Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Przekaźnik półprzewodnikowy (TTR) to urządzenie z serii elementów elektronicznych o działaniu niemechanicznym. Brak mechaniki otwiera przed miłośnikami elektroniki więcej możliwości samodzielnego wykonania przekaźników półprzewodnikowych.

Rozważ tę możliwość bardziej szczegółowo.

Konstrukcja i zasada działania TTR

Jeśli większość tej elektroniki tradycyjnie zawiera ruchome części grup styków, przekaźnik półprzewodnikowy nie ma takich części. Urządzenie z obwodem przełączającym obwód odbywa się na zasadzie klucza elektronicznego. Rola przełączników elektronicznych jest zwykle realizowana przez półprzewodniki wbudowane w korpus przekaźnika - tranzystory mocy, triaki i tyrystory.

Przed próbą niezależnego wykonania przekaźnika półprzewodnikowego logiczne jest zapoznanie się z podstawową konstrukcją takich urządzeń, aby zrozumieć zasadę ich działania.

Produkcja przemysłowa wytwarza przekaźniki półprzewodnikowe o różnych konfiguracjach, zaprojektowane do różnych warunków praktycznego zastosowania. Szeroki wybór modyfikacji

W ramach dogłębnego badania urządzenia konieczne jest natychmiastowe wyróżnienie preferencyjnych stron TTP:

  • przełączanie potężnego obciążenia;
  • wysoka prędkość przełączania;
  • idealna izolacja galwaniczna;
  • możliwość krótkotrwałego utrzymywania wysokiego przeciążenia.

Wśród konstrukcji mechanicznych znalezienie przekaźnika o podobnych parametrach naprawdę nie jest możliwe. Ogólnie rzecz biorąc, zalety dotyczące mechanicznych odpowiedników przekaźników półprzewodnikowych są wyrażone na imponującej liście.

Dwa urządzenia elektroniczne, funkcjonalnie zapewniające obwody przełączające: z lewej strony są wykonane w oparciu o konstrukcję półprzewodnikową, po prawej - tradycyjny mechaniczny system przełączania

Warunki pracy TTR praktycznie nie ograniczają korzystania z tych urządzeń. Ponadto brak ruchomych części mechanicznych korzystnie wpływa na żywotność urządzeń. Jest więc powód, aby wziąć przekaźnik półprzewodnikowy - zmontować urządzenie własnymi rękami.

Jednakże, w uczciwości, wraz z pozytywnymi aspektami, należy zauważyć właściwości przekaźnika, scharakteryzowane jako wady. Tak więc, do działania urządzeń dużej mocy, z reguły wymagany jest dodatkowy element konstrukcji, który jest zaprojektowany do usuwania ciepła.

W przypadku przełączania silnego obciążenia przekaźnik w wersji półprzewodnikowej jest prawie zawsze uzupełniany przez mocne chłodnice. Ten moment nieco komplikuje korzystanie z TTP

Grzejniki do chłodzenia przekaźników półprzewodnikowych mają kilka razy większe wymiary niż TTR, co zmniejsza wygodę i wydajność instalacji.

Podczas pracy (w stanie zamkniętym), urządzenia TTR dają prąd upływu wstecznego i wykazują nieliniową charakterystykę prądowo-napięciową. Nie wszystkie przekaźniki półprzewodnikowe są dozwolone do użytku bez żadnych ograniczeń w charakterystyce przełączanych napięć.

Konstrukcja do użytku tylko w obwodach, w których dostarczane jest zasilanie prądem stałym. Zazwyczaj urządzenia te wyróżniają się małymi wymiarami i małą mocą przełączania.

Oddzielne typy urządzeń są przeznaczone do przełączania tylko prądu stałego. Wprowadzenie przekaźników półprzewodnikowych do obwodu zwykle wymaga zastosowania dodatkowych środków mających na celu zablokowanie fałszywych alarmów.

