysset være åpent

Målemodusen til testeren må settes til "mOhm" og strøm (5-24V) må tilføres kontrollspenningsgenereringskretsen. Hvis alt fungerer som det skal, skal testeren vise en forskjell i motstand fra "mOhm" til "kOhm".

Konstruksjon av en monolittisk kropp

Under bunnen av huset til det fremtidige solid-state-reléet trenger du en aluminiumsplate 3-5 mm tykk. Dimensjonene på platen er ikke kritiske, men må samsvare med betingelsene for effektiv varmefjerning fra triacen ved oppvarming av dette elektroniske elementet.

Ramme for å helle kroppen til den fremtidige enheten. Laget av pappstrimmel eller andre egnede materialer. Festes på et aluminiumsunderlag med universallim

Overflaten på aluminiumsplaten må være flat. I tillegg må begge sider behandles - rengjøres med fint sandpapir og poleres.

På neste trinn er den forberedte platen utstyrt med "forskaling" - en kant laget av tykk papp eller plast limes rundt omkretsen. Du bør få en slags boks, som senere skal fylles med epoksyharpiks.

En elektronisk solid-state relékrets satt sammen med en "baldakin" er plassert inne i den opprettede boksen. Bare triacen er plassert på overflaten av aluminiumsplaten.

Feste triacen på et aluminiumssubstrat. Hovedbetingelsen er at denne elektroniske komponenten må presses tett til metallbasen. Dette er den eneste måten å sikre høykvalitets varmefjerning og pålitelig drift.

Ingen andre kretsdeler eller ledere skal berøre aluminiumssubstratet. Triacen festes til aluminiumet med den delen av huset som er designet for installasjon på en radiator.

Varmeledende pasta skal brukes på kontaktområdet til triac-kroppen og aluminiumssubstratet. Noen merker av triacs med en ikke-isolert anode må installeres gjennom en glimmerpakning.

Et alternativ for å feste en triac til underlaget ved hjelp av en nagle. På baksiden er naglen flatet i flukt med overflaten av underlaget

Triacen må presses tett til basen med en slags vekt og fylles med epoksylim rundt omkretsen eller sikres på en eller annen måte uten å forstyrre den glatte overflaten på baksiden av underlaget (for eksempel med en nagle).

Klargjøring av forbindelsen og helling av kroppen

For å produsere den faste kroppen til en elektronisk enhet, må du lage en sammensatt blanding. Sammensetningen av den sammensatte blandingen er laget på grunnlag av to komponenter:

1. Epoksyharpiks uten herder.
2. Alabaster pulver.

Takket være tilsetningen av alabast løser mesteren to problemer samtidig - han får et uttømmende volum av helleblandingen ved det nominelle forbruket av epoksyharpiks og skaper en fylling med optimal konsistens.

Blandingen må blandes grundig, deretter kan du tilsette herderen og blande godt igjen. Deretter fylles den "hengslede" installasjonen inne i pappesken forsiktig med den opprettede forbindelsen.

Slik ser en ferdig kopi av et gjør-det-selv solid-state relé ut. Noe uvanlig og lite presentabel, men ganske pålitelig

Fyllingen gjøres til toppnivået, og bare en del av kontroll-LED-hodet blir igjen på overflaten. Til å begynne med kan overflaten av forbindelsen ikke se helt glatt ut, men etter en tid vil bildet endre seg. Det gjenstår bare å vente på at støpingen skal stivne helt.

Faktisk kan du bruke hvilken som helst løsning som er egnet for støping.Hovedkriteriet er at støpesammensetningen ikke skal være elektrisk ledende, pluss at det skal dannes en god grad av støpestivhet etter størkning. Det støpte solid-state reléhuset er en slags beskyttelse for den elektroniske kretsen mot utilsiktet fysisk skade.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Denne videoen viser hvordan og på grunnlag av hvilke elektroniske komponenter et solid-state relé kan lages. Forfatteren snakker tydelig om alle detaljene i produksjonspraksis som han personlig møtte under produksjonen av en elektronisk bryter:

Video om et problem du kan støte på etter å ha kjøpt en enfase SSR fra selgere fra Kina. Underveis foretar han en slags gjennomgang av utformingen av bryterenheten:

Egenproduksjon av solid-state reléer er en fullt mulig løsning, men i forhold til produkter for lavspente laster som bruker relativt lavt strømforbruk.

Det er vanskelig å lage kraftigere og høyspente enheter med egne hender. Og denne økonomiske satsingen vil koste samme beløp som fabrikkeksemplaret er verdsatt til. Så om nødvendig er det lettere å kjøpe en ferdig industriell enhet.

Hvis du har spørsmål om montering av et solid-state relé, vennligst spør dem i kommentarfeltet, og vi vil prøve å gi dem et veldig klart svar. Der kan du dele din erfaring med å lage reléer selv eller gi verdifull informasjon om emnet for artikkelen.