Staré mechanické relé sa vyznačujú dvoma nevýhodami - nízkou rýchlosťou a obmedzeným zdrojom v počte povolených prepínaní. Elektronické spínače, ktoré ich nahradili (iné meno je polovodičový tranzistor alebo triak relé), sú úplne bez týchto nedostatkov, ktoré priťahujú pozornosť odborníkov na elektroniku. Neprítomnosť mechanických častí, ako aj jednoduchosť obvodu uľahčujú ich zostavenie doma. Oboznámenie sa s úlohou pomôže oboznámiť sa s funkciami zariadenia a zásadou fungovania týchto prvkov.
Čo sú polovodičové relé a ich klasifikácia
Polovodičové relé (alebo TTR) sú elektronické zariadenia so štruktúrou, ktorá neobsahuje mechanické komponenty. Princíp ich činnosti je založený na vlastnostiach práce polovodičových križovatiek, ktoré sa vyznačujú vysokou rýchlosťou prepínania a ochranou pred fyzickými poľami.
Spínanie polovodičových relé je založené na princípe spustenia elektronického kľúča.
Tradične používané elektronické komponenty, ako sú tranzistory, diódy alebo tyristory, sa v týchto produktoch tradične používajú. V závislosti od štruktúr použitých pri ich výrobe sú TTR rozdelené do zariadení na základe jedného z uvedených prvkov (napríklad relé na triakoch).
V súlade s prevádzkovými režimami a typom spínacích napätí sú vzorky polovodičových relé vyrábané na základe polovodičov rozdelené do týchto skupín:
- DC spínacie zariadenia;
- zariadenia, ktoré riadia činnosť nákladných vedení s premenlivými prúdovými parametrami;
- univerzálne výrobky fungujúce v rôznych reťazcoch.
Prvé zariadenia sa vyznačujú reguláciou konštantného napätia nie viac ako 32 voltov. Zástupcovia dvoch zostávajúcich pozícií sú schopní prepínať významné potenciály (až do desiatok kilovoltov).
Výhody TTR
Medzi výhody relé patrí:
- schopnosť prepínať relatívne silné zaťaženie;
- vysoká rýchlosť;
- práca v podmienkach galvanickej izolácie;
- schopnosť odolávať krátkodobému preťaženiu.
Ani jedna vzorka mechanických alebo elektromechanických výrobkov nie je schopná konkurovať elektronickým spínačom. Nové štruktúry založené na polovodičoch preto úplne nahradili staré mechanické vzorky.
Jedinečné prevádzkové vlastnosti TTR umožňujú ich použitie bez akýchkoľvek obmedzení pri súčasnom zvýšení doby odozvy. Všetky tieto výhody týchto zariadení sú vynikajúcim dôvodom na to, aby ste sa pokúsili zostaviť polovodičové relé vlastnými rukami. Nevýhody týchto výrobkov zahŕňajú potrebu dodatočnej energie, ako aj potrebu odstránenia prebytočného tepla generovaného pri práci so silnými záťažami.
Urob si sám
Ak chcete vytvoriť prúdové relé vlastnými rukami, musíte zásobiť množstvo elektronických komponentov, ktoré tvoria základ prepínacích obvodov. Vyžadujú sa aj špeciálne materiály, z ktorých bude vyrobené telo domácej relé.
Elektronické prvky
Nasledujúce elektronické súčasti sa zvyčajne používajú ako elektronické komponenty používané pri nezávislej výrobe najjednoduchšej vzorky TTR:
- optočlen MOS3083;
- Triac VT139-800;
- bipolárny tranzistor série KT209;
- sada odporov, ako aj zenerova dióda a LED, ktoré slúžia ako ukazovateľ činnosti relé.
Uvedené elektronické prvky sa spájajú výklopným spôsobom podľa schémy v zdrojoch. Spolu s ostatnými komponentmi obsahuje kľúčový tranzistor, ktorý dodáva stabilizované impulzy do riadiacej diódy páru optočlenov.
Napájací moment je fixovaný prvkom LED, ktorého použitie v ovládacom obvode umožňuje vizuálne ovládanie.
Pod vplyvom týchto impulzov dochádza k okamžitému vypnutiu polovodičového triaka pripojeného k spínanému obvodu. Použitie páru optočlenov v takom obvode umožňuje riadiť konštantný potenciál od 5 do 24 voltov.
Reštrikčný reťazec rezistora so zenerovou diódou je potrebný na zníženie amplitúdy prúdu tečúceho cez LED a ovládací prvok na minimálnu hodnotu. Takéto riešenie obvodu vám umožňuje predĺžiť životnosť väčšiny prvkov použitých pri konštrukcii obvodu.
Dizajn puzdra (zložená výplň)
Na výrobu telesa prefabrikovaného výrobku bude predovšetkým potrebná hliníková doska s hrúbkou 3 až 5 mm, ktorá bude slúžiť ako základ pre elektronickú montáž. Rozmery sa volia ľubovoľne za predpokladu, že zaručujú dobrý odvod tepla v prostredí. Ďalšou požiadavkou pre túto časť je dobre obrobený, absolútne hladký povrch, leštený špeciálnym nástrojom alebo leštený brúsnym papierom na lesk.
V ďalšom kroku prípravy puzdra je doska vybraná ako základňa vybavená okrajom z prúžku lepenky prilepeného po obvode. Výsledkom je malá skrinka určená na umiestnenie predtým zostaveného elektronického obvodu. Na základe jeho súčastí je pevne pripevnený iba triak, všetky ostatné prvky sú držané v kryte kvôli ich vlastným pripojeniam.
Na pripojenie záťaže a zdroja napájania sú príslušné vodiče vyvedené na vonkajšiu stranu krabice.
V budúcnosti sú spoľahlivé upevňovacie prvky celej zostavy zabezpečené tekutou zlúčeninou naliacou do škatule, vopred pripravenou vo vhodnej nádobe. Po vytvrdnutí sa získa monolitická štruktúra, ktorá nie je horšia ako najlepšie priemyselné vzory z hľadiska ochrany proti vibráciám a iným vplyvom. Jeho jedinou nevýhodou je nemožnosť demontáže za účelom následnej opravy obvodu.
Odrody TTR
Pri montáži polovodičových reléových obvodov pre domácich majstrov je potrebné mať na pamäti, že na tieto účely sa môžu použiť rôzne komponenty. Nič nebráni osobe, ktorá nastúpila do práce, zvoliť napríklad moderné tranzistory s poľným efektom, ktoré sa vyznačujú vysokou rýchlosťou a nízkou spotrebou energie. Tieto prvky sú riadené iba potenciálom, čo poskytuje schopnosť zmeniť dostatočne silných spotrebiteľov. Polné štruktúry, ako sú MOSFET, sú schopné prepínať obvody záťaže s výkonom dosahujúcim desiatky kW.
Pre vlastnú výrobu polovodičového relé je povolené zvoliť ďalšie polovodičové štruktúry, ktoré môžu riadiť výkonové obvody: napríklad tyristory alebo bipolárne tranzistory. Hlavné je, že spĺňajú požiadavky na funkčnosť tohto obvodu a prevádzkové parametre prvkov obsiahnutých v jeho štruktúre. Všetko ostatné závisí od pripravenosti a pozornosti účinkujúceho.
