Domači polprevodniški releji - vezje in naprava

Stari mehanski releji imajo dve pomanjkljivosti - nizko hitrost in omejen vir v smislu števila dovoljenih preklopov. Elektronska stikala, ki so jih nadomestila (drugo ime je polprevodniški tranzistor ali triac rele), so popolnoma brez teh pomanjkljivosti, kar je pritegnilo pozornost strokovnjakov za elektroniko. Odsotnost mehanskih delov in preprostost vezja omogočata enostavno sestavljanje doma. Seznanitev s funkcijami naprave in načelom delovanja teh elementov vam bo pomagala pri obvladovanju naloge.

Kaj so polprevodniški releji in njihova razvrstitev

Polprevodniški releji (ali SSR) so elektronske naprave s strukturo, ki ne vsebuje mehanskih komponent. Načelo njihovega delovanja temelji na značilnostih delovanja polprevodniških spojin, za katere so značilne visoke preklopne hitrosti in zaščita pred fizičnimi polji.

Preklapljanje polprevodniških relejev temelji na principu delovanja elektronskega ključa.

Ključni elementi v teh izdelkih so tradicionalno običajne elektronske komponente, kot so tranzistorji, nadzorovane diode ali tiristorji. Glede na strukturo, uporabljeno pri izdelavi, se SSR delijo na naprave, zgrajene na podlagi enega od naštetih elementov (na primer releji na osnovi triakov).

V skladu z načini delovanja in vrsto preklopnih napetosti so vzorci polprevodniških relejev, izdelani na osnovi polprevodnikov, razdeljeni v naslednje skupine:

• DC stikalne naprave;
• naprave, ki nadzorujejo delovanje tovornih vodov s spremenljivimi tokovnimi parametri;
• univerzalni izdelki, ki delujejo v različnih vezjih.

Za prve naprave je značilno krmiljenje enosmernih napetosti največ 32 voltov. Predstavniki obeh preostalih položajev so sposobni komutirati znatne potenciale (do več deset kilovoltov).

Prednosti TTP

Prednosti releja vključujejo:

• zmožnost preklapljanja relativno močnih bremen;
• visoka zmogljivost;
• delo v pogojih galvanske izolacije;
• sposobnost prenašanja kratkotrajnih preobremenitev.

Noben vzorec mehanskih ali elektromehanskih izdelkov se ne more kosati z elektronskimi stikali. Zato so nove strukture na osnovi polprevodnikov popolnoma nadomestile stare mehanske vzorce.

Edinstvene operativne lastnosti TSR-jev omogočajo njihovo uporabo brez kakršnih koli omejitev ob hkratnem podaljševanju življenjske dobe. Vse naštete prednosti teh naprav so odličen razlog, da poskusite sestaviti polprevodniški rele z lastnimi rokami.Slabosti teh izdelkov vključujejo potrebo po dodatni moči, pa tudi potrebo po odstranitvi odvečne toplote, ki nastane pri delu z velikimi obremenitvami.

Samoprodukcija

Če želite izdelati tokovni rele z lastnimi rokami, se morate založiti s številnimi elektronskimi komponentami, ki so osnova za stikalna vezja. Potrebovali boste tudi posebne materiale, iz katerih bo izdelano ohišje domačega releja.

Elektronski elementi

Kot elektronske komponente, ki se uporabljajo pri neodvisni proizvodnji najpreprostejšega vzorca TSR, se običajno uporabljajo naslednji skupni deli:

• optični sklopnik MOS3083;
• triac znamke VT139-800;
• bipolarni tranzistor serije KT209;
• komplet uporov, pa tudi zener dioda in LED, ki služi kot indikator delovanja releja.

Navedeni elektronski elementi so spajkani z zgibno metodo v skladu s shemo, podano v virih. Skupaj z drugimi komponentami vsebuje ključni tranzistor, ki dovaja stabilizirane impulze na krmilno diodo optičnega sklopnika.

Trenutek podajanja beleži LED element, katerega uporaba v vezju aktuatorja omogoča vizualno kontrolo.

Pod vplivom teh impulzov se v trenutku sproži polprevodniški triak, povezan s preklopnim vezjem. Uporaba optičnega sklopnika v takem vezju omogoča nadzor konstantnih potencialov od 5 do 24 voltov.

Omejevalna veriga upora z zener diodo je potrebna za zmanjšanje amplitude toka, ki teče skozi LED in krmilni element, na najmanjšo vrednost. Ta rešitev vezja vam omogoča podaljšanje življenjske dobe večine elementov, uporabljenih pri izdelavi vezja.

Zasnova ohišja (polnjenje z maso)

Za izdelavo telesa montažnega izdelka boste najprej potrebovali aluminijasto ploščo debeline 3-5 mm, ki bo služila kot osnova za elektronski sklop. Dimenzije so izbrane poljubno, če zagotavljajo dobro odvajanje toplote v okolico. Druga zahteva za ta del je dobro obdelana, popolnoma gladka površina, polirana s posebnim orodjem ali brušena do sijaja.

V naslednjem koraku priprave telesa je plošča, izbrana za osnovo, opremljena z obrobo iz lepenke, ki je prilepljena vzdolž oboda. Rezultat bo majhna škatla, zasnovana za namestitev predhodno sestavljenega elektronskega vezja. Na njegovi podlagi je samo triak togo pritrjen na komponente, vsi ostali elementi pa so zaradi lastnih povezav pritrjeni znotraj ohišja.

Za priključitev na obremenitev in napajanje so ustrezni vodniki speljani iz škatle.

Zanesljivo pritrditev celotnega sklopa nato zagotovimo tako, da v škatlo vlijemo tekočo maso, ki smo jo predhodno pripravili v primerni posodi. Ko se strdi, boste dobili monolitno strukturo, ki ni slabša od najboljših industrijskih modelov glede zaščite pred vibracijami in drugimi vplivi. Njegova edina pomanjkljivost je nezmožnost razstavljanja za naknadno popravilo vezja.

Vrste TTP

Pri sestavljanju polprevodniških relejskih vezij z lastnimi rokami ne pozabite, da je za te namene mogoče uporabiti različne komponente. Nič ne preprečuje osebi, ki prevzame delo, da izbere na primer sodobne tranzistorje z učinkom polja, za katere je značilna visoka zmogljivost in nizka poraba energije.Te elemente krmilijo le potenciali, ki zagotavljajo možnost preklopa dovolj močnih porabnikov. Strukture polja, kot so MOSFET, so sposobne preklapljati obremenitvena vezja, katerih moč doseže več deset kW.

Za samostojno izdelavo polprevodniškega releja je mogoče izbrati druge polprevodniške strukture, ki lahko krmilijo močnostna vezja: na primer tiristorje ali bipolarne tranzistorje. Glavna stvar je, da izpolnjujejo zahteve za funkcionalnost tega vezja in delovne parametre elementov, vključenih v njegovo sestavo. Vse ostalo je odvisno od pripravljenosti in pozornosti izvajalca.