Relé d'estat sòlid de bricolatge: instruccions de muntatge i consells de connexió
Un relé d'estat sòlid (SSR) és un dispositiu d'una sèrie de components electrònics no mecànics.L'absència de mecànica obre més oportunitats als entusiastes de l'electrònica per fer un relé d'estat sòlid amb les seves pròpies mans per a ús personal.
Considerem aquesta possibilitat amb més detall.
El contingut de l'article:
Disseny i principi de funcionament del TTR
Tot i que la majoria d'aquests aparells electrònics tradicionalment contenen parts mòbils de grups de contacte, un relé d'estat sòlid no té aquestes peces. La commutació del circuit mitjançant el circuit del dispositiu es realitza segons el principi d'una clau electrònica. I el paper de les tecles electròniques normalment l'executen els semiconductors integrats al cos del relé: transistors de potència, triacs, tiristors.
Abans d'intentar fer un relé d'estat sòlid, és lògic familiaritzar-se amb el disseny bàsic d'aquests dispositius i comprendre el principi del seu funcionament.
Com a part d'un estudi exhaustiu del dispositiu, cal destacar immediatament els aspectes avantatjos de TTP:
- commutació de càrrega potent;
- alta velocitat de commutació;
- aïllament galvànic ideal;
- capacitat de suportar altes sobrecàrregues durant un temps curt.
Entre les estructures mecàniques, realment no és possible trobar un relé amb paràmetres similars. En general, els avantatges dels relés d'estat sòlid en relació amb els seus homòlegs mecànics s'expressen en una llista impressionant.
Les condicions de funcionament de TSR pràcticament no limiten l'ús d'aquests dispositius. A més, l'absència de peces mecàniques mòbils té un efecte beneficiós en la vida útil dels dispositius. Per tant, hi ha moltes raons per començar a treballar en un relé d'estat sòlid: muntar el dispositiu tu mateix.
Tanmateix, per ser justos, juntament amb els aspectes positius, val la pena destacar les propietats del relé, que es caracteritzen com a desavantatges. Per tant, per al funcionament de dispositius potents, per regla general, es requereix un component de disseny addicional, dissenyat per eliminar la calor.
Els radiadors de refrigeració per a relés d'estat sòlid tenen unes dimensions generals diverses vegades més grans que les dimensions dels relés d'estat sòlid, la qual cosa redueix la comoditat i la racionalitat de la instal·lació.
Els dispositius TSR durant el funcionament (en estat tancat) donen un corrent de fuga inversa i mostren una característica de corrent-tensió no lineal. No tots els relés d'estat sòlid es poden utilitzar sense restriccions en les característiques de les tensions commutades.
Alguns tipus de dispositius estan dissenyats per canviar només de corrent continu. La introducció de relés d'estat sòlid en un circuit sol requerir mesures addicionals destinades a bloquejar falses alarmes.
Sovint es poden trobar relés d'estat sòlid en general quadre elèctric de l'apartament.
Com funciona un relé d'estat sòlid?
El senyal de control (normalment una tensió de baix nivell que prové, per exemple, d'un controlador de control) es subministra al LED del parell optoelectrònic present al circuit SSR. El LED comença a emetre llum cap al fotodíode, que al seu torn s'obre i comença a passar corrent.
El corrent que passa pel fotodíode arriba a l'elèctrode de control del transistor clau o tiristor. La clau obre i tanca el circuit de càrrega.
Així és com funciona la funció de commutació del dispositiu. Tota l'electrònica està tradicionalment tancada en una carcassa monolítica. De fet, per això el dispositiu es va anomenar relé d'estat sòlid.
Podeu llegir sobre com connectar un relé d'estat sòlid aquest material.
Tipus d'interruptors d'estat sòlid
Tota la gamma existent de dispositius es pot dividir en grups segons la categoria de la càrrega connectada, les característiques de control de tensió i commutació.
Així, hi haurà un total de tres grups:
- Dispositius que funcionen en circuits de corrent continu.
- Dispositius que funcionen en circuits de corrent altern.
- Dissenys universals.
El primer grup està representat per dispositius amb paràmetres de tensió de control de funcionament de 3 a 32 volts. Es tracta d'electrònica de mida relativament petita, equipada amb indicació LED, capaç de funcionar sense interrupció a temperatures de -35 / +75 ºС.
El segon grup són els dispositius destinats a la instal·lació en xarxes de tensió alterna. Aquests són els dissenys de TSR per a la instal·lació en xarxes de CA, controlats per una tensió de 24 - 250 volts. Hi ha dispositius capaços de commutar càrregues d'alta potència.
El tercer grup són els dispositius d'ús universal. El circuit d'aquest tipus de dispositiu admet la configuració manual per utilitzar-lo en determinades condicions.
Segons la naturalesa de la càrrega connectada, s'han de distingir dos tipus de relés d'estat sòlid de CA: monofàsic i trifàsic. Tots dos tipus estan dissenyats per canviar càrregues bastant potents a corrents de 10 a 75 A. En aquest cas, els valors màxims de corrent a curt termini poden arribar als 500 A.
La càrrega commutada per relés d'estat sòlid pot ser circuits capacitius, resistius o inductius. Els dissenys dels interruptors permeten un control suau, per exemple, d'elements de calefacció, làmpades incandescents i motors elèctrics sense sorolls innecessaris.
La fiabilitat del funcionament és bastant alta. Però, en molts aspectes, l'estabilitat i la durabilitat dels relés d'estat sòlid depèn de la qualitat de la fabricació del producte. Per tant, els dispositius produïts amb una determinada marca "Impuls" sovint es destaquen per la seva curta vida útil.
D'altra banda, els productes de Schneider Electric no deixen lloc a les crítiques.
