Solid State Relay (TTR) uređaj je iz niza elektroničkih komponenti ne-mehaničkog djelovanja. Manjak mehanike otvara više mogućnosti za ljubitelje elektronike da naprave solid-state relej vlastitim rukama za osobnu upotrebu.
Razmotrimo ovu mogućnost detaljnije.
Dizajn i princip rada TTR-a
Ako većina takve elektronike tradicionalno sadrži pokretne dijelove kontaktnih skupina, relejni krug uopće nema takve dijelove. Prebacivanje kruga s krugom uređaja vrši se prema principu elektroničkog ključa. A ulogu elektroničkih ključeva obično igraju poluvodiči ugrađeni u tijelo releja - tranzistori snage, trijaci, tiristori.
Prije nego što pokušate sami napraviti solid-state relej, logično je da se upoznate s osnovnim dizajnom takvih uređaja, da biste razumjeli načelo njihovog rada.
Solid-state releje različitih konfiguracija proizvodi industrija, dizajnirani za širok raspon praktičnih uvjeta. Veliki izbor modifikacija
U okviru detaljne studije o uređaju, potrebno je odmah istaknuti glavne aspekte TTR-a:
- prebacivanje visokog opterećenja;
- visoka brzina prebacivanja;
- savršena galvanska izolacija;
- sposobnost kratkog zadržavanja velikih preopterećenja.
Među mehaničkim građevinama, stvarno nije moguće pronaći relej s sličnim parametrima. Općenito, prednosti u odnosu na mehaničke kolege releja čvrstog stanja izražene su impresivnom listom.
Dva elektronička uređaja koja funkcionalno omogućuju prebacivanje strujnog kruga: slijeva je izrađena na temelju čvrstog stanja, s desne strane je tradicionalni mehanički sustav prebacivanja
Radni uvjeti za TTR praktički ne ograničavaju upotrebu ovih uređaja. Pored toga, odsutnost pokretnih dijelova koji se kreću povoljno utječe na vijek trajanja uređaja. Dakle, postoji svaki razlog da se pozabavite čvrstim relejem - sastaviti uređaj vlastitim rukama.
Međutim, u korektnosti, zajedno s pozitivnim aspektima, treba imati na umu svojstva releja, okarakterizirana kao nedostaci. Dakle, za rad moćnih uređaja u pravilu je potrebna dodatna komponenta strukture koja je dizajnirana za uklanjanje topline.
U slučaju prebacivanja snažnog opterećenja, releji čvrstog stanja gotovo se uvijek nadopunjuju snažnim radijatorima za hlađenje. Ova točka komplicira upotrebu TTR-a.
Relejni radijatori za hlađenje u čvrstom stanju imaju dimenzije nekoliko puta veće od dimenzija TTR, što smanjuje praktičnost i racionalnost ugradnje.
TTR uređaji tijekom rada (u zatvorenom stanju) daju povratnu struju istjecanja i pokazuju karakteristiku nelinearne struje. Nisu svi releji čvrstog stanja mogu se koristiti bez ograničenja u karakteristikama preklopljenih napona.
Dizajn za uporabu samo u krugovima u kojima se napaja istosmjerna struja. Ti se uređaji obično razlikuju po malim dimenzijama i maloj sklopnoj snazi
Neke su vrste uređaja dizajnirane za prebacivanje samo istosmjerne struje. Provedba solid-state releja u krugu obično zahtijeva dodatne mjere usmjerene na blokiranje lažnih alarma.
Čvrsti releji se često mogu naći na općoj električnoj ploči stana.
Kako djeluje čvrsto stanje releja?
Upravljački signal (obično niskog napona, koji proizlazi, na primjer, iz upravljačkog kontrolera) se dovodi do LED-a optoelektroničkog para prisutnog u TTR krugu. LED počinje emitirati svjetlost prema fotodiodi, koja se zauzvrat otvara i počinje prolaziti struju.
Općenita shema TTR, koja jasno pokazuje kako funkcionira elektronički uređaj: 1 - izvor napona upravljanja; 2 - optoelektor unutar kućišta releja; 3 - izvor struje opterećenja; 4 - opterećenje
Struja koja prolazi kroz fotodiodu dolazi do upravljačke elektrode ključnog tranzistora ili tiristora. Otvara se tipka, zatvara krug opterećenja.
Ovako radi funkcija prebacivanja uređaja. Sva je elektronika tradicionalno zatvorena u monolitnom kućištu. Ustvari, stoga se uređaj zvao solid-state rele.
A kako spojiti solid-state relej možete pronaći u ovom materijalu.
Prekidači u čvrstom stanju
Cijeli postojeći raspon uređaja može se uvjetno podijeliti u skupine na temelju kategorije spojenog opterećenja, značajki nadgledanja napona i prebacivanja.
