Τα παλιά μηχανικά ρελέ χαρακτηρίζονται από δύο μειονεκτήματα - χαμηλή ταχύτητα και περιορισμένο πόρο στον αριθμό της επιτρεπόμενης εναλλαγής. Οι ηλεκτρονικοί διακόπτες που τους αντικατέστησαν (ένα άλλο όνομα είναι ένα τρανζίστορ στερεάς κατάστασης ή ένα ρελέ triac) στερούνται εντελώς από αυτές τις ελλείψεις, οι οποίες προσέλκυσαν την προσοχή των ειδικών ηλεκτρονικών. Η απουσία μηχανικών εξαρτημάτων, καθώς και η απλότητα του κυκλώματος διευκολύνουν τη συναρμολόγηση τους στο σπίτι. Η εξοικείωση με την εργασία θα βοηθήσει στην εξοικείωση με τα χαρακτηριστικά της συσκευής και την αρχή της λειτουργίας αυτών των στοιχείων.
Τι είναι τα ρελέ στερεάς κατάστασης και η ταξινόμησή τους
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης (ή TTR) είναι ηλεκτρονικές συσκευές με δομή που δεν περιέχει μηχανικά εξαρτήματα. Η αρχή της λειτουργίας τους βασίζεται στα χαρακτηριστικά της εργασίας των ημιαγωγών, οι οποίες διακρίνονται από την υψηλή ταχύτητα μεταγωγής και την προστασία από τα φυσικά πεδία.
Η εναλλαγή ρελέ στερεάς κατάστασης βασίζεται στην αρχή της λειτουργίας ηλεκτρονικού κλειδιού.
Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται συνήθως, όπως τρανζίστορ, δίοδοι ή θυρίστορ, χρησιμοποιούνται παραδοσιακά ως βασικά στοιχεία σε αυτά τα προϊόντα. Ανάλογα με τις δομές που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τους, τα TTR χωρίζονται σε συσκευές που κατασκευάζονται βάσει ενός από τα αναφερόμενα στοιχεία (για παράδειγμα ρελέ σε triacs).
Σύμφωνα με τους τρόπους λειτουργίας και τον τύπο τάσης μεταγωγής, δείγματα ρελέ στερεάς κατάστασης που κατασκευάζονται βάσει ημιαγωγών χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:
- Συσκευές εναλλαγής DC;
- συσκευές που ελέγχουν τη λειτουργία γραμμών φόρτωσης με μεταβλητές τρέχουσες παραμέτρους ·
- καθολικά προϊόντα που λειτουργούν σε διάφορες αλυσίδες.
Οι πρώτες συσκευές χαρακτηρίζονται από σταθερό έλεγχο τάσης όχι περισσότερο από 32 βολτ. Οι εκπρόσωποι των δύο υπολειπόμενων θέσεων μπορούν να αλλάξουν σημαντικά δυναμικά (έως και δεκάδες κιλοβάτ).
Πλεονεκτήματα του TTR
Τα πλεονεκτήματα του ρελέ περιλαμβάνουν:
- την ικανότητα εναλλαγής σχετικά ισχυρών φορτίων ·
- υψηλή ταχύτητα;
- Εργασία στις συνθήκες της γαλβανικής απομόνωσης.
- ικανότητα αντοχής στις βραχυπρόθεσμες υπερφορτώσεις.
Κανένα δείγμα μηχανικών ή ηλεκτρομηχανικών προϊόντων δεν μπορεί να ανταγωνιστεί ηλεκτρονικούς διακόπτες. Επομένως, νέες δομές που βασίζονται σε ημιαγωγούς αντικατέστησαν πλήρως τα παλιά μηχανικά δείγματα.
Τα μοναδικά λειτουργικά χαρακτηριστικά του TTR τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται χωρίς περιορισμούς αυξάνοντας παράλληλα τον χρόνο απόκρισης. Όλα αυτά τα πλεονεκτήματα αυτών των συσκευών είναι ένας εξαιρετικός λόγος για να προσπαθήσετε να συναρμολογήσετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης με τα χέρια σας. Τα μειονεκτήματα αυτών των προϊόντων περιλαμβάνουν την ανάγκη για πρόσθετη ισχύ, καθώς και την ανάγκη απομάκρυνσης της υπερβολικής θερμότητας που παράγεται κατά τη διάρκεια εργασιών με ισχυρά φορτία.
Κάντο μόνος σου
Για να δημιουργήσετε ένα τρέχον ρελέ με τα χέρια σας, πρέπει να αποθηκεύσετε πολλά ηλεκτρονικά εξαρτήματα που αποτελούν τη βάση των κυκλωμάτων εναλλαγής. Επίσης, θα απαιτηθούν ειδικά υλικά από τα οποία θα κατασκευαστεί το σώμα ενός σπιτικού ρελέ.
Ηλεκτρονικά στοιχεία
Τα ακόλουθα κοινά ανταλλακτικά χρησιμοποιούνται συνήθως ως ηλεκτρονικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στην ανεξάρτητη κατασκευή του απλούστερου δείγματος TTR:
- οπτικό ζεύγος MOS3083;
- Triac VT139-800;
- διπολική τρανζίστορ σειρά KT209;
- ένα σετ αντιστάσεων, καθώς και μια δίοδο zener και ένα LED, το οποίο χρησιμεύει ως ένδειξη της λειτουργίας του ρελέ.