Przekaźniki półprzewodnikowe często znajdują się w ogólnym panelu elektrycznym mieszkania.

Jak działa przekaźnik półprzewodnikowy?

Sygnał sterujący (zwykle napięcie niskiego poziomu, pochodzące na przykład ze sterownika sterującego) jest doprowadzany do diody LED pary optoelektronicznej obecnej w obwodzie TTP. Dioda LED zaczyna emitować światło w kierunku fotodiody, która z kolei otwiera się i zaczyna przepływać prąd.

Ogólny schemat TTR, wyraźnie pokazujący, jak działa urządzenie elektroniczne: 1 - źródło napięcia sterującego; 2 - transoptor wewnątrz obudowy przekaźnika; 3 - obciążenie źródła prądu; 4 - obciążenie

Prąd przepływający przez fotodiodę dociera do elektrody sterującej kluczowego tranzystora lub tyrystora. Klucz otwiera się, zamyka obwód obciążenia.

Tak działa funkcja przełączania instrumentów. Cała elektronika jest tradycyjnie zamknięta w monolitycznej obudowie. Tak więc urządzenie nazywane jest przekaźnikiem półprzewodnikowym.

W tym materiale można przeczytać, jak podłączyć przekaźnik półprzewodnikowy.

Typy przełączników półprzewodnikowych

Całą istniejącą gamę urządzeń można podzielić na grupy w oparciu o kategorię obciążenia wtykowego, cechy napięć sterujących i przełączających.

W sumie istnieją trzy grupy:

  1. Urządzenia działające w obwodach prądu stałego.
  2. Urządzenia działające w obwodach prądu przemiennego.
  3. Uniwersalne wzory.

Pierwszą grupę stanowią przyrządy o parametrach napięć sterujących 3–32 woltów. Jest to stosunkowo niewielka elektronika, wyposażona w wyświetlacz LED, zdolny do pracy bez przerwy w temperaturze -35 / +75 ºС.

Szerokie wykonanie urządzenia elektronicznego do zastosowania w jednofazowej sieci elektrycznej. Są też inne projekty, ale znacznie mniej

Druga grupa - urządzenia przeznaczone do instalacji w sieciach AC. Oto projekty TTR do instalacji w sieciach prądu przemiennego, sterowanych napięciem 24 - 250 woltów. Istnieją urządzenia zdolne do przełączania obciążeń dużej mocy.

Trzecia grupa to urządzenia uniwersalne. Obwody tego typu urządzenia obsługują konfigurację ręczną do użytku w określonych warunkach.

Jeśli zaczniesz od natury podłączonego obciążenia, powinieneś rozróżnić dwa typy półprzewodnikowych przekaźników AC: jednofazowe i trójfazowe. Oba typy są przeznaczone do przełączania wystarczająco silnego obciążenia przy prądach 10 - 75 A. Jednocześnie szczytowe krótkoterminowe wartości prądu mogą osiągnąć 500 A.

Szeroka wersja do stosowania w trójfazowej sieci elektrycznej. Często używany jako liniowy regulator potężnych grzejników elektrycznych (TEN)

Obwody pojemnościowe, rezystancyjne i indukcyjne mogą działać jako obciążenie przełączane przez przekaźniki półprzewodnikowe. Konstrukcje przełączników pozwalają, bez nadmiernego hałasu, płynnie sterować, na przykład, elementami grzejnymi, żarówkami i silnikami elektrycznymi.

Niezawodność pracy jest wystarczająco wysoka. Jednak pod wieloma względami stabilność i trwałość przekaźników półprzewodnikowych zależy od jakości produkcji produktów. Dlatego urządzenia produkowane pod pewną marką „Impuls” są często oznaczone krótkim okresem użytkowania.

Z drugiej strony produkty Schneider Electric nie pozostawiają powodu do krytyki.

Jak zrobić TTR samemu?

Biorąc pod uwagę cechę konstrukcyjną urządzenia (monolitu), obwód nie jest montowany na płycie tekstolitowej, jak to jest w zwyczaju, ale poprzez montaż.

