Halbleiterrelais (TTR) ist ein Gerät aus einer Reihe von elektronischen Bauteilen mit nichtmechanischer Wirkung. Der Mangel an Mechanik eröffnet Elektronikliebhabern mehr Möglichkeiten, ein Halbleiterrelais für den persönlichen Gebrauch zum Selbermachen zu machen.
Betrachten Sie diese Möglichkeit genauer.
Inhalt des Artikels:
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Aufbau und Wirkungsweise TTR
- Wie funktioniert ein Halbleiterrelais?
- Arten von Halbleiterschaltern
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Wie kann ich TTR dazu bringen, es selbst zu tun?
- Elektronische Bauelemente für die Schaltungsanordnung
- Überprüfen des gesammelten Schemas auf Leistung
- Gerät des monolithischen Falles
- Vorbereitung der Verbindung und Gießen des Körpers
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Aufbau und Wirkungsweise TTR
Wenn der größte Teil dieser Elektronik traditionell bewegliche Teile von Kontaktgruppen enthält, hat das Halbleiterrelais überhaupt keine derartigen Teile. Die Schaltung der Schaltungsvorrichtung erfolgt nach dem Prinzip eines elektronischen Schlüssels. Und die Rolle elektronischer Schalter wird normalerweise von Halbleitern übernommen, die in das Gehäuse der Relais eingebaut sind - Leistungstransistoren, Triacs und Thyristoren.
Bevor Sie versuchen, ein Halbleiterrelais unabhängig voneinander herzustellen, sollten Sie sich mit dem grundlegenden Aufbau solcher Geräte vertraut machen, um das Funktionsprinzip zu verstehen.
In der industriellen Produktion werden Halbleiterrelais mit verschiedenen Konfigurationen hergestellt, die für eine Vielzahl von praktischen Anwendungsbedingungen ausgelegt sind. Auswahl an Modifikationen umfangreich
Im Rahmen einer gründlichen Untersuchung des Geräts ist es sofort erforderlich, die bevorzugten Seiten von TTP herauszugreifen:
- Schalten von starker Last;
- hohe Schaltgeschwindigkeit;
- ideale galvanische Trennung;
- die Fähigkeit, hohe Überlast kurzzeitig zu halten.
Unter den mechanischen Strukturen ist es wirklich nicht möglich, ein Relais mit ähnlichen Parametern zu finden. Die Vorteile gegenüber mechanischen Gegenstücken in Halbleiterrelais kommen in der Regel in einer eindrucksvollen Liste zum Ausdruck.
Zwei elektronische Geräte, die Schaltkreise funktionell versorgen: Links in Halbleiterbauweise, rechts das traditionelle mechanische Schaltsystem
Die Betriebsbedingungen für TTR schränken die Verwendung dieser Geräte praktisch nicht ein. Darüber hinaus wirkt sich das Fehlen beweglicher mechanischer Teile günstig auf die Lebensdauer der Geräte aus. Es gibt also allen Grund, ein Halbleiterrelais mitzunehmen - um das Gerät mit eigenen Händen zusammenzubauen.
Aus Gründen der Fairness sollten jedoch neben den positiven Aspekten auch die als nachteilig eingestuften Eigenschaften des Relais beachtet werden. Für den Betrieb von Hochleistungsgeräten wird also in der Regel eine zusätzliche Komponente der Struktur benötigt, die zur Abfuhr von Wärme ausgelegt ist.
Beim Schalten einer starken Last wird das Relais einer Halbleiterversion fast immer mit starken Kühlkörpern ergänzt. Dieser Moment erschwert die Verwendung von TTP etwas
Kühler zur Kühlung von Halbleiterrelais haben Abmessungen, die um ein Vielfaches größer sind als die von TTR, was den Komfort und die Effizienz der Installation verringert.
Während des Betriebs (im geschlossenen Zustand) geben die TTR-Geräte einen Sperrstrom ab und zeigen eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie. Nicht alle Halbleiterrelais dürfen ohne Einschränkung der Eigenschaften von Schaltspannungen verwendet werden.
Nur zur Verwendung in Stromkreisen mit Gleichstromversorgung vorgesehen. Üblicherweise zeichnen sich diese Geräte durch geringe Abmessungen und geringe Schaltleistung aus.
