Il relè a stato solido (TTR) è un dispositivo di una serie di componenti elettronici ad azione non meccanica. La mancanza di meccanica apre maggiori opportunità per gli amanti dell'elettronica di realizzare un relè fai-da-te a stato solido per uso personale.
Considera questa possibilità in maggior dettaglio.
Contenuto dell'articolo:
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Il design e il principio di funzionamento TTR
- Come funziona un relè a stato solido?
- Tipi di switch a stato solido
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Come fare a fare TTR da solo?
- Componenti elettronici per il montaggio di circuiti
- Controllo dello schema raccolto per le prestazioni
- Custodia monolitica del dispositivo
- Preparazione del composto e versamento del corpo
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Il design e il principio di funzionamento TTR
Se la maggior parte di questa elettronica contiene tradizionalmente parti mobili di gruppi di contatti, il relè a stato solido non ha affatto tali parti. Il circuito di commutazione del circuito viene eseguito secondo il principio di una chiave elettronica. E il ruolo degli interruttori elettronici viene solitamente eseguito da semiconduttori integrati nel corpo del relè: transistor di potenza, triac e tiristori.
Prima di provare a realizzare un relè a stato solido in modo indipendente, è logico familiarizzare con la progettazione di base di tali dispositivi, per comprendere il principio del loro funzionamento.
La produzione industriale produce relè a stato solido di varie configurazioni, progettati per una varietà di condizioni di applicazione pratica. Selezione di modifiche estese
Nell'ambito di uno studio approfondito del dispositivo, è immediatamente necessario individuare i lati preferenziali di TTP:
- commutazione di un carico potente;
- alta velocità di commutazione;
- isolamento galvanico ideale;
- la capacità di trattenere per breve tempo un sovraccarico elevato.
Tra le strutture meccaniche non è possibile trovare un relè con parametri simili. In generale, i vantaggi relativi alle controparti meccaniche nei relè a stato solido sono espressi in un elenco impressionante.
Due dispositivi elettronici, che forniscono funzionalmente circuiti di commutazione: a sinistra è realizzato sulla base della costruzione a stato solido, a destra - il tradizionale sistema di commutazione meccanico
Le condizioni operative per TTR praticamente non limitano l'uso di questi dispositivi. Inoltre, l'assenza di parti meccaniche in movimento influisce favorevolmente sulla durata dei dispositivi. Quindi ci sono tutte le ragioni per prendere un relè a stato solido - per assemblare il dispositivo con le proprie mani.
Tuttavia, in tutta onestà, insieme agli aspetti positivi, dovrebbero essere rilevate le proprietà del relè, caratterizzate come svantaggi. Quindi, per il funzionamento di dispositivi ad alta potenza, di norma è richiesto un componente aggiuntivo della struttura, progettato per rimuovere il calore.
In caso di commutazione di un carico potente, il relè di una versione a stato solido è quasi sempre integrato con potenti radiatori di raffreddamento. Questo momento complica in qualche modo l'uso di TTP
I radiatori per il raffreddamento di relè a stato solido hanno dimensioni complessive diverse volte superiori a quelle del TTR, il che riduce la praticità e l'efficienza dell'installazione.
Durante il funzionamento (nello stato chiuso), i dispositivi TTR forniscono una corrente di dispersione inversa e mostrano una caratteristica di tensione di corrente non lineare. Non tutti i relè a stato solido sono consentiti per l'utilizzo senza limitazioni delle caratteristiche delle tensioni commutate.
Progettato per l'uso solo in circuiti in cui viene fornita corrente continua. Di solito questi dispositivi si distinguono per piccole dimensioni e piccola potenza di commutazione.
I diversi tipi di dispositivi sono progettati per commutare solo la corrente continua. L'introduzione di relè a stato solido nel circuito di solito richiede il ricorso a ulteriori misure volte a bloccare i falsi allarmi.
I relè a stato solido possono spesso essere trovati in generale. quadro elettrico dell'appartamento.
Come funziona un relè a stato solido?
Il segnale di controllo (di solito una tensione di basso livello, proveniente, ad esempio, dal controller di controllo) viene inviato al LED di una coppia optoelettronica presente nel circuito TTP. Il LED inizia ad emettere luce verso il fotodiodo, che a sua volta si apre e inizia a passare corrente.
Schema TTR generalizzato, che mostra chiaramente come funziona il dispositivo elettronico: 1 - fonte di tensione di controllo; 2 - accoppiatore ottico all'interno dell'alloggiamento del relè; 3 - caricare la sorgente di corrente; 4 - carico
La corrente che passa attraverso il fotodiodo arriva all'elettrodo di controllo del transistor chiave o tiristore. Il tasto si apre, chiude il circuito di carico.
Ecco come funziona la funzione di commutazione dello strumento. Tutta l'elettronica è tradizionalmente racchiusa in un caso monolitico. In realtà, quindi, il dispositivo è chiamato relè a stato solido.
E come si può leggere un relè a stato solido questo materiale.
Tipi di switch a stato solido
L'intera gamma esistente di dispositivi può essere divisa in gruppi, in base alla categoria di carico plug-in, alle caratteristiche di controllo e alle tensioni di commutazione.
Quindi, in totale, ci sono tre gruppi:
- Dispositivi che operano in circuiti DC.
- Dispositivi che operano in circuiti AC.
- Disegni universali.
Il primo gruppo è rappresentato da strumenti con i parametri delle tensioni di controllo operativo di 3-32 volt. Questa è un'elettronica di dimensioni relativamente piccole, dotata di display a LED, in grado di funzionare senza interruzioni a temperature di -35 / +75 ºС.
Ampia esecuzione del dispositivo elettronico per l'applicazione in una rete elettrica monofase. Inoltre ci sono altri design, ma molto meno
Il secondo gruppo: dispositivi progettati per l'installazione in reti AC. Ecco i progetti di TTR per l'installazione in reti AC, controllati da una tensione di 24 - 250 volt. Esistono dispositivi in grado di commutare carichi ad alta potenza.
Il terzo gruppo è dispositivi universali. I circuiti di questo tipo di dispositivo supportano la configurazione manuale per l'uso in determinate condizioni.
Se si parte dalla natura del carico connesso, è necessario distinguere due tipi di relè CA a stato solido: monofase e trifase. Entrambi i tipi sono progettati per commutare un carico sufficientemente potente a correnti di 10 - 75 A. In questo caso, i valori di picco di corrente a breve termine possono raggiungere valori di 500 A.
Una versione diffusa per l'uso in una rete elettrica trifase. Spesso utilizzato come regolatore lineare di potenti riscaldatori elettrici (TEN)
I circuiti capacitivi, resistivi e induttivi possono agire come un carico commutato da relè a stato solido. I design degli interruttori consentono, senza eccessiva rumorosità, di controllare agevolmente, ad esempio elementi riscaldanti, lampade a incandescenza e motori elettrici.
L'affidabilità del lavoro è sufficientemente alta. Ma per molti aspetti la stabilità e la durata dei relè a stato solido dipendono dalla qualità della produzione dei prodotti. Pertanto, i dispositivi fabbricati con un certo marchio "Impuls" sono spesso contrassegnati da una vita breve.
D'altra parte, i prodotti Schneider Electric non lasciano spazio a critiche.
Come fare a fare TTR da solo?
Considerando la caratteristica progettuale del dispositivo (monolite), il circuito non è assemblato su una scheda textolite, come è consuetudine, ma mediante il montaggio.
Sembra un progetto di relè a stato solido fatto in casa. Fare qualcosa del genere è facile. Abbiamo bisogno solo delle competenze di base di un ingegnere elettronico e un elettricista. I costi dei materiali sono piccoli
Le soluzioni circuitali in questa direzione possono essere trovate molte. L'opzione specifica dipende dalla potenza di commutazione richiesta e da altri parametri.
Componenti elettronici per il montaggio di circuiti
L'elenco degli elementi di un semplice schema per lo sviluppo pratico e la costruzione di un relè fai-da-te fai-da-te:
- Optocoupler tipo MOS3083.
- Triac tipo VT139-800.
- Transistor serie KT209.
- Resistori, diodo Zener, LED.
Tutti i componenti elettronici specificati sono saldati mediante il montaggio secondo lo schema seguente:
Schema del relè a stato solido a bassa potenza per l'assemblaggio delle proprie mani. Un piccolo numero di parti e una semplice installazione montata consentono di saldare facilmente il circuito.
A causa dell'uso del fotoaccoppiatore MOS3083 nel circuito di condizionamento del segnale di controllo, la tensione in ingresso può variare da 5 a 24 volt.
E grazie alla catena composta da un diodo Zener e un resistore limitatore, la corrente che passa attraverso il LED di controllo viene ridotta al minimo possibile. Tale soluzione garantisce una lunga durata del LED di controllo.
Controllo dello schema raccolto per le prestazioni
Il circuito assemblato deve essere controllato per l'operabilità. Collegare mentre la tensione di carico di 220 volt nel circuito di commutazione attraverso il triac è opzionale. Basta collegare un dispositivo di misurazione - tester parallelo alla linea di commutazione del triac.
Verifica del relè a stato solido con un dispositivo di misurazione. Se viene applicata una tensione di controllo all'ingresso del dispositivo, è necessario aprire la transizione del triac
La modalità di misurazione del tester deve essere impostata su "MOhm" e fornire alimentazione (5-24 V) al circuito di generazione della tensione di controllo. Se tutto funziona correttamente, il tester dovrebbe mostrare la differenza di resistenza da "MΩ" a "KΩ".