Tako će biti izvučene ukupno tri grupe:
- Uređaji koji rade u istosmjernim krugovima.
- Uređaji koji rade u izmjeničnim krugovima.
- Univerzalni dizajni.
Prvu skupinu predstavljaju uređaji s parametrima radnih upravljačkih napona od 3 - 32 volta. Ovo je relativno mala elektronika, obdarena LED indikatorima, koja može raditi bez prekida na temperaturama od -35 / +75 ºS.
Rasprostranjeni dizajn elektroničkog uređaja za uporabu u jednofaznoj električnoj mreži. Postoje i druge mogućnosti dizajna, ali mnogo rjeđe.
Druga skupina - uređaji dizajnirani za ugradnju u izmjenične mreže. Evo dizajna TTR-a za ugradnju u izmjenične mreže, kontrolirane naponom od 24 - 250 volti. Postoje uređaji koji mogu prebacivati velika opterećenja snage.
Treća skupina su univerzalni uređaji. Strujni krug ove vrste uređaja podržava ručno podešavanje za upotrebu u određenim uvjetima.
Ako polazite od prirode priključenog opterećenja, trebali biste razlikovati dvije vrste čvrstopoljnih izmjeničnih releja: jednofazni i trofazni. Obje vrste su dizajnirane za prebacivanje dovoljno snažnog opterećenja strujama od 10 do 75 A. Istovremeno, vršne kratkoročne vrijednosti struje mogu doseći 500 A.
Raširena verzija za upotrebu u trofaznoj električnoj mreži. Često se koristi kao linearni regulator moćnih električnih grijača (TEN)
Kapacitivni, otpornički, indukcijski krugovi mogu djelovati kao opterećenje koje prebacuju krupni releji. Dizajn prekidača omogućuje vam glatko upravljanje, na primjer, grijaćim elementima, žaruljama sa žarnom niti, elektromotorima bez nepotrebne buke.
Pouzdanost je dovoljno visoka. No, na mnogo načina, stabilnost i trajnost čvrstih releja ovisi o kvaliteti proizvodnje. Stoga su uređaji proizvedeni pod određenim zaštitnim znakom Impuls često obilježeni kratkim vijekom trajanja.
Proizvodi tvrtke Schneider Electric s druge strane ne ostavljaju mjesta kritikama.
Kako napraviti TTR vlastitim rukama?
S obzirom na dizajnersku značajku uređaja (monolit), krug se ne sastavlja na tekstolitnoj ploči, kao što je uobičajeno, već na zidnoj instalaciji.
Ovako izgleda samostalno napravljeni čvrsti relejni dizajn. Lako je napraviti takvo nešto. Potrebne su samo osnovne vještine inženjera elektronike i električara. Materijalni troškovi su mali
U ovom smjeru postoje mnoga rješenja krugova. Konkretna opcija ovisi o potrebnoj sklopnoj snazi i drugim parametrima.
Elektroničke komponente za sastavljanje kruga
Popis elemenata jednostavnog kruga za praktični razvoj i izgradnju solid-state releja vlastitim rukama je sljedeći:
- Optoelement tipa MOS3083.
- Triac tip VT139-800.
- Tranzistor serije KT209
- Otpornici, Zener dioda, LED.
Sve ove elektroničke komponente su lemljene površinskom montažom prema sljedećem dijagramu:
Shematski dijagram niskonaponskog releja niskog napona za samostalno sklapanje. Mali broj dijelova i jednostavna instalacija na šarkama omogućuju lemljenje kruga bez poteškoća
Zbog uporabe optičkog sklopa MOS3083 u krugu stvaranja upravljačkog signala, ulazni napon može varirati od 5 do 24 volta.
A zbog lanca, koji se sastoji od zener diode i ograničavajućeg otpora, struja koja prolazi kroz kontrolnu LED se smanjuje na minimum. Ovo rješenje osigurava dug vijek trajanja upravljačke LED.
Provjera funkcionalnosti sklopa u krugu
Sklopljeni krug mora biti provjeren radibilnost. Nije potrebno priključiti napon opterećenja od 220 volti u sklopni krug putem trijaca. Dovoljno je spojiti mjerni uređaj - tester paralelno s sklopnom linijom trijaca.
Provjeravanjem čvrstog stanja releja pomoću mjernog uređaja. Ako se na ulaz uređaja primjenjuje upravljački napon, trojasni prijelaz mora biti otvoren
Način mjerenja ispitivača mora biti postavljen na "mOhm" i primijeniti snagu (5-24V) na krug stvaranja upravljačkog napona. Ako sve ispravno radi, ispitivač bi trebao pokazati razliku u otpornosti od "mOhm" do "kOhm."