Separate Gerätetypen dienen nur zum Schalten von Gleichstrom. Die Einführung von Halbleiterrelais in den Stromkreis erfordert normalerweise den Rückgriff auf zusätzliche Maßnahmen zur Blockierung von Fehlalarmen.
Halbleiterrelais sind im Allgemeinen häufig anzutreffen. Wohnung Schalttafel.
Wie funktioniert ein Halbleiterrelais?
Das Steuersignal (normalerweise eine Spannung mit niedrigem Pegel, die beispielsweise vom Steuergerät kommt) wird der LED eines in der TTP-Schaltung vorhandenen optoelektronischen Paares zugeführt. Die LED beginnt, Licht in Richtung der Fotodiode zu emittieren, die sich öffnet und beginnt, Strom durchzulassen.
Verallgemeinertes TTR-Schema, das deutlich zeigt, wie das elektronische Gerät funktioniert: 1 - Steuerspannungsquelle; 2 - Optokoppler im Relaisgehäuse; 3 - Stromquelle laden; 4 - laden
Der durch die Fotodiode fließende Strom gelangt zur Steuerelektrode des Tastentransistors oder Thyristors. Der Schlüssel öffnet, schließt den Lastkreis.
So funktioniert die Instrumentenumschaltung. Die gesamte Elektronik ist traditionell in einem monolithischen Gehäuse untergebracht. Tatsächlich wird das Gerät daher als Halbleiterrelais bezeichnet.
Und wie man ein Halbleiterrelais anschließt, kann man nachlesen dieses Material.
Arten von Halbleiterschaltern
Das gesamte vorhandene Gerätespektrum kann in Gruppen unterteilt werden, basierend auf der Kategorie der Steckbelastung, den Merkmalen der Steuerung und den Schaltspannungen.
Insgesamt gibt es also drei Gruppen:
- Geräte, die in Gleichstromkreisen betrieben werden.
- Geräte, die in Wechselstromkreisen betrieben werden.
- Universelle Designs.
Die erste Gruppe bilden Geräte mit Betriebssteuerspannungsparametern von 3 bis 32 Volt. Dies ist eine relativ kleine Elektronik mit LED-Anzeige, die bei Temperaturen von -35 / +75 ° C ohne Unterbrechung arbeiten kann.
Weit verbreitete Ausführung des elektronischen Gerätes zur Anwendung in einem einphasigen Stromnetz. Es gibt auch andere Designs, aber viel weniger
Die zweite Gruppe - Geräte zum Einbau in Wechselstromnetze. Hier sehen Sie die Ausführungen von TTR für den Einbau in Wechselstromnetze, die von einer Spannung von 24 - 250 Volt gesteuert werden. Es gibt Geräte, die hohe Lasten schalten können.
Die dritte Gruppe sind Universalgeräte. Schaltungen dieses Gerätetyps unterstützen die manuelle Konfiguration zur Verwendung unter bestimmten Bedingungen.
Wenn Sie von der Art der angeschlossenen Last ausgehen, sollten Sie zwei Arten von Wechselstrom-Halbleiterrelais unterscheiden: einphasige und dreiphasige. Beide Typen sind zum Schalten einer ausreichend starken Last bei Strömen von 10 - 75 A ausgelegt. In diesem Fall können die kurzzeitigen Stromspitzenwerte Werte von 500 A erreichen.
Eine weit verbreitete Version für den Einsatz in einem dreiphasigen Stromnetz. Wird oft als linearer Regler für leistungsstarke Elektroheizungen (TEN) verwendet
Kapazitive, ohmsche und induktive Schaltkreise können als Last fungieren, die von Halbleiterrelais geschaltet wird. Schalterkonstruktionen ermöglichen die problemlose Steuerung von beispielsweise Heizelementen, Glühlampen und Elektromotoren ohne übermäßige Geräuschentwicklung.
Die Zuverlässigkeit der Arbeit ist ausreichend hoch. Die Stabilität und Lebensdauer von Halbleiterrelais hängt jedoch in vielerlei Hinsicht von der Qualität der Herstellung der Produkte ab. Geräte, die unter einem bestimmten Markennamen „Impuls“ hergestellt werden, zeichnen sich daher häufig durch eine kurze Lebensdauer aus.