Com fer un TTP amb les vostres pròpies mans?
Tenint en compte la característica de disseny del dispositiu (monòlit), el circuit no es munta en una placa de textolita, com és habitual, sinó mitjançant un muntatge superficial.
Hi ha moltes solucions de circuits en aquesta direcció que es poden trobar. L'opció específica depèn de la potència de commutació necessària i d'altres paràmetres.
Components electrònics per al muntatge de circuits
La llista d'elements d'un circuit senzill per al desenvolupament pràctic i la construcció d'un relé d'estat sòlid amb les vostres pròpies mans és la següent:
- Optoacoblador tipus MOS3083.
- Triac tipus VT139-800.
- Transistor sèrie KT209.
- Resistències, díode zener, LED.
Tots els components electrònics especificats es solden mitjançant un muntatge superficial segons el diagrama següent:
Gràcies a l'ús de l'optoacoblador MOS3083 en el circuit de generació del senyal de control, la tensió d'entrada pot variar de 5 a 24 volts.
I a causa d'una cadena formada per un díode zener i una resistència limitadora, el corrent que passa pel LED de control es redueix al mínim possible. Aquesta solució garanteix una llarga vida útil del LED de control.
Comprovació del funcionament del circuit muntat
S'ha de comprovar la funcionalitat del circuit muntat. En aquest cas, no cal connectar una tensió de càrrega de 220 volts al circuit de commutació mitjançant un triac. N'hi ha prou amb connectar un dispositiu de mesura –tester– paral·lel a la línia de commutació del triac.
El mode de mesura del tester s'ha de configurar en "mOhm" i s'ha de subministrar energia (5-24 V) al circuit de generació de tensió de control. Si tot funciona correctament, el provador hauria de mostrar una diferència de resistència de "mOhm" a "kOhm".
Construcció d'un cos monolític
Sota la base de la carcassa del futur relé d'estat sòlid, necessitareu una placa d'alumini de 3-5 mm de gruix. Les dimensions de la placa no són crítiques, però han de correspondre a les condicions per a l'eliminació efectiva de la calor del triac en escalfar aquest element electrònic.
La superfície de la placa d'alumini ha de ser plana. A més, s'han de processar ambdues cares: netejar amb paper de vidre fi i polir.
A la següent etapa, la placa preparada està equipada amb "encofrat": una vora feta de cartró gruixut o plàstic s'enganxa al voltant del perímetre. Hauríeu d'aconseguir una mena de caixa, que després s'omplirà de resina epoxi.
Dins de la caixa creada es col·loca un circuit electrònic de relé d'estat sòlid muntat amb un "dosser". Només el triac es col·loca a la superfície de la placa d'alumini.
Cap altra part del circuit o conductor ha de tocar el substrat d'alumini. El triac està unit a l'alumini amb aquella part de la carcassa que està dissenyada per a la instal·lació en un radiador.
La pasta conductora de calor s'ha d'utilitzar a l'àrea de contacte del cos del triac i el substrat d'alumini. Algunes marques de triacs amb un ànode no aïllat s'han d'instal·lar mitjançant una junta de mica.
El triac s'ha de prémer amb força a la base amb algun tipus de pes i omplir-se amb cola epoxi al voltant del perímetre o assegurar-se d'alguna manera sense pertorbar la superfície llisa de la part posterior del substrat (per exemple, amb un rebló).
Preparant el compost i abocant el cos
Per fabricar el cos sòlid d'un dispositiu electrònic, haureu de fer una barreja composta. La composició de la barreja composta es fa a partir de dos components:
- Resina epoxi sense enduridor.
- Alabastre en pols.
Gràcies a l'addició d'alabastre, el mestre resol dos problemes alhora: obté un volum exhaustiu del compost d'abocament amb el consum nominal de resina epoxi i crea un farcit de consistència òptima.
La barreja s'ha de barrejar a fons, després de la qual cosa podeu afegir l'enduridor i tornar a barrejar bé. A continuació, la instal·lació "articulada" dins de la caixa de cartró s'omple acuradament amb el compost creat.
El farciment es fa fins al nivell superior, deixant només una part del capçal LED de control a la superfície. Inicialment, la superfície del compost pot no semblar completament llisa, però després d'un temps la imatge canviarà. Només queda esperar que la fosa s'endureixi completament.
De fet, podeu utilitzar qualsevol solució adequada per a la fosa.El criteri principal és que la composició de fosa no ha de ser conductora de l'electricitat, a més de formar un bon grau de rigidesa de colada després de la solidificació. La carcassa del relé d'estat sòlid fosa és una mena de protecció per al circuit electrònic de danys físics accidentals.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Aquest vídeo mostra com i sobre la base de quins components electrònics es pot fer un relé d'estat sòlid. L'autor parla clarament de tots els detalls de les pràctiques de fabricació que va trobar personalment durant la producció d'un interruptor electrònic:
Vídeo sobre un problema que podeu trobar després de comprar un SSR monofàsic a venedors de la Xina. Al llarg del camí, realitza una mena de revisió del disseny del dispositiu de commutació:
L'autofabricació de relés d'estat sòlid és una solució completament possible, però en relació amb productes per a càrregues de baixa tensió que consumeixen una potència relativament baixa.
És difícil fer dispositius més potents i d'alta tensió amb les vostres pròpies mans. I aquest projecte financer costarà la mateixa quantitat que es valora la còpia de fàbrica. Per tant, si cal, és més fàcil comprar un dispositiu industrial preparat.
Si teniu preguntes sobre el muntatge d'un relé d'estat sòlid, pregunteu-les a la secció de comentaris i intentarem donar-los una resposta molt clara. Allà podeu compartir la vostra experiència de fer relleus o proporcionar informació valuosa sobre el tema de l'article.
