تتميز المرحلات الميكانيكية القديمة بوجود عيبين - السرعة المنخفضة والموارد المحدودة في عدد التبديل المسموح به. إن المفاتيح الإلكترونية التي حلت محلها (اسم آخر هو ترانزستور الحالة الصلبة أو التتابع الترياك) خالية تمامًا من هذه العيوب ، والتي جذبت انتباه خبراء الإلكترونيات. إن غياب الأجزاء الميكانيكية ، فضلاً عن بساطة الدائرة يجعل من السهل تجميعها في المنزل. سيساعد التعرف على المهمة على التعرف على ميزات الجهاز ومبدأ تشغيل هذه العناصر.
ما هي مرحلات الحالة الصلبة وتصنيفها
مرحلات الحالة الصلبة (أو TTRs) هي أجهزة إلكترونية ذات بنية لا تحتوي على مكونات ميكانيكية. يعتمد مبدأ تشغيلها على ميزات عمل تقاطعات أشباه الموصلات ، والتي تتميز بسرعة التحويل العالية والحماية من المجالات المادية.
يعتمد تبديل مرحلات الحالة الصلبة على مبدأ تشغيل مفتاح إلكتروني.
يتم استخدام المكونات الإلكترونية الشائعة الاستخدام مثل الترانزستورات أو الثنائيات أو الثايرستور كعناصر رئيسية في هذه المنتجات. اعتمادًا على الهياكل المستخدمة في تصنيعها ، تنقسم TTRs إلى أجهزة مبنية على أساس أحد العناصر المدرجة (المرحلات على الترياكس ، على سبيل المثال).
وفقًا لأوضاع التشغيل ونوع جهد التحويل ، يتم تقسيم عينات مرحلات الحالة الصلبة المصنعة على أساس أشباه الموصلات إلى المجموعات التالية:
- أجهزة تبديل التيار المستمر ؛
- الأجهزة التي تتحكم في تشغيل خطوط التحميل بمعلمات تيار متغيرة ؛
- منتجات عالمية تعمل في سلاسل مختلفة.
تتميز الأجهزة الأولى بالتحكم المستمر في الجهد بما لا يزيد عن 32 فولت. إن ممثلي الوظيفتين المتبقيتين قادران على تبديل الإمكانات الكبيرة (حتى عشرات الكيلوفولت).
مزايا TTR
تتضمن مزايا التتابع ما يلي:
- القدرة على تبديل الأحمال القوية نسبيًا ؛
- سرعة عالية؛
- العمل في ظروف العزل الجلفاني ؛
- القدرة على تحمل الأحمال الزائدة قصيرة الأجل.
لا يمكن لعينة واحدة من المنتجات الميكانيكية أو الكهروميكانيكية التنافس مع المفاتيح الإلكترونية. لذلك ، حلت الهياكل الجديدة القائمة على أشباه الموصلات محل العينات الميكانيكية القديمة تمامًا.
تسمح الخصائص التشغيلية الفريدة لنظام TTR باستخدامها دون أي قيود مع زيادة وقت الاستجابة. كل هذه المزايا لهذه الأجهزة هي سبب ممتاز لمحاولة تجميع تتابع الحالة الصلبة بيديك. تشمل عيوب هذه المنتجات الحاجة إلى طاقة إضافية ، بالإضافة إلى الحاجة إلى إزالة الحرارة الزائدة المتولدة عند العمل بأحمال قوية.
افعلها بنفسك
لجعل التتابع الحالي بيديك ، تحتاج إلى تخزين عدد من المكونات الإلكترونية التي تشكل أساس تبديل الدوائر. أيضا ، سوف تكون هناك حاجة إلى مواد خاصة يتم من خلالها صنع جسم التتابع محلي الصنع.
العناصر الإلكترونية
عادة ما تستخدم الأجزاء الشائعة التالية كمكونات إلكترونية تستخدم في التصنيع المستقل لأبسط عينة TTR:
- optocoupler MOS3083 ؛
- Triac VT139-800 ؛
- سلسلة الترانزستور ثنائي القطب KT209 ؛
- مجموعة من المقاومات ، بالإضافة إلى صمام ثنائي زينر و LED ، والذي يعمل كمؤشر على تشغيل التتابع.