Τα αναφερόμενα ηλεκτρονικά στοιχεία συγκολλούνται με αρθρωτό τρόπο σύμφωνα με το σχήμα που δίνεται στις πηγές. Μαζί με άλλα συστατικά, περιέχει ένα τρανζίστορ κλειδιού, το οποίο παρέχει σταθεροποιημένους παλμούς στη δίοδο ελέγχου του ζεύγους οπτικοζεύκτη.
Η ροή τροφοδοσίας καθορίζεται από ένα στοιχείο LED, η χρήση του οποίου στο κύκλωμα ενεργοποιητή επιτρέπει οπτικό έλεγχο.
Υπό την επίδραση αυτών των παλμών, συμβαίνει μια στιγμιαία διακοπή ενός ημιαγωγού triac συνδεδεμένου με ένα κύκλωμα μεταγωγής. Η χρήση ενός ζεύγους οπτικοζεύκτη σε ένα τέτοιο κύκλωμα επιτρέπει τον έλεγχο σταθερών δυνατοτήτων από 5 έως 24 βολτ.
Μια οριακή αλυσίδα μιας αντίστασης με δίοδο zener είναι απαραίτητη για τη μείωση του πλάτους του ρεύματος που ρέει μέσω του LED και του στοιχείου ελέγχου σε μια ελάχιστη τιμή. Μια τέτοια λύση κυκλώματος σάς επιτρέπει να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής των περισσότερων στοιχείων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του κυκλώματος.
Σχεδιασμός θήκης (σύνθετη πλήρωση)
Για την κατασκευή του αμαξώματος του προκατασκευασμένου προϊόντος, πρώτα απ 'όλα, θα χρειαστεί μια πλάκα αλουμινίου πάχους 3-5 mm, θα χρησιμεύσει ως βάση για την ηλεκτρονική συναρμολόγηση. Οι διαστάσεις επιλέγονται αυθαίρετα, υπό την προϋπόθεση ότι εγγυώνται καλή απορρόφηση θερμότητας στο περιβάλλον. Μια άλλη απαίτηση για αυτό το μέρος είναι μια καλά επεξεργασμένη, απολύτως λεία επιφάνεια, γυαλισμένη με ειδικό εργαλείο ή γυαλισμένη με γυαλόχαρτο μέχρι να λάμψει.
Στο επόμενο βήμα προετοιμασίας της θήκης, η πλάκα που επιλέχθηκε ως βάση είναι εφοδιασμένη με ένα περίγραμμα από μια λωρίδα από χαρτόνι κολλημένο γύρω από την περίμετρο. Το αποτέλεσμα είναι ένα μικρό κουτί σχεδιασμένο για να φιλοξενεί το προηγουμένως συναρμολογημένο ηλεκτρονικό κύκλωμα. Με βάση τα συστατικά του, μόνο ένα τριακ συνδέεται άκαμπτα, όλα τα άλλα στοιχεία συγκρατούνται μέσα στο περίβλημα λόγω των δικών τους συνδέσεων.
Για να συνδεθείτε στο φορτίο και την τροφοδοσία, οι αντίστοιχοι αγωγοί εξάγονται στο εξωτερικό του κουτιού.
Στο μέλλον, αξιόπιστοι συνδετήρες ολόκληρης της διάταξης παρέχονται από μια υγρή ένωση που χύνεται μέσα στο κουτί, που προετοιμάζεται εκ των προτέρων σε ένα κατάλληλο δοχείο. Αφού σκληρυνθεί, θα επιτευχθεί μια μονολιθική δομή, η οποία δεν είναι κατώτερη από τα καλύτερα βιομηχανικά σχέδια όσον αφορά την προστασία από δονήσεις και άλλες επιρροές. Το μόνο μειονέκτημά του είναι η αδυναμία αποσυναρμολόγησης με σκοπό την επακόλουθη επισκευή του κυκλώματος.
Ποικιλίες TTR
Κατά τη συναρμολόγηση κυκλωμάτων ρελέ στερεάς κατάστασης DIY, θα πρέπει να έχετε υπόψη σας ότι μια ποικιλία εξαρτημάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτούς τους σκοπούς. Τίποτα δεν εμποδίζει ένα άτομο που έχει αναλάβει την εργασία να επιλέξει σύγχρονα τρανζίστορ εφέ πεδίου, για παράδειγμα, τα οποία διακρίνονται από την υψηλή ταχύτητα και τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Τα στοιχεία αυτά διαχειρίζονται μόνο οι δυνατότητες, παρέχοντας τη δυνατότητα εναλλαγής αρκετά ισχυρών καταναλωτών. Οι δομές πεδίου όπως τα MOSFET είναι ικανά να αλλάζουν κυκλώματα φορτίου με ισχύ που φτάνει δεκάδες kW.
Για αυτο-κατασκευή ενός ρελέ στερεάς κατάστασης, επιτρέπεται η επιλογή άλλων ημιαγωγών δομών που μπορούν να ελέγχουν κυκλώματα ισχύος: θυρίστορ, για παράδειγμα, ή διπολικά τρανζίστορ. Το κύριο πράγμα είναι ότι συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις για τη λειτουργικότητα αυτού του κυκλώματος και τις παραμέτρους λειτουργίας των στοιχείων που περιλαμβάνονται στη δομή του. Όλα τα υπόλοιπα εξαρτώνται από την ετοιμότητα και την προσοχή του ερμηνευτή.
