Le relais à semi-conducteurs (TTR) est un dispositif issu d’une série de composants électroniques à action non mécanique. Le manque de mécanique offre davantage de possibilités aux amateurs d'électronique de faire un relais à semi-conducteurs pour son usage personnel.
Considérez cette possibilité plus en détail.
Contenu de l'article:
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La conception et le principe de fonctionnement TTR
- Comment fonctionne un relais à semi-conducteurs?
- Types de commutateurs statiques
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Comment faire TTR le faire vous-même?
- Composants électroniques pour l'assemblage de circuits
- Vérification de la performance du schéma collecté
- Dispositif du cas monolithique
- Préparation du composé et coulage du corps
- Conclusions et vidéo utile sur le sujet
La conception et le principe de fonctionnement TTR
Si la plupart de ces composants électroniques contiennent traditionnellement des pièces mobiles de groupes de contacts, le relais à semi-conducteurs ne les contient pas du tout. Le circuit de commutation de circuit est réalisé sur le principe d'une clé électronique. Et le rôle des commutateurs électroniques est généralement joué par des semi-conducteurs intégrés dans le corps du relais - transistors de puissance, triacs et thyristors.
Avant d'essayer de créer un relais statique de manière indépendante, il est logique de se familiariser avec la conception de base de tels dispositifs afin de comprendre le principe de leur fonctionnement.
La production industrielle produit des relais à semi-conducteurs de différentes configurations, conçus pour diverses conditions d'application. Sélection de modifications étendue
Dans le cadre d'une étude approfondie du dispositif, il est immédiatement nécessaire de distinguer les avantages du TTR:
- commutation de charge puissante;
- vitesse de commutation élevée;
- isolation galvanique idéale;
- la capacité de tenir brièvement la surcharge élevée.
Parmi les structures mécaniques, trouver un relais avec des paramètres similaires n’est vraiment pas possible. En général, les avantages des homologues mécaniques dans les relais à semi-conducteurs sont exprimés dans une liste impressionnante.
Deux dispositifs électroniques, fonctionnant de manière fonctionnelle avec des circuits de commutation: à gauche sur la base de la construction à semi-conducteurs, à droite - le système de commutation mécanique traditionnel
Les conditions de fonctionnement du TTR ne limitent pratiquement pas l'utilisation de ces appareils. De plus, l'absence de pièces mécaniques en mouvement affecte favorablement la durée de vie des appareils. Il y a donc tout lieu de prendre un relais à semi-conducteurs - pour assembler l'appareil de vos propres mains.
Cependant, en équité, avec les aspects positifs, il convient de noter les propriétés du relais, caractérisées par des inconvénients. Ainsi, pour le fonctionnement des appareils à haute puissance, un composant supplémentaire de la structure est généralement nécessaire, ce qui est conçu pour éliminer la chaleur.
En cas de commutation d'une charge puissante, le relais d'une version à semi-conducteurs est presque toujours complété par de puissants radiateurs de refroidissement. Ce moment complique quelque peu l'utilisation du TTP
Les radiateurs de refroidissement des relais à semi-conducteurs ont des dimensions globales plusieurs fois supérieures à celles du TTR, ce qui réduit la commodité et l'efficacité de l'installation.
En fonctionnement (à l'état fermé), les dispositifs TTR fournissent un courant de fuite inverse et présentent une caractéristique courant-tension non linéaire. Tous les relais à semi-conducteurs ne sont pas autorisés à être utilisés sans aucune limitation des caractéristiques des tensions commutées.
Conçu pour être utilisé uniquement dans des circuits alimentés en courant continu. Habituellement, ces appareils se distinguent par de petites dimensions et une faible puissance de commutation.
Des types d'appareils distincts sont conçus pour commuter uniquement en courant continu. L'introduction de relais à semi-conducteurs dans le circuit nécessite généralement le recours à des mesures supplémentaires visant à bloquer les fausses alarmes.
On trouve souvent des relais à semi-conducteurs en général. panneau électrique de l'appartement.
Comment fonctionne un relais à semi-conducteurs?
Le signal de commande (généralement une tension de niveau bas provenant du contrôleur de commande, par exemple) est envoyé à la DEL d'une paire optoélectronique présente dans le circuit TTP. La LED commence à émettre de la lumière en direction de la photodiode, qui s'ouvre et commence à passer du courant.
Schéma TTR généralisé, montrant clairement le fonctionnement du dispositif électronique: 1 - source de tension de commande; 2 - optocoupleur à l'intérieur du boîtier du relais; 3 - source de courant de charge; 4 - charge
Le courant traversant la photodiode arrive à l'électrode de commande du transistor à clé ou du thyristor. La clé s'ouvre, ferme le circuit de charge.
