Старите механични релета се характеризират с два недостатъка - ниска скорост и ограничен ресурс в броя на допустимите комутации. Електронните превключватели, които ги заменят (друго име е солиден транзистор или триаково реле) са напълно лишени от тези недостатъци, които привлякоха вниманието на експертите по електроника. Липсата на механични части, както и простотата на веригата улесняват сглобяването им у дома. Запознаването със задачата ще помогне за запознаване с характеристиките на устройството и принципа на работа на тези елементи.
Какво представляват твърдотелни релета и тяхната класификация
Твърдотелните релета (или TTRs) са електронни устройства със структура, която не съдържа механични компоненти. Принципът на тяхната работа се основава на особеностите на работата на полупроводникови възли, които се отличават с висока скорост на превключване и защита от физически полета.
Превключването на твърдотелни релета се основава на принципа на работата на електронния ключ.
Често използваните електронни компоненти като транзистори, диоди или тиристори традиционно се използват като ключови елементи в тези продукти. В зависимост от структурите, използвани при производството им, TTR-ите се разделят на устройства, изградени на базата на един от изброените елементи (например релета на триаци).
В съответствие с режимите на работа и вида на комутационните напрежения, образци на твърдотелни релета, произведени на базата на полупроводници, се разделят на следните групи:
- DC комутационни устройства;
- устройства, които контролират работата на товарните линии с променливи параметри на тока;
- универсални продукти, работещи в различни вериги.
Първите устройства се характеризират с постоянен контрол на напрежението не повече от 32 волта. Представителите на двете останали позиции са способни да превключват значителни потенциали (до десетки киловолта).
Предимства на TTR
Предимствата на релето включват:
- възможност за превключване на сравнително мощни товари;
- висока скорост;
- работа в условията на галванична изолация;
- способност да издържат на краткотрайни претоварвания.
Нито една извадка от механични или електромеханични продукти не е в състояние да се конкурира с електронните превключватели. Следователно новите структури, базирани на полупроводници, изцяло замениха стари механични проби.
Уникалните експлоатационни характеристики на TTR позволяват използването им без ограничения, като същевременно увеличават времето за реакция. Всички тези предимства на тези устройства са отлична причина да се опитате да сглобите твърдо състояние реле със собствените си ръце. Недостатъците на тези продукти включват необходимостта от допълнителна мощност, както и необходимостта от отстраняване на излишната топлина, генерирана при работа с мощни товари.
Направи го сам
За да направите текущо реле със собствените си ръце, трябва да се запасите от редица електронни компоненти, които съставляват основата на комутационните вериги. Също така ще се изискват специални материали, от които ще бъде направено тялото на домашно реле.
Електронни елементи
Следните общи части обикновено се използват като електронни компоненти, използвани при независимото производство на най-простата TTR проба:
- оптрон MOS3083;
- Triac VT139-800;
- биполярен транзистор серия KT209;
- комплект резистори, както и ценеров диод и светодиод, който служи като индикатор за работата на релето.
Изброените електронни елементи се запояват шарнирно по схемата, посочена в източниците. Заедно с други компоненти, той съдържа ключов транзистор, който подава стабилизирани импулси към контролния диод на двойката оптрони.
Моментът на подаване е фиксиран от LED елемент, използването на който в задвижващата верига позволява визуален контрол.
Под въздействието на тези импулси се случва мигновено изключване на полупроводников триак, свързан с комутирана верига. Използването на двойка оптрони в такава верига позволява да се контролират постоянни потенциали от 5 до 24 волта.
Необходима е гранична верига на резистор с ценеров диод, за да се намали амплитудата на тока, преминаващ през светодиода и контролния елемент, до минимална стойност. Такова решение на веригата ви позволява да удължите живота на повечето елементи, използвани при изграждането на веригата.
Дизайн на калъфа (комбиниран пълнеж)
За производството на тялото на сглобяемия продукт, на първо място, ще е необходима алуминиева плоча с дебелина 3-5 мм, тя ще послужи като основа за електронен монтаж. Размерите се избират произволно, при условие че гарантират добро разсейване на топлината в околната среда. Друго изискване за тази част е добре обработената, абсолютно гладка повърхност, полирана със специален инструмент или полирана с шкурка до блясък.
На следващата стъпка на подготовката на случая, плочата, избрана за основа, е оборудвана с рамка от лента от картон, залепена около периметъра. Резултатът е малка кутия, предназначена да побере предварително сглобената електронна схема. Въз основа на неговите компоненти само триак е твърдо прикрепен, всички останали елементи се държат в заграждението поради техните собствени връзки.
За да се свържете към товара и захранването, съответните проводници се извеждат от външната страна на кутията.
В бъдеще надеждните крепежни елементи на целия монтаж се осигуряват от течно съединение, излято в кутията, подготвено предварително в подходящ контейнер. След като се втвърди, ще се получи монолитна структура, която не отстъпва на най-добрите индустриални дизайни по отношение на защита от вибрации и други влияния. Единственият му недостатък е невъзможността за разглобяване с цел последващ ремонт на веригата.
Сортове на TTR
Когато сглобявате DIY твърди релейни вериги, трябва да се има предвид, че за тези цели могат да се използват различни компоненти. Нищо не пречи на човек, който се е заел с работа, да избере например съвременни полеви транзистори, които се отличават с висока скорост и ниска консумация на енергия. Тези елементи се управляват само от потенциали, осигурявайки възможност за превключване на достатъчно мощни потребители. Полеви структури като MOSFET са способни да превключват товарни вериги с мощност, достигаща десетки кВт.
За самостоятелно производство на твърдо състояние реле е позволено да се избират други полупроводникови структури, които могат да управляват силови вериги: тиристори, например, или биполярни транзистори. Основното е, че те отговарят на изискванията за функционалността на тази схема и работните параметри на елементите, включени в нейната структура. Всичко останало зависи от подготвеността и внимателността на изпълнителя.
