I vecchi relè meccanici sono caratterizzati da due inconvenienti: bassa velocità e risorse limitate nel numero di commutazione consentita. Gli interruttori elettronici che li hanno sostituiti (un altro nome è un transistor a stato solido o relè triac) sono completamente privi di queste carenze, che hanno attirato l'attenzione degli esperti di elettronica. L'assenza di parti meccaniche e la semplicità del circuito ne facilitano il montaggio a casa. La familiarizzazione con l'attività aiuterà a familiarizzare con le caratteristiche del dispositivo e il principio di funzionamento di questi elementi.
Cosa sono i relè a stato solido e la loro classificazione
I relè a stato solido (o TTR) sono dispositivi elettronici con una struttura che non contiene componenti meccanici. Il principio del loro funzionamento si basa sulle caratteristiche del lavoro delle giunzioni a semiconduttore, che si distinguono per un'alta velocità di commutazione e protezione dai campi fisici.
La commutazione dei relè a stato solido si basa sul principio di attivazione di una chiave elettronica.
Componenti elettronici comunemente usati come transistor, diodi o tiristori sono tradizionalmente usati come elementi chiave in questi prodotti. A seconda delle strutture utilizzate nella loro fabbricazione, i TTR sono divisi in dispositivi costruiti sulla base di uno degli elementi elencati (ad esempio relè su triac).
In base alle modalità operative e al tipo di tensioni di commutazione, i campioni di relè a stato solido fabbricati sulla base di semiconduttori sono suddivisi nei seguenti gruppi:
- Dispositivi di commutazione CC;
- dispositivi che controllano il funzionamento delle linee di carico con parametri a corrente variabile;
- prodotti universali che operano in varie catene.
I primi dispositivi sono caratterizzati da un controllo di tensione costante non superiore a 32 volt. I rappresentanti delle due posizioni rimanenti sono in grado di scambiare potenziali significativi (fino a decine di kilovolt).
Vantaggi del TTR
I vantaggi del relè includono:
- la capacità di scambiare carichi relativamente potenti;
- alta velocità;
- lavorare in condizioni di isolamento galvanico;
- capacità di resistere a sovraccarichi a breve termine.
Non un singolo campione di prodotti meccanici o elettromeccanici è in grado di competere con gli interruttori elettronici. Pertanto, nuove strutture basate su semiconduttori hanno completamente sostituito i vecchi campioni meccanici.
Le caratteristiche operative uniche del TTR consentono di utilizzarle senza alcuna restrizione aumentando i tempi di risposta. Tutti questi vantaggi di questi dispositivi sono un'ottima ragione per provare a assemblare un relè a stato solido con le tue mani. Gli svantaggi di questi prodotti comprendono la necessità di potenza aggiuntiva, nonché la necessità di rimuovere il calore in eccesso generato quando si lavora con carichi potenti.
Fallo da solo
Per creare un relè di corrente con le proprie mani, è necessario fare scorta di un numero di componenti elettronici che costituiscono la base dei circuiti di commutazione. Inoltre, saranno richiesti materiali speciali da cui sarà realizzato il corpo di un relè fatto in casa.
Elementi elettronici
Le seguenti parti comuni vengono generalmente utilizzate come componenti elettronici utilizzati nella produzione indipendente del campione TTR più semplice:
- accoppiatore ottico MOS3083;
- Triac VT139-800;
- serie di transistor bipolari KT209;
- un set di resistori, nonché un diodo zener e un LED, che funge da indicatore del funzionamento del relè.
Gli elementi elettronici elencati sono saldati in modo incernierato secondo lo schema indicato nelle fonti. Insieme ad altri componenti, contiene un transistor chiave, che fornisce impulsi stabilizzati al diodo di controllo della coppia fotoaccoppiatore.
Il momento dell'alimentazione è fissato da un elemento LED, il cui utilizzo nel circuito dell'attuatore consente il controllo visivo.
Sotto l'influenza di questi impulsi, si verifica un intervento istantaneo di un triac a semiconduttore collegato a un circuito commutato. L'uso di una coppia accoppiatore ottico in tale circuito consente di controllare potenziali costanti da 5 a 24 volt.
È necessaria una catena di restrizione di un resistore con un diodo zener per ridurre l'ampiezza della corrente che fluisce attraverso il LED e l'elemento di controllo ad un valore minimo. Tale soluzione circuitale consente di prolungare la durata della maggior parte degli elementi utilizzati nella costruzione del circuito.
Design del caso (riempimento composto)
Per la produzione di un alloggiamento prefabbricato, prima di tutto, sarà necessaria una piastra in alluminio con uno spessore di 3-5 mm, che servirà da base per l'assemblaggio elettronico. Le dimensioni sono scelte in modo arbitrario, a condizione che garantiscano una buona dissipazione del calore nell'ambiente. Un altro requisito per questa parte è una superficie ben lavorata, assolutamente liscia, lucidata con uno strumento speciale o lucidata con una carta vetrata per brillare.
Nella fase successiva della preparazione della custodia, la piastra selezionata come base è dotata di un bordo da una striscia di cartone incollata attorno al perimetro. Il risultato è una piccola scatola progettata per ospitare il circuito elettronico precedentemente assemblato. Sulla base dei suoi componenti, solo un triac è fissato rigidamente, tutti gli altri elementi sono tenuti all'interno del contenitore a causa delle loro connessioni.
Per il collegamento al carico e all'alimentazione, i conduttori corrispondenti vengono inviati all'esterno della scatola.
In futuro, elementi di fissaggio affidabili per l'intero assemblaggio sono forniti da un composto liquido versato nella scatola, preparato in anticipo in un contenitore adatto. Dopo che si indurirà, si otterrà una struttura monolitica, che non è inferiore ai migliori progetti industriali in termini di protezione contro le vibrazioni e altre influenze. Il suo unico svantaggio è l'incapacità di smontare ai fini della successiva riparazione del circuito.
Varietà di TTR
Quando si assemblano circuiti a relè a stato solido fai-da-te, è necessario tenere presente che è possibile utilizzare una varietà di componenti per questi scopi. Nulla impedisce ad una persona che ha intrapreso il lavoro di scegliere i moderni transistor ad effetto di campo, ad esempio, che si distinguono per l'alta velocità e il basso consumo energetico. Questi elementi sono gestiti solo da potenziali, offrendo la possibilità di cambiare i consumatori sufficientemente potenti. Strutture di campo come i MOSFET sono in grado di commutare circuiti di carico con una potenza che arriva a decine di kW.
Per l'auto-fabbricazione di un relè a stato solido, è consentito selezionare altre strutture a semiconduttore in grado di controllare i circuiti di potenza: tiristori, ad esempio, o transistor bipolari. La cosa principale è che soddisfano i requisiti per la funzionalità di questo circuito e i parametri operativi degli elementi inclusi nella sua struttura. Tutto il resto dipende dalla preparazione e dall'attenzione dell'esecutore.