Voici comment fonctionne la fonction de commutation d’instruments. Toute l'électronique est traditionnellement enfermée dans un boîtier monolithique. En réalité, le dispositif s'appelle donc un relais à semi-conducteurs.
Et comment connecter un relais statique peut être lu ce matériel.
Types de commutateurs statiques
Toute la gamme d'appareils existante peut être divisée en groupes, en fonction de la catégorie de charge enfichable, des caractéristiques des tensions de commande et de commutation.
Ainsi, au total, il existe trois groupes:
- Dispositifs fonctionnant dans des circuits à courant continu.
- Dispositifs fonctionnant dans des circuits alternatifs.
- Dessins universels.
Le premier groupe est représenté par des instruments avec les paramètres de tension de commande de fonctionnement de 3 à 32 volts. Il s'agit d'une électronique de taille relativement petite, dotée d'un écran à LED, capable de fonctionner sans interruption à des températures de -35 / +75 ºС.
Exécution généralisée du dispositif électronique pour application dans un réseau électrique monophasé. Il y a aussi d'autres modèles, mais beaucoup moins
Le deuxième groupe - les appareils conçus pour être installés sur des réseaux alternatifs. Voici les modèles de TTR pour une installation dans des réseaux alternatifs, contrôlés par une tension de 24 - 250 volts. Il existe des dispositifs capables de commuter des charges de forte puissance.
Le troisième groupe est constitué de périphériques universels. Les circuits de ce type de périphérique prennent en charge la configuration manuelle pour une utilisation dans certaines conditions.
Si vous partez de la nature de la charge connectée, vous devez distinguer deux types de relais AC à semi-conducteurs: monophasés et triphasés. Les deux types sont conçus pour commuter une charge suffisamment puissante à des courants de 10 - 75 A. Dans ce cas, les valeurs maximales du courant à court terme peuvent atteindre 500 A.
Une version répandue pour une utilisation dans un réseau électrique triphasé. Souvent utilisé en tant que régulateur linéaire de puissants radiateurs électriques (TEN)
Les circuits capacitifs, résistifs et inductifs peuvent agir comme une charge commutée par des relais à semi-conducteurs. La conception des commutateurs permet, sans bruit excessif, de contrôler en douceur, par exemple, des éléments chauffants, des lampes à incandescence et des moteurs électriques.
La fiabilité du travail est suffisamment élevée. Mais à de nombreux égards, la stabilité et la durabilité des relais à semi-conducteurs dépendent de la qualité de la production. Ainsi, les appareils fabriqués sous un certain nom de marque «Impuls» sont souvent marqués par une courte durée de vie.
En revanche, les produits Schneider Electric ne laissent aucune raison de critiquer.
Comment faire TTR le faire vous-même?
Compte tenu de la conception de l'appareil (monolithe), le circuit n'est pas assemblé sur une carte textolite, comme il est d'usage, mais par montage.
Cela ressemble à une conception maison de relais à semi-conducteurs. Faire quelque chose comme ceci est facile. Nous n'avons besoin que des compétences de base d'un ingénieur en électronique et d'un électricien. Les coûts matériels sont faibles
Les solutions de circuit dans cette direction peuvent être trouvées nombreuses. L'option spécifique dépend de la puissance de commutation requise et d'autres paramètres.
Composants électroniques pour l'assemblage de circuits
La liste des éléments d'un schéma simple pour le développement pratique et la construction d'un relais à semi-conducteurs à faire soi-même:
- Optocoupleur type MOS3083.
- Triac type VT139-800.
- Série de transistor KT209.
- Résistances, diode Zener, LED.
Tous les composants électroniques spécifiés sont soudés par montage selon le schéma suivant:
Schéma de principe du relais à semi-conducteur de faible puissance pour le montage de ses propres mains. Un petit nombre de pièces et une installation simple permettent de souder facilement le circuit.
En raison de l'utilisation de l'optocoupleur MOS3083 dans le circuit de conditionnement du signal de commande, la tension d'entrée peut varier de 5 à 24 volts.
Et grâce à la chaîne composée d'une diode Zener et d'une résistance de limitation, le courant traversant la LED de contrôle est réduit au minimum. Une telle solution garantit une longue durée de vie de la LED de contrôle.
Vérification de la performance du schéma collecté
Le fonctionnement du circuit assemblé doit être vérifié. Branchez tandis que la tension de charge de 220 volts dans le circuit de commutation via le triac est facultative. Il suffit de connecter un appareil de mesure - testeur en parallèle à la ligne de commutation du triac.
Vérification du relais statique avec un appareil de mesure. Si une tension de commande est appliquée à l'entrée de l'appareil, la transition triac doit être ouverte
Le mode de mesure du testeur doit être réglé sur «MOhm» et alimenter le circuit de génération de tension de commande (5-24 V). Si tout fonctionne correctement, le testeur doit montrer la différence de résistance de «MΩ» à «KΩ».