العناصر الإلكترونية المدرجة ملحومة بطريقة مفصلية حسب المخطط الوارد في المصادر. إلى جانب المكونات الأخرى ، يحتوي على ترانزستور رئيسي ، والذي يوفر نبضات مستقرة إلى الصمام الثنائي للتحكم في زوج optocoupler.
يتم تثبيت لحظة التغذية بواسطة عنصر LED ، والذي يتيح استخدامه في دائرة المحرك التحكم البصري.
تحت تأثير هذه النبضات ، يحدث انطلاق فوري لثلاثي أشباه الموصلات المتصلة بدائرة مبدلة. إن استخدام زوج optocoupler في مثل هذه الدائرة يجعل من الممكن التحكم في الإمكانات الثابتة من 5 إلى 24 فولت.
من الضروري وجود سلسلة حدودية من المقاوم ذي الصمام الثنائي الزينر لتقليل سعة التيار المتدفق من خلال LED وعنصر التحكم إلى أدنى قيمة. يسمح لك حل الدائرة هذا بإطالة عمر معظم العناصر المستخدمة في بناء الدائرة.
تصميم العلبة (حشوة مركبة)
لتصنيع جسم المنتج الجاهز ، أولاً وقبل كل شيء ، ستكون هناك حاجة إلى لوحة من الألمنيوم بسماكة 3-5 مم ، وستكون بمثابة أساس للتجميع الإلكتروني. يتم اختيار الأبعاد بشكل عشوائي ، شريطة أن تضمن تبديد الحرارة بشكل جيد في البيئة. شرط آخر لهذا الجزء هو سطح معالج جيدًا ، أملس تمامًا ، مصقول بأداة خاصة أو مصقول بورق صنفرة إلى اللمعان.
في الخطوة التالية من تحضير العلبة ، تم تجهيز اللوحة المختارة كقاعدة بإطار من شريط من الورق المقوى ملتصق حول المحيط. والنتيجة هي صندوق صغير مصمم لاستيعاب الدائرة الإلكترونية التي تم تجميعها مسبقًا. استنادًا إلى مكوناته ، يتم ربط التيرست فقط بشكل صارم ، ويتم الاحتفاظ بجميع العناصر الأخرى داخل العلبة بسبب اتصالاتها الخاصة.
للاتصال بالحمل وإمدادات الطاقة ، يتم إخراج الموصلات المقابلة إلى خارج الصندوق.
في المستقبل ، يتم توفير مثبتات موثوقة للتجميع بأكمله بواسطة مركب سائل يصب في الصندوق ، يتم تحضيره مسبقًا في حاوية مناسبة. بعد أن يتماسك ، سيتم الحصول على هيكل متآلف ، لا يقل عن أفضل التصاميم الصناعية من حيث الحماية ضد الاهتزازات والتأثيرات الأخرى. عيبه الوحيد هو عدم القدرة على التفكيك لغرض الإصلاح اللاحق للدائرة.
أصناف من TTR
عند تجميع دوائر ترحيل الحالة الصلبة DIY ، يجب أن يوضع في الاعتبار أنه يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المكونات لهذه الأغراض. لا شيء يمنع الشخص الذي تولى العمل من اختيار الترانزستورات ذات التأثير الميداني الحديثة ، على سبيل المثال ، والتي تتميز بالسرعة العالية وانخفاض استهلاك الطاقة. تتم إدارة هذه العناصر فقط من خلال الإمكانات ، مما يوفر القدرة على تبديل المستهلكين الأقوياء بما فيه الكفاية. الهياكل الميدانية مثل MOSFETs قادرة على تبديل دوائر الحمل بطاقة تصل إلى عشرات كيلوواط.
للتصنيع الذاتي لمرحل الحالة الصلبة ، يُسمح باختيار هياكل أشباه الموصلات الأخرى التي يمكنها التحكم في دوائر الطاقة: الثايرستور ، على سبيل المثال ، أو الترانزستورات ثنائية القطب. الشيء الرئيسي هو أنها تتوافق مع متطلبات وظائف هذه الدائرة ومعلمات التشغيل للعناصر المدرجة في هيكلها. كل شيء آخر يعتمد على جاهزية واهتمام المؤدي.
