Stará mechanická relé se vyznačují dvěma nevýhodami - nízkou rychlostí a omezeným zdrojem počtu povolených přepínačů. Elektronické spínače, které je nahradily (jiné jméno je polovodičový tranzistor nebo triakové relé), tyto nedostatky zcela postrádají, což přitahovalo pozornost odborníků z oblasti elektroniky. Nepřítomnost mechanických částí a jednoduchost obvodu usnadňují jejich montáž doma. Seznámení s úkolem pomůže seznámit se s vlastnostmi zařízení a zásadou fungování těchto prvků.
Co jsou polovodičová relé a jejich klasifikace
Polovodičová relé (nebo TTR) jsou elektronická zařízení se strukturou, která neobsahuje mechanické součásti. Princip jejich činnosti je založen na vlastnostech práce polovodičových křižovatek, které se vyznačují vysokou spínací rychlostí a ochranou před fyzickými poli.
Spínání polovodičových relé je založeno na principu spouštění elektronického klíče.
Jako klíčové prvky v těchto produktech se tradičně používají běžně používané elektronické součásti, jako jsou tranzistory, diody nebo tyristory. V závislosti na struktuře použité při jejich výrobě se TTR dělí na zařízení postavená na základě jednoho z uvedených prvků (například relé na triacích).
Podle provozních režimů a typu spínacích napětí jsou vzorky polovodičových relé vyráběných na bázi polovodičů rozděleny do následujících skupin:
- DC spínací zařízení;
- zařízení, která řídí provoz zátěžových vedení s proměnnými parametry proudu;
- univerzální produkty pracující v různých řetězcích.
První zařízení se vyznačují řízením konstantního napětí nejvýše 32 voltů. Zástupci dvou zbývajících pozic jsou schopni přepínat významné potenciály (až do desítek kilovoltů).
Výhody TTR
Mezi výhody relé patří:
- schopnost přepínat relativně silné zátěže;
- vysoká rychlost;
- práce v podmínkách galvanické izolace;
- schopnost odolat krátkodobému přetížení.
Ani jeden vzorek mechanických nebo elektromechanických výrobků není schopen konkurovat elektronickým spínačům. Nové struktury založené na polovodičích proto zcela nahradily staré mechanické vzorky.
Jedinečné provozní vlastnosti TTR umožňují jejich použití bez jakýchkoli omezení při prodloužení doby odezvy. Všechny tyto výhody těchto zařízení jsou vynikajícím důvodem k pokusu sestavit polovodičové relé vlastními rukama. Nevýhody těchto produktů zahrnují potřebu další energie, jakož i potřebu odstranit přebytečné teplo vytvářené při práci s výkonnými zátěžemi.
Udělej si sám
Chcete-li vytvořit proudové relé vlastními rukama, musíte zásobit řadu elektronických součástek, které tvoří základ spínacích obvodů. Rovněž budou vyžadovány speciální materiály, z nichž bude vyrobeno tělo domácího relé.
Elektronické prvky
Následující elektronické součásti se obvykle používají jako elektronické komponenty používané při nezávislé výrobě nejjednoduššího vzorku TTR:
- optočlen MOS3083;
- Triac VT139-800;
- bipolární tranzistor řady KT209;
- sada rezistorů, stejně jako zenerova dioda a LED, která slouží jako indikátor činnosti relé.
Uvedené elektronické prvky jsou pájeny kloubovým způsobem podle schématu uvedeného ve zdrojích. Spolu s dalšími komponenty obsahuje klíčový tranzistor, který dodává stabilizované impulzy do řídicí diody páru optočlenů.
Moment posuvu je fixován LED prvkem, jehož použití v ovládacím obvodu umožňuje vizuální ovládání.
Pod vlivem těchto pulzů dochází k okamžitému vypnutí polovodičového triaku připojeného ke spínanému obvodu. Použití páru optočlenu v takovém obvodu umožňuje řídit konstantní potenciál od 5 do 24 voltů.
Hraniční řetězec rezistoru se zenerovou diodou je nezbytný ke snížení amplitudy proudu protékajícího LED a ovládacím prvkem na minimální hodnotu. Takové řešení obvodu vám umožní prodloužit životnost většiny prvků použitých při konstrukci obvodu.
Provedení pouzdra (složené plnění)
Pro výrobu prefabrikovaného pouzdra bude nejprve vyžadována hliníková deska o tloušťce 3 až 5 mm, která bude sloužit jako základ pro elektronickou montáž. Rozměry jsou voleny libovolně za předpokladu, že zaručují dobrý odvod tepla v prostředí. Dalším požadavkem na tuto část je dobře zpracovaný, absolutně hladký povrch, leštěný speciálním nástrojem nebo leštěný brusným papírem na lesk.
V dalším kroku přípravy pouzdra je deska vybraná jako základna opatřena okrajem z proužku lepenky přilepeného po obvodu. Výsledkem je malá skříňka určená k uložení dříve sestaveného elektronického obvodu. Na základě jeho komponent je pevně připevněn pouze triak, všechny ostatní prvky jsou drženy uvnitř krytu kvůli jejich vlastním připojením.
Pro připojení k zátěži a napájení jsou odpovídající vodiče vyvedeny na vnější stranu krabice.
V budoucnu jsou spolehlivé upevňovací prvky celé sestavy zajištěny kapalnou směsí nalitou do krabice předem připravenou ve vhodné nádobě. Po ztuhnutí se získá monolitická struktura, která není z hlediska ochrany před vibracemi a jinými vlivy horší než nejlepší průmyslové vzory. Jeho jedinou nevýhodou je neschopnost rozebrat za účelem následné opravy obvodu.
Odrůdy TTR
Při montáži reléových obvodů pro domácí kutily je třeba mít na paměti, že pro tyto účely lze použít různé komponenty. Nic nebrání osobě, která nastoupila do práce, zvolit například moderní tranzistory s efektem pole, které se vyznačují vysokou rychlostí a nízkou spotřebou energie. Tyto prvky jsou řízeny pouze potenciály, což poskytuje možnost změnit dostatečně silné zákazníky. Polní struktury, jako jsou MOSFET, jsou schopné spínat obvody zátěže s výkonem dosahujícím desítky kW.
Pro vlastní výrobu polovodičového relé je povoleno zvolit jiné polovodičové struktury, které mohou řídit výkonové obvody: například tyristory nebo bipolární tranzistory. Hlavní věc je, že splňují požadavky na funkčnost tohoto obvodu a provozní parametry prvků obsažených v jeho struktuře. Vše ostatní závisí na připravenosti a pozornosti účinkujícího.