Dispositif du cas monolithique
Sous la base du corps du futur relais à semi-conducteurs, une plaque d'aluminium d'une épaisseur de 3 à 5 mm sera nécessaire. Les dimensions de la plaque ne sont pas critiques, mais doivent respecter les conditions permettant l'évacuation efficace de la chaleur du triac lorsque cet élément électronique est chauffé.
Le cadre pour remplir le corps du futur appareil. En bande de carton ou autres matériaux appropriés. Sur le substrat en aluminium est fixé avec de la colle universelle
La surface de la plaque d'aluminium doit être plate. De plus, il est nécessaire de traiter les deux côtés - nettoyer avec un papier de verre fin, polir.
À l'étape suivante, la plaque préparée est équipée d'un «coffrage» - une bordure de carton ou de plastique est collée le long du périmètre. Il convient de créer une sorte de boîte, qui sera remplie ultérieurement de résine époxy.
Un circuit électronique d'un relais à semi-conducteurs assemblé par une «canopée» est placé à l'intérieur de la boîte. Sur la surface de la plaque en aluminium ne correspond qu’un triac.
Fixation du triac sur le substrat en aluminium. La condition principale - ce composant électronique doit être fermement appuyé sur la base en métal. C’est le seul moyen d’assurer un dissipateur thermique de haute qualité et un fonctionnement fiable.
Aucune autre partie ni aucun autre conducteur du circuit ne doit toucher le substrat en aluminium. Le triac est appliqué sur l'aluminium avec la partie du corps conçue pour l'installation sur le radiateur.
Une pâte thermoconductrice doit être utilisée dans la zone de contact entre le boîtier du triac et le substrat en aluminium. Certaines marques de triacs à anode non isolée doivent être installées à travers un joint en mica.
Possibilité de monter le triac sur le substrat à l'aide de rivets. Sur le revers, les rivets s'aplatissent à la surface du substrat
Le triac doit être fermement pressé contre la base avec une charge quelconque et coulé autour du périmètre avec de la colle époxy ou fixé d’une manière quelconque sans casser la surface de la face arrière du substrat (avec un rivet par exemple).
Préparation du composé et coulage du corps
Sous la fabrication d'un corps solide d'un appareil électronique, vous aurez besoin de faire un mélange composé. La composition du mélange composé est composée de deux composants:
- Epoxy sans durcisseur.
- Poudre d'albâtre.
Grâce à l'ajout d'albâtre, le maître résout deux problèmes à la fois: il obtient un volume exhaustif du composé de remplissage à la consommation nominale de résine époxy et crée un remplissage de consistance optimale.
Le mélange doit être bien mélangé, après quoi vous pouvez ajouter un durcisseur et mélanger à nouveau. Ensuite, versez doucement l’installation "montée" à l’intérieur du composé créé en boîte de carton.
Cela ressemble à une copie finie d'un relais à semi-conducteurs assemblé à la main. Un peu inhabituel et peu présentable, mais assez fiable
Remplissez jusqu'au niveau supérieur, ne laissant sur la surface qu'une partie de la tête de la LED de contrôle. Initialement, la surface du composé peut ne pas sembler très lisse, mais au bout d'un moment l'image changera. Il ne reste plus qu'à attendre la solidification complète de la coulée.
En fait, vous pouvez appliquer toute solution appropriée pour les solutions de coulée. Le critère principal est que la composition de moulage ne soit pas électriquement conductrice et qu’un bon degré de rigidité de moulage soit formé après la solidification. Le boîtier d’un relais à semi-conducteurs constitue une sorte de circuit électronique de protection contre les dommages physiques accidentels.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Cette vidéo montre comment et sur la base de tout composant électronique peut constituer un relais à semi-conducteurs. L'auteur raconte avec lucidité tous les détails de la pratique de fabrication qu'il a personnellement rencontrée dans la production d'un commutateur électronique:
Vidéo sur le problème que l’on peut rencontrer après l’acquisition de TTP monophasé auprès de vendeurs de Chine. En cours de route, il procède à un examen particulier du dispositif de commutation:
La production indépendante de relais à semi-conducteurs est une solution tout à fait possible, mais en ce qui concerne les produits pour charges à basse tension, qui consomment une puissance relativement faible.
Des appareils plus puissants et à haute tension le font vous-même difficile. Et cette opération sur les finances coûtera le même montant que la copie d’usine. Donc, si nécessaire, il est plus facile d'acheter un appareil industriel prêt à l'emploi.
Si vous avez des questions sur l’assemblage d’un relais à semi-conducteurs, veuillez les commenter dans le bloc, et nous essaierons de leur donner une réponse extrêmement claire. Vous pouvez également partager l'expérience de l'auto-fabrication de relais ou fournir des informations précieuses sur le sujet de l'article.