Auf der anderen Seite geben die Produkte von Schneider Electric keinen Anlass zur Kritik.
Wie kann ich TTR dazu bringen, es selbst zu tun?
In Anbetracht des Konstruktionsmerkmals des Bauelements (Monolith) wird die Schaltung nicht wie üblich auf einer Textolite-Platine montiert, sondern montiert.
Das sieht aus wie ein hausgemachtes Halbleiterrelais-Design. Machen Sie so etwas einfach. Wir brauchen nur Grundkenntnisse eines Elektrotechnikers und eines Elektrikers. Die Materialkosten sind gering
Schaltungslösungen in dieser Richtung gibt es viele. Die spezifische Option hängt von der erforderlichen Schaltleistung und anderen Parametern ab.
Elektronische Bauelemente für die Schaltungsanordnung
Die Liste der Elemente eines einfachen Schemas für die praktische Entwicklung und den Bau eines Halbleiterrelais zum Selbermachen:
- Optokoppler Typ MOS3083.
- Triac Typ VT139-800.
- Transistor KT209 Serie.
- Widerstände, Zenerdiode, LED.
Alle angegebenen elektronischen Bauteile werden durch Montage nach folgendem Schema verlötet:
Prinzipschaltbild eines stromsparenden Halbleiterrelais zum Zusammenbau eigener Hände. Eine geringe Anzahl von Teilen und eine einfache Montage ermöglichen ein einfaches Löten der Schaltung.
Aufgrund der Verwendung des Optokopplers MOS3083 in der Steuersignal-Aufbereitungsschaltung kann die Eingangsspannung von 5 bis 24 Volt variieren.
Und durch die Kette aus Zenerdiode und Begrenzungswiderstand wird der durch die Kontroll-LED fließende Strom auf ein Minimum reduziert. Eine solche Lösung gewährleistet eine lange Lebensdauer der Kontroll-LED.
Überprüfen des gesammelten Schemas auf Leistung
Die montierte Schaltung muss auf Funktionsfähigkeit überprüft werden. Verbinden Sie, während die Lastspannung von 220 Volt im Schaltkreis durch den Triac ist optional. Es reicht aus, ein Messgerät - Prüfgerät parallel zur Schaltleitung des Triacs anzuschließen.
Überprüfung des Halbleiterrelais mit einem Messgerät. Wenn am Eingang des Geräts eine Steuerspannung anliegt, muss der Triac-Übergang geöffnet werden
Der Messmodus des Testers sollte auf „MOhm“ eingestellt sein und die Steuerspannungserzeugungsschaltung mit Strom (5-24 V) versorgen. Wenn alles korrekt funktioniert, sollte der Tester den Unterschied im Widerstand von „MΩ“ zu „KΩ“ anzeigen.
Gerät des monolithischen Falles
Unter der Basis des Körpers des zukünftigen Halbleiterrelais wird eine Platte aus Aluminium mit einer Dicke von 3-5 mm erforderlich sein. Die Abmessungen der Platte sind nicht kritisch, müssen jedoch den Bedingungen für die effektive Wärmeabfuhr vom Triac entsprechen, wenn dieses elektronische Element erwärmt wird.
Der Rahmen zum Befüllen des Körpers des zukünftigen Gerätes. Aus Pappstreifen oder anderen geeigneten Materialien. Auf dem Aluminiumuntergrund wird mit Universalkleber fixiert
Die Oberfläche der Aluminiumplatte muss eben sein. Zusätzlich müssen beide Seiten bearbeitet werden - mit feinem Schleifpapier reinigen, polieren.
Im nächsten Schritt wird die vorbereitete Platte mit einer „Schalung“ versehen - ein Rand aus Pappe oder Kunststoff wird entlang des Umfangs geklebt. Es sollte eine Art Box sein, die später mit Epoxidharz gefüllt wird.
Ein elektronischer Schaltkreis eines Halbleiterrelais, das von einem „Baldachin“ zusammengebaut wird, befindet sich in der Box. Auf die Oberfläche der Aluminiumplatte passt nur ein Triac.
Befestigung des Triacs auf dem Aluminiumsubstrat. Die Hauptbedingung - diese elektronische Komponente muss fest an die Metallbasis gedrückt werden. Nur so ist ein qualitativ hochwertiger Kühlkörper und ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet.
