Relés de estado sólido caseros: circuito y dispositivo

Los relés mecánicos antiguos tienen dos inconvenientes: baja velocidad y recursos limitados en términos del número de conmutaciones permitidas. Los interruptores electrónicos que vinieron a reemplazarlos (otro nombre es un transistor de estado sólido o relé triac) están completamente desprovistos de estas deficiencias, lo que atrajo la atención de los especialistas en electrónica. La ausencia de piezas mecánicas, así como la sencillez del circuito, facilitan su montaje en casa. Hacer frente a esta tarea le ayudará a familiarizarse con las características del dispositivo y el principio de funcionamiento de estos elementos.

¿Qué son los relés de estado sólido y su clasificación?

Los relés de estado sólido (o SSR) son dispositivos electrónicos con una estructura libre de componentes mecánicos. El principio de su funcionamiento se basa en las peculiaridades del funcionamiento de las uniones de semiconductores, caracterizadas por una alta velocidad de conmutación y protección contra campos físicos.

La conmutación de relés de estado sólido se basa en el principio de activación de llave electrónica.

Estos productos utilizan tradicionalmente componentes electrónicos comunes como transistores, diodos controlados o tiristores como elementos clave. Dependiendo de las estructuras utilizadas en su fabricación, los SSR se subdividen en dispositivos construidos sobre la base de uno de los elementos enumerados (relés triac, por ejemplo).

De acuerdo con los modos de funcionamiento y el tipo de voltajes conmutados, las muestras de relés de estado sólido fabricados sobre la base de semiconductores se dividen en los siguientes grupos:

• dispositivos de conmutación de corriente continua;
• dispositivos que controlan el funcionamiento de líneas de carga con parámetros de corriente variables;
• productos universales que operan en varios circuitos.

Para los primeros dispositivos, el control de voltajes constantes de no más de 32 voltios es característico. Los representantes de las dos posiciones restantes son capaces de conmutar potenciales de magnitud considerable (hasta decenas de kilovoltios).

Beneficios de TTP

Las ventajas de un relé incluyen:

• la capacidad de cambiar cargas relativamente potentes;
• alto rendimiento;
• trabajar en condiciones de aislamiento galvánico;
• capacidad para soportar una sobrecarga a corto plazo.

Ningún producto mecánico o electromecánico puede competir con los interruptores electrónicos. Por lo tanto, las nuevas estructuras basadas en semiconductores han reemplazado por completo los viejos diseños mecánicos.

Las características de rendimiento únicas de los SSR permiten su uso sin restricciones con un aumento simultáneo de la vida útil. Todas las ventajas enumeradas de estos dispositivos son una excelente razón para intentar ensamblar un relé de estado sólido con sus propias manos. Las desventajas de estos productos incluyen la necesidad de una fuente de alimentación adicional, así como la necesidad de eliminar el exceso de calor generado al trabajar con cargas potentes.

Autoproducción

Para hacer un relé de corriente con sus propias manos, debe abastecerse de una serie de componentes electrónicos que constituyen la base de los circuitos de conmutación. También necesitará materiales especiales a partir de los cuales se fabricará el cuerpo del relé casero.

Elementos electronicos

Las siguientes partes comunes se utilizan generalmente como componentes electrónicos utilizados en la auto-fabricación de la muestra SSR más simple:

• optoacoplador MOS3083;
• marca triac VT139-800;
• transistor bipolar de la serie KT209;
• un conjunto de resistencias, así como un diodo zener y un LED que sirve como indicador del funcionamiento del relé.

Los elementos electrónicos enumerados se sueldan en forma de bisagra de acuerdo con el diagrama que se proporciona en las fuentes. Junto con otros componentes, contiene un transistor clave que suministra pulsos estabilizados al diodo de control del par de optoacopladores.

El momento de la entrega se fija mediante un elemento LED, cuyo uso en el circuito ejecutivo permite la inspección visual.

Bajo la influencia de estos pulsos, se produce una operación instantánea del triac semiconductor, incluido en el circuito conmutado. El uso de un par de optoacopladores en un circuito de conmutación de este tipo permite controlar potenciales constantes de 5 a 24 voltios.

La cadena de limitación de una resistencia con un diodo Zener es necesaria para reducir la amplitud de la corriente que fluye a través del LED y el elemento de control a un valor mínimo. Este diseño de circuito le permite extender la vida útil de la mayoría de los elementos utilizados en la construcción del circuito.

Construcción del cuerpo (relleno con compuesto)

Para la fabricación del cuerpo del producto prefabricado, en primer lugar, se requiere una placa de aluminio con un espesor de 3-5 mm, que servirá de base para el ensamblaje electrónico. Los tamaños se eligen libremente, siempre que garanticen una buena disipación del calor al entorno. Otro requisito para esta pieza es una superficie bien procesada, absolutamente lisa, pulida con una herramienta especial o lijada hasta que brille.

En el siguiente paso de preparación de la carrocería, la placa seleccionada como base se equipa con un ribete de una tira de cartón pegada en todo el perímetro. Como resultado, obtendrá una pequeña caja diseñada para acomodar el circuito electrónico previamente ensamblado. Sobre su base, solo el triac está unido rígidamente a los componentes, todos los demás elementos se mantienen dentro del cuerpo mediante sus propias conexiones.

Para la conexión a la carga y la fuente de alimentación, se sacan de la caja los conductores correspondientes.

En el futuro, se proporciona una sujeción confiable de todo el conjunto mediante un compuesto líquido vertido en la caja, preparado de antemano en un recipiente adecuado. Después de que se endurece, se obtiene una estructura monolítica, que no es inferior a los mejores diseños industriales en términos de protección contra vibraciones y otras influencias. Su único inconveniente es la imposibilidad de desmontaje con el fin de reparar posteriormente el circuito.

Variedades de TTR

Al ensamblar circuitos de relé de estado sólido con sus propias manos, debe tenerse en cuenta que se puede usar una amplia variedad de componentes para estos fines. Nada impide que una persona que comienza a trabajar elija transistores de efecto de campo modernos, por ejemplo, los que se caracterizan por su alta velocidad y bajo consumo de energía. Estos elementos están controlados solo por potenciales, lo que garantiza la posibilidad de cambiar consumidores suficientemente poderosos. Las estructuras de campo como los MOSFET son capaces de conmutar circuitos de carga, en los que la potencia alcanza decenas de kW.

Para la autoproducción de un relé de estado sólido, se permite seleccionar otras estructuras de semiconductores que puedan controlar circuitos de potencia: tiristores, por ejemplo, o transistores bipolares. Lo principal es que cumplen los requisitos para la funcionalidad de este circuito y los parámetros de funcionamiento de los elementos incluidos en él. Todo lo demás depende de la preparación y atención del intérprete.