Zelfgemaakte solid-state relais - circuit en apparaat

Oude mechanische relais hebben twee nadelen: lage snelheid en beperkte middelen in termen van het aantal toegestane schakelingen. De elektronische schakelaars die ze kwamen vervangen (een andere naam is een solid-state transistor of triac-relais) zijn volledig verstoken van deze tekortkomingen, die de aandacht van elektronicaspecialisten trokken. De afwezigheid van mechanische onderdelen, evenals de eenvoud van het circuit, maken het gemakkelijk om ze thuis te monteren. Om met deze taak om te gaan, kunt u vertrouwd raken met de kenmerken van het apparaat en het werkingsprincipe van deze elementen.

Wat zijn solid-state relais en hun classificatie?

Solid state relais (of SSR's) zijn elektronische apparaten met een structuur die vrij is van mechanische componenten. Het principe van hun werking is gebaseerd op de eigenaardigheden van de werking van halfgeleiderjuncties, gekenmerkt door een hoge schakelsnelheid en bescherming tegen fysieke velden.

Het schakelen van solid-state relais is gebaseerd op het principe van elektronische sleutelbediening.

Deze producten gebruiken traditioneel gemeenschappelijke elektronische componenten zoals transistors, gecontroleerde diodes of thyristors als belangrijkste elementen. Afhankelijk van de constructies die bij de fabricage worden gebruikt, zijn SSR's onderverdeeld in apparaten die zijn gebouwd op basis van een van de genoemde elementen (bijvoorbeeld triac-relais).

In overeenstemming met de bedrijfsmodi en het type geschakelde spanningen, worden monsters van solid-state relais vervaardigd op basis van halfgeleiders onderverdeeld in de volgende groepen:

• apparaten die gelijkstroom schakelen;
• apparaten die de werking van laadlijnen regelen met variabele stroomparameters;
• universele producten die in verschillende circuits werken.

Voor de eerste apparaten is de regeling van constante spanningen van niet meer dan 32 volt kenmerkend. Vertegenwoordigers van de twee resterende posities zijn in staat om potentialen van aanzienlijke omvang (tot tientallen kilovolts) te schakelen.

Voordelen van TTP

De voordelen van een relais zijn onder meer:

• het vermogen om relatief krachtige belastingen te schakelen;
• hoge performantie;
• werk in omstandigheden van galvanische isolatie;
• vermogen om korte termijn overbelasting te weerstaan.

Geen enkel mechanisch of elektromechanisch product kan concurreren met elektronische schakelaars. Daarom hebben nieuwe structuren op basis van halfgeleiders de oude mechanische ontwerpen volledig vervangen.

De unieke prestatiekenmerken van SSR's zorgen ervoor dat ze zonder enige beperking kunnen worden gebruikt met een gelijktijdige verlenging van de levensduur. Alle genoemde voordelen van deze apparaten zijn een uitstekende reden om te proberen een solid-state relais met uw eigen handen te monteren. De nadelen van deze producten zijn onder meer de noodzaak van extra voeding, evenals de noodzaak om overtollige warmte te verwijderen die wordt gegenereerd bij het werken met krachtige belastingen.

Zelfproductie

Om met uw eigen handen een stroomrelais te maken, moet u een aantal elektronische componenten inslaan die de basis vormen voor schakelcircuits. Je hebt ook speciale materialen nodig waaruit het lichaam van het zelfgemaakte relais zal worden gemaakt.

Elektronische elementen

De volgende gemeenschappelijke onderdelen worden meestal gebruikt als elektronische componenten die worden gebruikt bij de zelfproductie van het eenvoudigste SSR-monster:

• optocoupler MOS3083;
• triac merk VT139-800;
• bipolaire transistor van de KT209-serie;
• een set weerstanden, evenals een zenerdiode en een LED die dient als een indicator voor de werking van het relais.

De vermelde elektronische elementen zijn scharnierend gesoldeerd volgens het schema in de bronnen. Samen met andere componenten bevat het een sleuteltransistor die gestabiliseerde pulsen levert aan de stuurdiode van het optocoupler-paar.

Het moment van levering wordt vastgelegd door een LED-element, waarvan het gebruik in het uitvoerende circuit visuele inspectie mogelijk maakt.

Onder invloed van deze pulsen treedt een momentane werking op van de halfgeleidertriac, opgenomen in de geschakelde schakeling. Het gebruik van een optocouplerpaar in een dergelijke schakelschakeling maakt het mogelijk om constante potentialen van 5 tot 24 volt te regelen.

De begrenzingsketen van een weerstand met een zenerdiode is nodig om de amplitude van de stroom die door de LED en het besturingselement vloeit tot een minimum te reduceren. Met dit circuitontwerp kunt u de levensduur verlengen van de meeste elementen die bij de constructie van het circuit worden gebruikt.

Carrosseriebouw (vulling met compound)

Voor de vervaardiging van de behuizing van het geprefabriceerde product is allereerst een aluminiumplaat met een dikte van 3-5 mm vereist, deze zal als basis dienen voor de elektronische assemblage. De maten zijn vrij gekozen, mits ze een goede warmteafvoer naar de omgeving garanderen. Een andere vereiste voor dit onderdeel is een goed verwerkt, absoluut glad oppervlak, gepolijst met een speciaal gereedschap of glanzend geschuurd.

In de volgende stap van het voorbereiden van het lichaam, is de plaat die als basis is geselecteerd, uitgerust met een rand gemaakt van een strook karton die rond de omtrek is gelijmd. Als resultaat krijgt u een kleine doos die is ontworpen om plaats te bieden aan het eerder gemonteerde elektronische circuit. Op basis hiervan is alleen de triac stevig bevestigd aan de componenten, alle andere elementen worden door hun eigen verbindingen in het lichaam vastgehouden.

Voor aansluiting op de belasting en voeding worden de bijbehorende geleiders uit de doos gehaald.

In de toekomst wordt een betrouwbare bevestiging van het gehele samenstel geleverd door een vloeibare verbinding die in de doos wordt gegoten, van tevoren bereid in een geschikte container. Nadat het is uitgehard, krijg je een monolithische structuur, die niet onderdoet voor de beste industriële ontwerpen op het gebied van bescherming tegen trillingen en andere invloeden. Het enige nadeel is de onmogelijkheid van demontage voor latere reparatie van het circuit.

Soorten TTP

Wanneer u solid-state relaiscircuits met uw eigen handen assembleert, moet u er rekening mee houden dat een breed scala aan componenten voor deze doeleinden kan worden gebruikt. Niets weerhoudt een persoon die aan het werk gaat om te kiezen voor moderne veldeffecttransistors, bijvoorbeeld die worden gekenmerkt door hoge snelheid en een laag stroomverbruik. Deze elementen worden alleen gecontroleerd door potentialen, waardoor de mogelijkheid wordt gewaarborgd om voldoende krachtige verbruikers te schakelen. Veldstructuren zoals MOSFET's zijn in staat om belastingcircuits te schakelen, waarin het vermogen tientallen kW bereikt.

Voor zelfproductie van een solid-state relais is het toegestaan ​​om andere halfgeleiderstructuren te selecteren die stroomcircuits kunnen besturen: bijvoorbeeld thyristors of bipolaire transistors. Het belangrijkste is dat ze voldoen aan de vereisten voor de functionaliteit van dit circuit en de bedrijfsparameters van de elementen die erin zijn opgenomen. Al het andere hangt af van de paraatheid en oplettendheid van de artiest.