Keine anderen Teile und Leiter der Schaltung dürfen das Aluminiumsubstrat berühren. Der Triac wird mit dem Teil des Gehäuses auf das Aluminium aufgebracht, der für die Installation am Kühler vorgesehen ist.
Wärmeleitpaste sollte im Kontaktbereich zwischen dem Triac-Gehäuse und dem Aluminiumsubstrat verwendet werden. Einige Marken von Triacs mit nicht isolierter Anode müssen mit einer Glimmerdichtung installiert werden.
Möglichkeit, den Triac mit Hilfe von Nieten auf dem Untergrund zu befestigen. Auf der Rückseite sind die Nieten bündig mit der Oberfläche des Untergrundes abgeflacht
Der Triac muss mit einer Last fest an die Basis gedrückt und mit Epoxidkleber um den Umfang herumgegossen oder auf irgendeine Weise gesichert werden, ohne die Oberfläche der Rückseite des Substrats zu beschädigen (z. B. mit Nieten).
Vorbereitung der Verbindung und Gießen des Körpers
Bei der Herstellung eines festen Körpers eines elektronischen Geräts müssen Sie eine zusammengesetzte Mischung herstellen. Die Zusammensetzung des Compound-Gemisches setzt sich aus zwei Komponenten zusammen:
- Epoxy ohne Härter.
- Alabaster Pulver.
Dank der Zugabe von Alabaster löst der Meister zwei Probleme gleichzeitig - er erhält ein erschöpfendes Volumen der Füllmasse bei nominalem Verbrauch an Epoxidharz und schafft eine Füllung mit optimaler Konsistenz.
Die Mischung muss gründlich gemischt werden. Anschließend können Sie einen Härter hinzufügen und erneut gründlich mischen. Als nächstes gießen Sie die "montierte" Installation vorsichtig in die Kartonmasse.
Es sieht aus wie eine fertige Kopie eines von Hand zusammengebauten Halbleiterrelais. Etwas ungewöhnlich und nicht sehr präsentabel, aber zuverlässig genug
Füllen Sie do auf die oberste Ebene und lassen Sie nur einen Teil des Kopfes der Kontroll-LED auf der Oberfläche. Anfangs sieht die Oberfläche der Verbindung möglicherweise nicht ganz glatt aus, aber nach einer Weile ändert sich das Bild. Es bleibt nur zu warten, bis der Guss vollständig erstarrt ist.
Tatsächlich können Sie jede für das Gießen geeignete Lösung anwenden. Das Hauptkriterium ist, dass die Gussmasse nicht elektrisch leitfähig sein sollte, und dass sich nach dem Erstarren ein guter Grad an Gusssteifigkeit bildet. Das gegossene Gehäuse eines Halbleiterrelais ist eine Art Schutz der elektronischen Schaltung gegen versehentliche physische Beschädigung.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Dieses Video zeigt, wie und auf Basis von beliebigen elektronischen Bauteilen ein Halbleiterrelais hergestellt werden kann. Der Autor berichtet anschaulich über alle Details der Herstellungspraxis, die er persönlich bei der Herstellung eines elektronischen Schalters erlebt hat:
Video über das Problem, das nach dem Erwerb von einphasigem TTP von Verkäufern aus China auftreten kann. Unterwegs führt er eine besondere Überprüfung des Schaltgerätes durch:
Die unabhängige Herstellung von Halbleiterrelais ist durchaus eine mögliche Lösung, jedoch im Hinblick auf Produkte für Niederspannungslasten, die relativ wenig Strom verbrauchen.
Leistungsstärkere Hochspannungsgeräte tun sich schwer. Und dieses Finanzierungsprojekt kostet den gleichen Betrag wie die Fabrikkopie. So ist es bei Bedarf einfacher, ein fertiges Industriegerät zu kaufen.
Wenn Sie Fragen zum Zusammenbau eines Halbleiterrelais haben, stellen Sie diese bitte im Block mit Kommentaren. Wir werden versuchen, Ihnen eine äußerst klare Antwort zu geben. Sie können auch Erfahrungen mit der Weitergabe in Eigenfertigung teilen oder wertvolle Informationen zum Thema des Artikels bereitstellen.
