Alte mechanische Relais zeichnen sich durch zwei Nachteile aus: niedrige Geschwindigkeit und begrenzte Ressourcen bei der Anzahl der zulässigen Schaltvorgänge. Die elektronischen Schalter, die sie ersetzten (ein anderer Name ist ein Halbleitertransistor oder ein Triac-Relais), weisen keine Mängel auf, die die Aufmerksamkeit von Elektronikexperten auf sich gezogen haben. Das Fehlen mechanischer Teile sowie die Einfachheit der Schaltung erleichtern die Montage zu Hause. Wenn Sie sich mit der Aufgabe vertraut machen, können Sie sich mit den Funktionen des Geräts und dem Funktionsprinzip dieser Elemente vertraut machen.
Was sind Halbleiterrelais und ihre Klassifizierung?
Halbleiterrelais (oder TTRs) sind elektronische Geräte mit einer Struktur, die keine mechanischen Komponenten enthält. Das Prinzip ihrer Funktionsweise basiert auf den Merkmalen der Arbeit von Halbleiterübergängen, die durch hohe Schaltgeschwindigkeit und Sicherheit vor physikalischen Feldern gekennzeichnet sind.
Das Schalten von Halbleiterrelais basiert auf dem Prinzip des Auslösens eines elektronischen Schlüssels.
Üblicherweise verwendete elektronische Komponenten wie Transistoren, Dioden oder Thyristoren werden traditionell als Schlüsselelemente in diesen Produkten verwendet. Abhängig von den bei ihrer Herstellung verwendeten Strukturen werden die TTRs in Geräte unterteilt, die auf der Grundlage eines der aufgelisteten Elemente (z. B. Relais für Triacs) gebaut wurden.
Entsprechend den Betriebsarten und der Art der Schaltspannungen werden Proben von Halbleiterrelais, die auf der Basis von Halbleitern hergestellt wurden, in die folgenden Gruppen unterteilt:
- DC-Schaltgeräte;
- Geräte, die den Betrieb von Lastleitungen mit variablen Stromparametern steuern;
- Universalprodukte, die in verschiedenen Ketten arbeiten.
Die ersten Geräte zeichnen sich durch eine konstante Spannungsregelung von nicht mehr als 32 Volt aus. Vertreter der beiden verbleibenden Positionen können signifikante Potentiale (bis zu zehn Kilovolt) umschalten.
Vorteile von TTR
Die Vorteile des Relais umfassen:
- die Fähigkeit, relativ starke Lasten zu schalten;
- schnelle Geschwindigkeit;
- Arbeiten unter den Bedingungen der galvanischen Trennung;
- Fähigkeit, kurzfristigen Überlastungen standzuhalten.
Keine einzige Probe mechanischer oder elektromechanischer Produkte kann mit elektronischen Schaltern konkurrieren. Neue Strukturen auf Halbleiterbasis ersetzten daher alte mechanische Proben vollständig.
Die einzigartigen Betriebseigenschaften des TTR ermöglichen eine uneingeschränkte Verwendung bei gleichzeitiger Verlängerung der Reaktionszeit. All diese Vorteile dieser Geräte sind ein hervorragender Grund, ein Halbleiterrelais mit eigenen Händen zusammenzubauen. Zu den Nachteilen dieser Produkte gehört der Bedarf an zusätzlicher Leistung sowie die Notwendigkeit, überschüssige Wärme, die während der Arbeit mit starken Lasten erzeugt wird, abzuführen.
Mach es selbst
Um ein Stromrelais mit Ihren eigenen Händen herzustellen, müssen Sie sich mit einer Reihe elektronischer Komponenten eindecken, die die Grundlage für Schaltkreise bilden. Außerdem werden spezielle Materialien benötigt, aus denen der Körper eines selbstgebauten Relais hergestellt wird.
Elektronische Elemente
Die folgenden gemeinsamen Teile werden normalerweise als elektronische Komponenten verwendet, die bei der unabhängigen Herstellung der einfachsten TTR-Probe verwendet werden:
- Optokoppler MOS3083;
- Triac VT139-800;
- Bipolartransistorserie KT209;
- ein Satz von Widerständen sowie eine Zenerdiode und eine LED, die als Anzeige für den Betrieb des Relais dienen.