Monolitno kućište
Aluminijska ploča debljine 3-5 mm bit će potrebna ispod baze budućeg kućišta releja. Dimenzije ploče nisu kritične, ali moraju udovoljavati uvjetima za učinkovito uklanjanje topline iz trijaca kada se ovaj elektronički element zagrijava.
Okvir za izlijevanje kućišta budućeg uređaja. Izrađene od kartonske trake ili drugih pogodnih materijala. Fiksira se na aluminijskoj podlozi univerzalnim ljepilom.
Površina aluminijske ploče treba biti ravna. Uz to, potrebno je obraditi obje strane - oguliti sitnim brusnim papirom, polirati.
U sljedećoj fazi, pripremljena ploča opremljena je "oplatama" - obruč je od debelog kartona ili plastike zalijepljen po obodu. To bi trebao biti neka vrsta kutije, koja će se naknadno napuniti epoksidom.
Unutar stvorene kutije postavljen je elektronički krug releja čvrstog stanja sklopljenog pomoću „nadstrešnice“. Na površini aluminijske ploče postavljen je samo triac.
Učvršćivanje triac na aluminijsku podlogu. Glavni uvjet je da se ova elektronička komponenta mora čvrsto pritisnuti na metalnu bazu. To je jedini način da se osigura visokokvalitetno rasipanje topline i pouzdan rad.
Nijedan drugi dio kruga ili vodič ne smije dodirivati aluminijsku podlogu. Triac se na aluminij nanosi onim dijelom kućišta koji je predviđen za ugradnju u radijator.
Trebali biste upotrijebiti pastu za provođenje topline na dodirnom području tijela trijaca i na aluminijskoj podlozi. Neke marke trijaka s neizoliranom anodom moraju se instalirati kroz jastučić od sljube.
Mogućnost pričvršćivanja triaka na podlogu pomoću zakovica. Na stražnjoj strani zakovica se ravna uz podlogu
Triac se mora čvrsto pritisnuti na bazu nekakvom težinom i napuniti epoksidnim ljepilom po obodu ili na neki način osigurati bez ometanja površine stražnjeg dijela podloge (na primjer, zakovice).
Priprema spoja i punjenje tijela
Za proizvodnju čvrstog tijela elektroničkog uređaja bit će potrebna složena smjesa. Sastav složene smjese temelji se na dvije komponente:
- Epoksi bez učvršćivača.
- Alabaster u prahu.
Zahvaljujući dodatku alabastera, majstor rješava dva problema odjednom - prima iscrpni volumen sastojka za punjenje pri nominalnoj potrošnji epoksidne smole i stvara punjenje optimalne konzistencije.
Smjesa se mora temeljito izmiješati, nakon čega možete dodati učvršćivač i ponovno temeljito promiješati. Zatim pažljivo montirajte instalaciju na zidu unutar kartonske kutije stvorenim smjesom.
Ovako izgleda jedna gotova instancija solid-state releja koju ste sami sastavili. Pomalo neobično i ne baš prezentirano, ali dovoljno pouzdano
Punjenje se vrši na gornju razinu, a na površini je ostavljen samo dio glave upravljačke LED. U početku površina spoja možda neće izgledati potpuno glatka, ali nakon nekog vremena slika će se promijeniti. Ostaje samo pričekati da se cast potpuno očvrsne.
U stvari, možete koristiti bilo koja odgovarajuća rješenja za lijevanje. Glavni kriterij je da sastav za lijevanje ne smije biti električno provodljiv, plus dobar stupanj tvrdoće lijevanja trebao bi se stvoriti nakon stvrdnjavanja. Oblikovani kućište releja sa čvrstim naponom vrsta je zaštite elektroničkog kruga od slučajnih fizičkih oštećenja.
Ovaj videozapis prikazuje kako i na temelju kojih se elektroničkim komponentama može napraviti SSD. Autor lucidno govori o svim pojedinostima proizvodne prakse s kojima se osobno susreo tijekom proizvodnje elektronskog prekidača:
Videozapis o problemu s kojim biste mogli naići nakon što ste kupili jednofazni TTR od prodavača iz Kine. Uz put provodi svojevrsni pregled uređaja za prebacivanje uređaja:
Samostalna proizvodnja čvrstopoljnih releja moguće je rješenje, ali s obzirom na proizvode pod niskonaponskim opterećenjem, koji troše relativno malu snagu.
Teško je napraviti snažnije i visokonaponske uređaje vlastitim rukama. A taj će financijski poduhvat koštati isto koliko i tvornički primjerak procjenjuje. Stoga je, ako je potrebno, lakše kupiti gotove industrijske uređaje.
Ako imate bilo kakvih pitanja o sastavljanju solid-state releja, postavite ih u okviru za komentare, a mi ćemo vam pokušati dati krajnje jasan odgovor. Ondje možete podijeliti iskustvo samostalne proizvodnje releja ili pružiti vrijedne informacije o temi članka.