To wygląda jak domowy przekaźnik półprzewodnikowy. Zrób coś takiego jest łatwe. Potrzebujemy tylko podstawowych umiejętności inżyniera elektronika i elektryka. Koszty materiałowe są niewielkie

Rozwiązania obwodów w tym kierunku można znaleźć wiele. Konkretna opcja zależy od wymaganej mocy przełączania i innych parametrów.

Komponenty elektroniczne do montażu obwodów

Lista elementów prostego schematu praktycznego rozwoju i budowy przekaźnika półprzewodnikowego „zrób to sam”:

  1. Transoptor typu MOS3083.
  2. Triak typu VT139-800.
  3. Tranzystor serii KT209.
  4. Rezystory, dioda Zenera, dioda LED.

Wszystkie określone elementy elektroniczne są lutowane przez zamontowanie zgodnie z następującym schematem:

Schemat ideowy przekaźnika półprzewodnikowego małej mocy do montażu własnych rąk. Niewielka liczba części i prosta instalacja montażowa umożliwiają łatwe lutowanie obwodu.

Dzięki zastosowaniu transoptora MOS3083 w obwodzie kondycjonowania sygnału sterującego napięcie wejściowe może zmieniać się od 5 do 24 woltów.

Ze względu na łańcuch składający się z diody Zenera i rezystora ograniczającego prąd przepływający przez diodę kontrolną jest zredukowany do minimum. Takie rozwiązanie zapewnia długą żywotność diody kontrolnej.

Sprawdzanie zebranego schematu pod kątem wydajności

Zmontowany obwód musi zostać sprawdzony pod kątem sprawności. Podłącz, gdy napięcie obciążenia 220 V w obwodzie przełączającym przez triak jest opcjonalne. Wystarczy podłączyć urządzenie pomiarowe - tester równolegle do linii przełączania triaka.

Sprawdzanie przekaźnika półprzewodnikowego za pomocą urządzenia pomiarowego. Jeśli napięcie wejściowe jest doprowadzone do wejścia urządzenia, należy otworzyć przejście triakowe

Tryb pomiarowy testera powinien być ustawiony na „MOhm”, a zasilanie (5-24V) na obwód generowania napięcia sterującego. Jeśli wszystko działa poprawnie, tester powinien pokazać różnicę rezystancji od „MΩ” do „KΩ”.

Urządzenie monolitycznej skrzyni

Pod podstawą korpusu przyszłego przekaźnika półprzewodnikowego będzie potrzebna płyta aluminiowa o grubości 3-5 mm. Wymiary płyty nie są krytyczne, ale muszą być zgodne z warunkami skutecznego usuwania ciepła z triaka, gdy ten element elektroniczny jest ogrzewany.

Rama do wypełnienia ciała przyszłego urządzenia. Wykonane z taśmy kartonowej lub innych odpowiednich materiałów. Na podłożu aluminiowym mocuje się uniwersalnym klejem

Powierzchnia płyty aluminiowej musi być płaska. Dodatkowo konieczne jest przetwarzanie obu stron - czyszczenie drobnym papierem ściernym, polerowanie.

W następnym etapie przygotowana płyta jest wyposażona w „szalunek” - na obwodzie przyklejana jest krawędź z kartonu lub tworzywa sztucznego. Powinien być rodzajem pudełka, które później zostanie wypełnione żywicą epoksydową.

Obwód elektroniczny przekaźnika półprzewodnikowego zmontowany przez „daszek” jest umieszczony wewnątrz skrzynki. Na powierzchni aluminiowej płyty pasuje tylko triak.

Mocowanie triaka na podłożu aluminiowym. Główny warunek - ten element elektroniczny musi być mocno dociśnięty do metalowej podstawy. To jedyny sposób na zapewnienie wysokiej jakości radiatora i niezawodnej pracy.