Die aufgeführten elektronischen Elemente werden gemäß dem in den Quellen angegebenen Schema klappbar verlötet. Zusammen mit anderen Komponenten enthält es einen Schlüsseltransistor, der der Steuerdiode des Optokopplerpaars stabilisierte Impulse liefert.
Das Vorschubmoment wird durch ein LED-Element festgelegt, dessen Verwendung im Stellgliedkreis eine visuelle Steuerung ermöglicht.
Unter dem Einfluss dieser Impulse tritt eine sofortige Auslösung eines in der Schaltschaltung enthaltenen Halbleitertriacs auf. Die Verwendung eines Optokopplerpaars in einer solchen Schaltung ermöglicht es, konstante Potentiale von 5 bis 24 Volt zu steuern.
Eine Grenzkette eines Widerstands mit einer Zenerdiode ist erforderlich, um die Amplitude des durch die LED und das Steuerelement fließenden Stroms auf einen minimalen Wert zu reduzieren. Mit einer solchen Schaltungslösung können Sie die Lebensdauer der meisten Elemente verlängern, die beim Aufbau der Schaltung verwendet werden.
Gehäusedesign (Compound-Füllung)
Für die Herstellung des Körpers des vorgefertigten Produkts wird zunächst eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 3 bis 5 mm benötigt, die als Grundlage für die elektronische Montage dient. Die Abmessungen werden willkürlich gewählt, sofern sie eine gute Wärmeableitung in der Umgebung gewährleisten. Eine weitere Anforderung für dieses Teil ist eine gut bearbeitete, absolut glatte Oberfläche, die mit einem Spezialwerkzeug poliert oder mit einem Schleifpapier auf Glanz poliert wurde.
Im nächsten Schritt der Vorbereitung des Gehäuses wird die als Basis ausgewählte Platte mit einem Rand aus einem Pappstreifen ausgestattet, der um den Umfang geklebt ist. Das Ergebnis ist eine kleine Box, die für die zuvor zusammengebaute elektronische Schaltung ausgelegt ist. Aufgrund seiner Komponenten ist nur ein Triac fest angebracht, alle anderen Elemente werden aufgrund ihrer eigenen Verbindungen im Gehäuse gehalten.
Für den Anschluss an die Last und die Stromversorgung werden die entsprechenden Leiter an der Außenseite der Box ausgegeben.
Zukünftige zuverlässige Befestigungselemente für die gesamte Baugruppe werden durch eine flüssige Verbindung bereitgestellt, die in die Box gegossen und im Voraus in einem geeigneten Behälter hergestellt wird. Nach dem Aushärten wird eine monolithische Struktur erhalten, die hinsichtlich des Schutzes vor Vibrationen und anderen Einflüssen den besten Industriedesigns nicht unterlegen ist. Der einzige Nachteil ist die Unfähigkeit, zum Zwecke der anschließenden Reparatur der Schaltung zu zerlegen.
Sorten von TTR
Bei der Montage von DIY-Halbleiterrelaisschaltungen sollte berücksichtigt werden, dass für diese Zwecke eine Vielzahl von Komponenten verwendet werden können. Nichts hindert eine Person, die ihre Arbeit aufgenommen hat, daran, beispielsweise moderne Feldeffekttransistoren zu wählen, die sich durch hohe Geschwindigkeit und geringen Stromverbrauch auszeichnen. Diese Elemente werden nur von Potenzialen verwaltet und bieten die Möglichkeit, ausreichend leistungsfähige Verbraucher zu wechseln. Feldstrukturen wie MOSFETs können Lastkreise mit einer Leistung von mehreren zehn kW schalten.
Für die Selbstherstellung eines Halbleiterrelais können andere Halbleiterstrukturen ausgewählt werden, die Leistungsschaltungen steuern können: beispielsweise Thyristoren oder Bipolartransistoren. Die Hauptsache ist, dass sie den Anforderungen an die Funktionalität dieser Schaltung und den Betriebsparametern der in ihrer Struktur enthaltenen Elemente entsprechen. Alles andere hängt von der Bereitschaft und Aufmerksamkeit des Darstellers ab.
