Domáce polovodičové relé - obvody a zariadenia

Staré mechanické relé majú dve nevýhody - nízku rýchlosť a obmedzené zdroje z hľadiska počtu prípustných spínaní. Elektronické spínače, ktoré ich nahradili (iný názov je polovodičový tranzistor alebo triakové relé), sú úplne zbavené týchto nedostatkov, ktoré na ne priťahovali pozornosť odborníkov na elektroniku. Absencia mechanických častí a tiež jednoduchosť obvodu uľahčuje ich domácu montáž. Zvládnutie tejto úlohy vám pomôže oboznámiť sa s vlastnosťami zariadenia a princípom fungovania týchto prvkov.

Čo sú to polovodičové relé a ich klasifikácia

Polovodičové relé (alebo SSR) sú elektronické zariadenia so štruktúrou bez mechanických komponentov. Princíp ich činnosti je založený na zvláštnostiach činnosti polovodičových križovatiek, ktoré sa vyznačujú vysokou rýchlosťou prepínania a ochranou pred fyzikálnymi poľami.

Spínanie polovodičových relé je založené na princípe ovládania elektronickým kľúčom.

Tieto výrobky tradične používajú ako kľúčové prvky bežné elektronické súčasti, ako sú tranzistory, riadené diódy alebo tyristory. V závislosti od štruktúr použitých pri ich výrobe sa SSR rozdeľujú na zariadenia postavené na základe jedného z uvedených prvkov (napríklad triakové relé).

V súlade s prevádzkovými režimami a typom spínaného napätia sú vzorky polovodičových relé vyrábaných na báze polovodičov rozdelené do nasledujúcich skupín:

• zariadenia spínajúce jednosmerný prúd;
• zariadenia, ktoré riadia činnosť záťažových vedení s premenlivými parametrami prúdu;
• univerzálne výrobky pracujúce v rôznych obvodoch.

Pre prvé zariadenia je charakteristické riadenie konštantných napätí najviac 32 voltov. Zástupcovia dvoch zostávajúcich polôh sú schopní prepínať potenciály značnej veľkosti (až do desiatok kilovoltov).

Výhody TTP

Medzi výhody relé patria:

• schopnosť prepínať pomerne silné záťaže;
• vysoký výkon;
• práca v podmienkach galvanického oddelenia;
• schopnosť odolávať krátkodobému preťaženiu.

Žiadny mechanický alebo elektromechanický výrobok nemôže konkurovať elektronickým spínačom. Preto nové konštrukcie založené na polovodičoch úplne nahradili staré mechanické konštrukcie.

Jedinečné výkonové charakteristiky SSR umožňujú ich použitie bez akýchkoľvek obmedzení so súčasným predĺžením životnosti. Všetky uvedené výhody týchto zariadení sú vynikajúcim dôvodom na pokus o zostavenie polovodičového relé vlastnými rukami. Medzi nevýhody týchto výrobkov patrí potreba dodatočného napájania, ako aj potreba odstraňovania prebytočného tepla generovaného pri práci s výkonnými záťažami.

Samovýroba

Ak chcete vytvoriť prúdové relé vlastnými rukami, musíte sa zásobiť množstvom elektronických súčiastok, ktoré tvoria základ spínacích obvodov. Budete tiež potrebovať špeciálne materiály, z ktorých bude vyrobené telo domácej štafety.

Elektronické prvky

Nasledujúce bežné diely sa zvyčajne používajú ako elektronické súčiastky používané pri vlastnej výrobe najjednoduchšej vzorky SSR:

• optočlen MOS3083;
• značka triaku VT139-800;
• bipolárny tranzistor série KT209;
• sada rezistorov, ako aj zenerova dióda a LED, ktorá slúži ako indikátor činnosti relé.

Uvedené elektronické prvky sú spájkované sklopným spôsobom podľa schémy uvedenej v zdrojoch. Spolu s ďalšími komponentmi obsahuje kľúčový tranzistor, ktorý dodáva stabilizované impulzy do riadiacej diódy páru optočlenov.

Okamžik dodania je stanovený LED prvkom, ktorého použitie vo výkonnom obvode umožňuje vizuálnu kontrolu.

Pod vplyvom týchto impulzov nastáva okamžitá prevádzka polovodičového triaku, ktorý je súčasťou spínaného obvodu. Použitie dvojice optočlenov v takom spínacom obvode umožňuje regulovať konštantné potenciály od 5 do 24 voltov.

Obmedzujúci reťazec rezistora so zenerovou diódou je potrebný na zníženie amplitúdy prúdu pretekajúceho LED a ovládacím prvkom na minimálnu hodnotu. Táto konštrukcia obvodu umožňuje predĺžiť životnosť väčšiny prvkov použitých pri konštrukcii obvodu.

Konštrukcia karosérie (výplň zmesou)

Na výrobu tela prefabrikovaného výrobku je predovšetkým potrebná hliníková doska s hrúbkou 3 - 5 mm, ktorá bude slúžiť ako základ pre elektronickú montáž. Veľkosti sú voliteľné, pokiaľ zaručujú dobrý odvod tepla do okolia. Ďalšou požiadavkou na tento diel je dobre spracovaný, absolútne hladký povrch, vyleštený špeciálnym nástrojom alebo prebrúsený do lesku.

V ďalšom kroku prípravy karosérie je doska vybraná ako základ opatrená lemom z pásu lepenky prilepeným po obvode. Vo výsledku získate malú skrinku určenú na umiestnenie predtým zostaveného elektronického obvodu. Na jeho základe je iba triak pevne spojený s komponentmi, všetky ostatné prvky sú držané v tele vlastnými spojeniami.

Pre pripojenie k záťaži a napájaniu sú príslušné vodiče vyvedené z krabice.

Spoľahlivé upevnenie celej zostavy v budúcnosti zabezpečí tekutá hmota nalievaná do krabice, pripravená vopred vo vhodnej nádobe. Po vytvrdnutí získate monolitickú štruktúru, ktorá nie je nižšia ako najlepšie priemyselné vzory z hľadiska ochrany pred vibráciami a inými vplyvmi. Jeho jedinou nevýhodou je nemožnosť demontáže za účelom následnej opravy obvodu.

Odrody TTP

Pri montáži polovodičových reléových obvodov vlastnými rukami je potrebné mať na pamäti, že na tieto účely je možné použiť širokú škálu komponentov. Nič nezabráni tomu, kto sa nastúpi do práce, zvoliť si moderné tranzistory s efektom poľa, napríklad tie, ktoré sa vyznačujú vysokou rýchlosťou a nízkou spotrebou energie. Tieto prvky sú riadené iba potenciálmi, čo zaisťuje možnosť prepínania dostatočne výkonných spotrebiteľov. Polné štruktúry, ako napríklad MOSFET, sú schopné prepínať záťažové obvody, v ktorých výkon dosahuje desiatky kW.

Na vlastnú výrobu polovodičového relé je povolené zvoliť ďalšie polovodičové štruktúry, ktoré môžu riadiť výkonové obvody: napríklad tyristory alebo bipolárne tranzistory. Hlavná vec je, že spĺňajú požiadavky na funkčnosť tohto obvodu a prevádzkové parametre prvkov v ňom zahrnutých. Všetko ostatné závisí od pripravenosti a pozornosti umelca.