Żadne inne części i przewody obwodu nie powinny dotykać podłoża aluminiowego. Triak jest nakładany na aluminium z tą częścią korpusu, która jest przeznaczona do montażu na grzejniku.

Pasta termoprzewodząca powinna być stosowana w obszarze styku między obudową triaka a podłożem aluminiowym. Niektóre marki triaków z nieizolowaną anodą muszą być zainstalowane przez uszczelkę mikową.

Możliwość montażu triaka do podłoża za pomocą nitów. Na odwrotnej stronie nity spłaszczają się równo z powierzchnią podłoża

Triak należy mocno docisnąć do podstawy za pomocą pewnego rodzaju obciążenia i wylać na obwód klejem epoksydowym lub w jakiś sposób zabezpieczyć bez zrywania powierzchni tylnej strony podłoża (na przykład nitem).

Przygotowanie mieszanki i wylanie ciała

Pod produkcją solidnego korpusu urządzenia elektronicznego będziesz musiał wykonać mieszankę złożoną. Skład mieszanki mieszanek jest tworzony na podstawie dwóch składników:

  1. Epoksyd bez utwardzacza.
  2. Proszek alabastrowy.

Dzięki dodaniu alabastru, mistrz rozwiązuje dwa problemy naraz - otrzymuje wyczerpującą objętość masy wypełniającej przy nominalnym zużyciu żywicy epoksydowej i tworzy wypełnienie o optymalnej konsystencji.

Mieszankę należy dokładnie wymieszać, po czym można dodać utwardzacz i ponownie dokładnie wymieszać. Następnie delikatnie zalej „zamontowaną” instalację wewnątrz kartonu, tworząc mieszankę.

Wygląda na gotową kopię przekaźnika półprzewodnikowego zmontowanego ręcznie. Nieco niezwykłe i mało reprezentacyjne, ale wystarczająco niezawodne

Wypełnij do najwyższego poziomu, pozostawiając na powierzchni tylko część głowicy kontrolnej LED. Początkowo powierzchnia mieszanki może nie wyglądać całkiem gładko, ale po chwili obraz się zmieni. Pozostaje tylko czekać na całkowite zestalenie castingu.

W rzeczywistości można zastosować dowolne odpowiednie rozwiązania do odlewania. Głównym kryterium jest to, że kompozycja odlewnicza nie powinna być przewodząca elektrycznie, a ponadto po zestaleniu powinien powstać dobry stopień sztywności odlewu. Odlewana obudowa przekaźnika półprzewodnikowego jest rodzajem zabezpieczenia obwodu elektronicznego przed przypadkowym uszkodzeniem fizycznym.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Ten film pokazuje, w jaki sposób i na podstawie dowolnych elementów elektronicznych można wykonać przekaźnik półprzewodnikowy. Autor świadomie opowiada o wszystkich szczegółach praktyki produkcyjnej, którą osobiście napotkał przy produkcji przełącznika elektronicznego:

Film o problemie, który można napotkać po przejęciu jednofazowego TTP od sprzedawców z Chin. Po drodze przeprowadza osobliwą recenzję urządzenia przełączającego:

Niezależna produkcja przekaźników półprzewodnikowych jest całkiem możliwym rozwiązaniem, ale w odniesieniu do produktów dla obciążeń niskiego napięcia, które zużywają stosunkowo małą moc.

Mocniejsze i wysokonapięciowe urządzenia sprawiają, że to trudne. To przedsięwzięcie finansowe będzie kosztować tyle samo, co kopia fabryczna. Tak więc, jeśli to konieczne, łatwiej jest kupić gotowe urządzenie przemysłowe.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące montażu przekaźnika półprzewodnikowego, zapytaj ich w bloku o komentarze, a my postaramy się dać im niezwykle jasną odpowiedź. Możesz także dzielić się doświadczeniem w przekazywaniu informacji o produkcji lub dostarczać cennych informacji na temat artykułu.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria: