Domácí polovodičová relé - obvod a zařízení

Stará mechanická relé mají dvě nevýhody - nízkou rychlost a omezené zdroje, pokud jde o počet povolených přepínání. Elektronické spínače, které je nahradily (jiný název je polovodičový tranzistor nebo triakové relé), tyto nedostatky zcela postrádají a přitahují k nim pozornost odborníků na elektroniku. Absence mechanických částí a jednoduchost obvodu usnadňují jejich montáž doma. Zvládnutí tohoto úkolu vám pomůže seznámit se s vlastnostmi zařízení a principem fungování těchto prvků.

Co jsou polovodičová relé a jejich klasifikace

Polovodičová relé (nebo SSR) jsou elektronická zařízení se strukturou bez mechanických součástí. Princip jejich provozu je založen na zvláštnostech provozu polovodičových uzlů, které se vyznačují vysokou spínací rychlostí a ochranou před fyzickými poli.

Spínání polovodičových relé je založeno na principu ovládání elektronickým klíčem.

Tyto produkty tradičně používají jako klíčové prvky běžné elektronické součástky, jako jsou tranzistory, řízené diody nebo tyristory. V závislosti na strukturách použitých při jejich výrobě se SSR dělí na zařízení postavená na základě jednoho z uvedených prvků (například triaková relé).

V souladu s provozními režimy a typem spínaného napětí jsou vzorky polovodičových relé vyráběných na bázi polovodičů rozděleny do následujících skupin:

• zařízení spínající stejnosměrný proud;
• zařízení, která řídí provoz zátěžových vedení s proměnnými parametry proudu;
• univerzální produkty pracující v různých obvodech.

Pro první zařízení je charakteristická regulace konstantních napětí nejvýše 32 voltů. Zástupci dvou zbývajících pozic jsou schopni přepínat potenciály značné velikosti (až desítky kilovoltů).

Výhody TTP

Mezi výhody relé patří:

• schopnost přepínat relativně silné zátěže;
• vysoký výkon;
• práce v podmínkách galvanického oddělení;
• schopnost odolat krátkodobému přetížení.

Žádný mechanický nebo elektromechanický výrobek nemůže konkurovat elektronickým spínačům. Nové struktury založené na polovodičích proto zcela nahradily staré mechanické konstrukce.

Jedinečné výkonnostní charakteristiky SSR umožňují jejich použití bez jakýchkoli omezení se současným nárůstem zdroje odezvy. Všechny uvedené výhody těchto zařízení jsou vynikajícím důvodem k pokusu o sestavení polovodičového relé vlastními rukama. Nevýhody těchto produktů zahrnují potřebu dodatečného napájení a také nutnost odvádět přebytečné teplo generované při práci s výkonnými zátěžemi.

Vlastní výroba

Chcete-li vytvořit proudové relé vlastními rukama, musíte mít na skladě řadu elektronických součástek, které tvoří základ spínacích obvodů. Budete také potřebovat speciální materiály, ze kterých bude vyrobeno tělo domácí relé.

Elektronické prvky

Následující běžné součásti se obvykle používají jako elektronické součástky používané při vlastní výrobě nejjednoduššího vzorku SSR:

• optočlen MOS3083;
• triaková značka VT139-800;
• bipolární tranzistor řady KT209;
• sada odporů, stejně jako zenerova dioda a LED, která slouží jako indikátor činnosti relé.

Uvedené elektronické prvky jsou pájeny sklopným způsobem podle schématu uvedeného ve zdrojích. Spolu s dalšími součástmi obsahuje klíčový tranzistor, který dodává stabilizované impulsy do kontrolní diody páru optočlenů.

Okamžik dodání je dán LED prvkem, jehož použití ve výkonném obvodu umožňuje vizuální kontrolu.

Pod vlivem těchto pulzů dochází k okamžité činnosti polovodičového triaku, který je součástí spínaného obvodu. Použití dvojice optočlenů v takovém spínacím obvodu umožňuje řídit konstantní potenciály od 5 do 24 voltů.

Omezovací řetězec rezistoru se zenerovou diodou je nezbytný ke snížení amplitudy proudu protékajícího LED a ovládacím prvkem na minimální hodnotu. Tato konstrukce obvodu umožňuje prodloužit životnost většiny prvků použitých při konstrukci obvodu.

Konstrukce karoserie (výplň směsí)

Pro výrobu těla prefabrikovaného výrobku je nejprve zapotřebí hliníková deska o tloušťce 3-5 mm, která bude sloužit jako základ pro elektronickou montáž. Velikosti jsou voleny volně za předpokladu, že zaručují dobrý odvod tepla do okolí. Dalším požadavkem pro tento díl je dobře zpracovaný, naprosto hladký povrch, leštěný speciálním nástrojem nebo broušený do lesku.

V dalším kroku přípravy těla je deska vybraná jako základna opatřena lemem z pásu lepenky přilepeného po obvodu. Ve výsledku získáte malou krabičku určenou k umístění dříve sestaveného elektronického obvodu. Na jeho základě je z komponent pevně spojen pouze triak, všechny ostatní prvky jsou v těle drženy svými vlastními spoji.

Pro připojení k zátěži a napájení jsou z vodiče vyvedeny odpovídající vodiče.

V budoucnu bude spolehlivé upevnění celé sestavy zajištěno kapalnou směsí nalitou do krabice, předem připravené ve vhodné nádobě. Po vytvrzení získáte monolitickou strukturu, která není horší než nejlepší průmyslové vzory, pokud jde o ochranu před vibracemi a jinými vlivy. Jeho jedinou nevýhodou je nemožnost demontáže za účelem následné opravy obvodu.

Odrůdy TTR

Při sestavování polovodičových reléových obvodů vlastními rukama je třeba mít na paměti, že pro tyto účely lze použít širokou škálu komponent. Nic nebrání tomu, aby se osoba, která se věnuje práci, vybrala moderní tranzistory s efektem pole, například ty, které se vyznačují vysokou rychlostí a nízkou spotřebou energie. Tyto prvky jsou řízeny pouze potenciály, což zajišťuje možnost přepínání dostatečně výkonných spotřebičů. Polní struktury, jako jsou MOSFETy, jsou schopné přepínat zátěžové obvody, ve kterých výkon dosahuje desítek kW.

Pro vlastní výrobu polovodičového relé je povoleno vybrat další polovodičové struktury, které mohou řídit výkonové obvody: například tyristory nebo bipolární tranzistory. Hlavní věc je, že splňují požadavky na funkčnost tohoto obvodu a provozní parametry prvků v něm obsažených. Všechno ostatní závisí na připravenosti a pozornosti umělce.