Os relés mecânicos antigos são caracterizados por duas desvantagens - baixa velocidade e recursos limitados no número de comutações permitidas. Os comutadores eletrônicos que os substituíram (outro nome é um transistor de estado sólido ou relé triac) são completamente desprovidos dessas deficiências, o que atraiu a atenção de especialistas em eletrônica. A ausência de peças mecânicas, bem como a simplicidade do circuito, facilitam a montagem em casa. A familiarização com a tarefa ajudará a familiarizar-se com os recursos do dispositivo e com o princípio de operação desses elementos.
O que são relés de estado sólido e sua classificação
Relés de estado sólido (ou TTRs) são dispositivos eletrônicos com uma estrutura que não contém componentes mecânicos. O princípio de sua operação é baseado nas características do trabalho das junções semicondutoras, que se distinguem por uma alta velocidade de comutação e proteção contra campos físicos.
A comutação de relés de estado sólido é baseada no princípio de acionamento de uma chave eletrônica.
Componentes eletrônicos comumente usados, como transistores, diodos ou tiristores, são tradicionalmente usados como elementos-chave nesses produtos. Dependendo das estruturas utilizadas em sua fabricação, os TTRs são divididos em dispositivos construídos com base em um dos elementos listados (relés em triacs, por exemplo).
De acordo com os modos de operação e o tipo de tensão de comutação, as amostras de relés de estado sólido fabricadas com base em semicondutores são divididas nos seguintes grupos:
- Dispositivos de comutação DC;
- dispositivos que controlam a operação de linhas de carga com parâmetros de corrente variáveis;
- produtos universais que operam em várias cadeias.
Os primeiros dispositivos são caracterizados pelo controle de tensão constante de não mais que 32 volts. Os representantes das duas posições restantes são capazes de trocar potenciais significativos (até dezenas de quilovolts).
Vantagens do TTR
As vantagens do relé incluem:
- a capacidade de alternar cargas relativamente poderosas;
- alta velocidade;
- trabalho nas condições de isolamento galvânico;
- capacidade de suportar sobrecargas de curto prazo.
Nenhuma amostra de produtos mecânicos ou eletromecânicos é capaz de competir com interruptores eletrônicos. Portanto, novas estruturas baseadas em semicondutores substituíram completamente amostras mecânicas antigas.
As características operacionais exclusivas do TTR permitem que sejam usadas sem restrições, enquanto aumentam o tempo de resposta. Todas essas vantagens desses dispositivos são um excelente motivo para tentar montar um relé de estado sólido com suas próprias mãos. As desvantagens desses produtos incluem a necessidade de energia adicional, bem como a necessidade de remover o excesso de calor gerado ao trabalhar com cargas poderosas.
Faça Você Mesmo
Para fazer um relé de corrente com suas próprias mãos, é necessário estocar vários componentes eletrônicos que compõem a base dos circuitos de comutação. Além disso, serão necessários materiais especiais a partir dos quais o corpo de um revezamento caseiro será feito.
Elementos eletrônicos
As seguintes partes comuns são geralmente usadas como componentes eletrônicos usados na fabricação independente da amostra mais simples de TTR:
- acoplador óptico MOS3083;
- Triac VT139-800;
- série de transistores bipolares KT209;
- um conjunto de resistores, bem como um diodo zener e um LED, que serve como um indicador da operação do relé.
Os elementos eletrônicos listados são soldados de maneira articulada, de acordo com o esquema fornecido nas fontes. Juntamente com outros componentes, ele contém um transistor chave, que fornece pulsos estabilizados ao diodo de controle do par do acoplador óptico.
O momento de alimentação é fixado por um elemento LED, cuja utilização no circuito do atuador permite controle visual.
Sob a influência desses pulsos, ocorre um disparo instantâneo de um triac semicondutor conectado a um circuito comutado. O uso de um par optocoupler em um circuito como esse permite controlar potenciais constantes de 5 a 24 volts.
Uma cadeia de limite de um resistor com um diodo zener é necessária para reduzir a amplitude da corrente que flui através do LED e do elemento de controle para um valor mínimo. Essa solução de circuito permite prolongar a vida útil da maioria dos elementos usados na construção do circuito.
Design da caixa (enchimento composto)
Para a fabricação do corpo do produto pré-fabricado, antes de tudo, será necessária uma placa de alumínio com uma espessura de 3-5 mm, que servirá de base para a montagem eletrônica. As dimensões são escolhidas arbitrariamente, desde que garantam uma boa dissipação de calor no ambiente. Outro requisito para esta peça é uma superfície bem processada e absolutamente lisa, polida com uma ferramenta especial ou polida com uma lixa para brilhar.
Na próxima etapa de preparação do estojo, a placa selecionada como base é equipada com uma borda de uma tira de papelão colada ao redor do perímetro. O resultado é uma pequena caixa projetada para acomodar o circuito eletrônico montado anteriormente. Com base em seus componentes, apenas um triac é fixado rigidamente, todos os outros elementos são mantidos dentro do gabinete devido às suas próprias conexões.
Para conectar-se à carga e fonte de alimentação, os condutores correspondentes são enviados para fora da caixa.
No futuro, prendedores confiáveis de todo o conjunto são fornecidos por um composto líquido derramado na caixa, previamente preparado em um recipiente adequado. Após o endurecimento, será obtida uma estrutura monolítica, que não é inferior aos melhores projetos industriais em termos de proteção contra vibrações e outras influências. Sua única desvantagem é a incapacidade de desmontar para fins de reparo subsequente do circuito.
Variedades de TTR
Ao montar circuitos de relé de estado sólido DIY, deve-se ter em mente que uma variedade de componentes pode ser usada para esses fins. Nada impede que uma pessoa que se ocupe do trabalho escolha transistores modernos de efeito de campo, por exemplo, que se distinguem por alta velocidade e baixo consumo de energia. Esses elementos são gerenciados apenas por potenciais, oferecendo a capacidade de alternar consumidores suficientemente poderosos. Estruturas de campo como MOSFETs são capazes de alternar circuitos de carga com potência atingindo dezenas de kW.
Para a fabricação de um relé de estado sólido, é permitido selecionar outras estruturas semicondutoras que podem controlar circuitos de potência: tiristores, por exemplo, ou transistores bipolares. O principal é que eles cumpram os requisitos para a funcionalidade deste circuito e os parâmetros operacionais dos elementos incluídos em sua estrutura. Tudo o resto depende da preparação e atenção do artista.