Custodia monolitica del dispositivo
Sotto la base del corpo del futuro relè a stato solido sarà necessaria una piastra di alluminio con uno spessore di 3-5 mm. Le dimensioni della piastra non sono critiche, ma devono soddisfare le condizioni per l'effettiva rimozione del calore dal triac quando questo elemento elettronico viene riscaldato.
La cornice per riempire il corpo del dispositivo futuro. Realizzato in strisce di cartone o altri materiali idonei. Sul substrato di alluminio è fissato con colla universale
La superficie della piastra di alluminio deve essere piatta. Inoltre, è necessario elaborare entrambi i lati: pulire con carta vetrata fine, lucidare.
Nella fase successiva, il piatto preparato è dotato di "cassaforma" - un bordo di cartone o plastica è incollato lungo il perimetro. Dovrebbe creare una sorta di scatola, che verrà successivamente riempita con resina epossidica.
Un circuito elettronico di un relè a stato solido assemblato da un "baldacchino" è posto all'interno della scatola. Sulla superficie del piatto di alluminio si adatta solo un triac.
Fissaggio del triac sul substrato di alluminio. La condizione principale - questo componente elettronico deve essere premuto saldamente alla base metallica. Questo è l'unico modo per garantire un dissipatore di calore di alta qualità e un funzionamento affidabile.
Nessun'altra parte o conduttore del circuito deve toccare il substrato di alluminio. Il triac viene applicato sull'alluminio con quella parte del corpo progettata per l'installazione sul radiatore.
La pasta termoconduttiva deve essere utilizzata nell'area di contatto tra l'alloggiamento del triac e il substrato di alluminio. Alcune marche di triac con anodo non isolato devono essere installate attraverso una guarnizione mica.
Possibilità di montare il triac sul substrato con l'aiuto di rivetti. Sul retro, i rivetti si appiattiscono a filo con la superficie del substrato
Il triac deve essere pressato saldamente alla base con una sorta di carico e versato intorno al perimetro con colla epossidica o fissato in qualche modo senza rompere la superficie del lato posteriore del substrato (ad esempio, con un rivetto).
Preparazione del composto e versamento del corpo
Sotto la produzione di un corpo solido di un dispositivo elettronico sarà necessario creare una miscela composta. La composizione della miscela composta è fatta sulla base di due componenti:
- Epossidico senza indurente.
- Polvere di alabastro
Grazie all'aggiunta di alabastro, il master risolve due problemi contemporaneamente: ottiene un volume esaustivo del composto di riempimento al consumo nominale di resina epossidica e crea un riempimento della consistenza ottimale.
La miscela deve essere accuratamente miscelata, dopo di che è possibile aggiungere un indurente e mescolare nuovamente accuratamente. Quindi, versare delicatamente l'installazione "montata" all'interno del composto creato con la scatola di cartone.
Sembra una copia completa di un relè a stato solido assemblato a mano. Un po 'insolito e non molto presentabile, ma abbastanza affidabile
Riempi fino al livello superiore, lasciando sulla superficie solo una parte della testa del LED di controllo. Inizialmente, la superficie del composto potrebbe non sembrare abbastanza liscia, ma dopo un po 'l'immagine cambierà. Resta solo da attendere la completa solidificazione del casting.
In effetti, puoi applicare qualsiasi soluzione adatta per la fusione. Il criterio principale è che la composizione di colata non dovrebbe essere elettricamente conduttiva, oltre a un buon grado di rigidità di colata dovrebbe essere formata dopo la solidificazione. Il caso di fusione di un relè a stato solido è una sorta di protezione del circuito elettronico contro i danni fisici accidentali.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Questo video mostra come e sulla base di qualsiasi componente elettronico è possibile realizzare un relè a stato solido. L'autore racconta lucidamente tutti i dettagli della pratica manifatturiera che ha incontrato personalmente nella produzione di un interruttore elettronico:
Video sul problema che può essere riscontrato dopo l'acquisizione di TTP monofase da venditori cinesi. Lungo la strada, conduce una revisione particolare del dispositivo di commutazione:
La produzione indipendente di relè a stato solido è una soluzione piuttosto possibile, ma per quanto riguarda i prodotti per carichi a bassa tensione, che consumano una potenza relativamente bassa.
Apparecchi più potenti e ad alta tensione fanno da soli. E questa impresa per la finanza costerà lo stesso importo della copia di fabbrica. Quindi, se necessario, è più facile acquistare un dispositivo industriale già pronto.
Se hai domande sull'assemblaggio di un relè a stato solido, chiedi loro nel blocco con i commenti e cercheremo di dare loro una risposta estremamente chiara. È inoltre possibile condividere l'esperienza di relè di auto-produzione o fornire informazioni preziose sull'argomento dell'articolo.
