Els antics relés mecànics es caracteritzen per dos inconvenients: baixa velocitat i limitat recurs en el nombre de commutacions permeses. Els interruptors electrònics que els van substituir (un altre nom és un transistor d’estat sòlid o relé triac) queden completament desproveïts d’aquestes mancances, que van atraure l’atenció d’experts en electrònica. L’absència de peces mecàniques, així com la senzillesa del circuit faciliten el muntatge a casa. La familiarització amb la tasca ajudarà a familiaritzar-se amb les funcions del dispositiu i el principi de funcionament d'aquests elements.
Què són els relés d’estat sòlid i la seva classificació
Els relés d’estat sòlid (o TTRs) són dispositius electrònics amb una estructura que no conté components mecànics. El principi del seu funcionament es basa en les característiques de les juntes de semiconductors, caracteritzades per una alta velocitat de commutació i seguretat dels camps físics.
La commutació de relés d’estat sòlid es basa en el principi d’actuació d’una clau electrònica.
Els components electrònics utilitzats habitualment com transistors, díodes o tiristors s’utilitzen tradicionalment com a elements clau en aquests productes. Depenent de les estructures utilitzades en la seva fabricació, els TTR es divideixen en dispositius construïts en base a un dels elements enumerats (relés en triacs, per exemple).
D’acord amb els modes de funcionament i el tipus de tensions de commutació, les mostres de relés d’estat sòlid fabricats a partir de semiconductors es divideixen en els grups següents:
- Dispositius de commutació continu;
- dispositius que controlen el funcionament de les línies de càrrega amb paràmetres de corrent variable;
- productes universals que operen en diverses cadenes.
Els primers dispositius es caracteritzen per un control de tensió constant de no més de 32 volts. Els representants de les dues posicions restants són capaços de canviar potencials significatius (fins a desenes de kilovolts).
Avantatges del TTR
Els avantatges del relé inclouen:
- la capacitat de canviar càrregues relativament potents;
- alta velocitat;
- treballar en condicions d’aïllament galvànic;
- capacitat de suportar sobrecàrregues a curt termini.
Ni una sola mostra de productes mecànics o electromecànics no és capaç de competir amb els interruptors electrònics. Per tant, les noves estructures basades en semiconductors substituïren completament les mostres mecàniques antigues.
Les característiques operatives úniques del TTR permeten utilitzar-les sense restriccions i augmentar el temps de resposta. Tots aquests avantatges d’aquests dispositius són un motiu excel·lent per intentar muntar un relé d’estat sòlid amb les teves pròpies mans. Els desavantatges d’aquests productes inclouen la necessitat d’energia addicional, així com la necessitat d’eliminar l’excés de calor generat quan es treballa amb càrregues potents.
Fes-ho tu
Per crear un relé actual amb les vostres pròpies mans, heu de proveir-vos de diversos components electrònics que constitueixen la base dels circuits de commutació. També es requeriran materials especials a partir dels quals es farà el cos d’un relé casolà.
Elements electrònics
Les parts comunes següents s'utilitzen generalment com a components electrònics utilitzats en la fabricació independent de la mostra de TTR més senzilla:
- optòpia MOS3083;
- Triac VT139-800;
- transistor bipolar sèrie KT209;
- un conjunt de resistències, a més d’un díode zener i un LED, que serveix d’indicador del funcionament del relé.
Els elements electrònics llistats es solden de forma articulada segons l'esquema indicat a les fonts. Juntament amb altres components, conté un transistor clau, que subministra polsos estabilitzats al díode de control del parell d'optocoppiador.
El moment d’alimentació està fixat per un element LED, l’ús del qual en el circuit actuador permet el control visual.
Sota la influència d’aquests polsos, es produeix un tret instantani d’un triac de semiconductor connectat a un circuit commutat. L’ús d’un parell d’optopups en un circuit així permet controlar potencials constants de 5 a 24 volts.
Una cadena límit d'una resistència amb un díode zener és necessària per reduir l'amplitud del corrent que circula pel LED i l'element de control a un valor mínim. Una solució d'aquest circuit permet ampliar la vida de la majoria dels elements utilitzats en la construcció del circuit.
Disseny de carcassa (rebliment de compost)
Per a la fabricació del cos del producte prefabricat, primer caldrà una placa d’alumini amb un gruix de 3-5 mm, que servirà de base per al muntatge electrònic. Les dimensions es trien arbitràriament, sempre que garanteixin una bona dissipació de la calor a l’entorn. Un altre requisit per a aquesta part és una superfície ben processada, absolutament llisa, polida amb una eina especial o polida amb una paperera de brillantor.
Al següent pas de preparar el cas, la placa seleccionada com a base està equipada amb una sanefa a partir d’una franja de cartró enganxada al voltant del perímetre. El resultat és una caixa petita dissenyada per allotjar el circuit electrònic prèviament muntat. Segons els seus components, només es fixa rígidament un triac, tots els altres elements es mantenen dins del recinte a causa de les seves pròpies connexions.
Per connectar-se a la càrrega i l’alimentació elèctrica, els conductors corresponents s’emeten a l’exterior de la caixa.
En el futur, els fixadors fiables de tot el conjunt són proporcionats per un compost líquid abocat a la caixa, preparat amb antelació en un recipient adequat. Després d’endurir-se, s’obtindrà una estructura monolítica que no és inferior als millors dissenys industrials pel que fa a la protecció contra vibracions i altres influències. El seu únic inconvenient és la incapacitat de desmuntar per a la posterior reparació del circuit.
Varietats de TTR
A l’hora de muntar circuits de relé d’estat sòlid DIY, s’ha de tenir en compte que es poden utilitzar diversos components per a aquests propòsits. Res no impedeix que una persona que hagi ocupat el treball escollís transistors d'efecte de camp moderns, per exemple, que es distingeixen per una alta velocitat i un baix consum d'energia. Aquests elements només són gestionats per potencials, proporcionant la possibilitat de canviar de consumidors prou potents. Les estructures de camp com els MOSFETs són capaços de canviar circuits de càrrega amb una potència que arriba a desenes de kW.
Per a l’auto-fabricació d’un relé d’estat sòlid, es permet seleccionar altres estructures de semiconductor que puguin controlar circuits de potència: tiristors, per exemple, o transistors bipolars. El més important és que compleixen els requisits per a la funcionalitat d’aquest circuit i els paràmetres de funcionament dels elements inclosos en la seva estructura. La resta depèn de la preparació i l'atenció de l'intèrpret.
