Твердотельное реле своими руками: виды и конструкция, рекомендации по изготовлению

У старых механических реле есть два недостатка: низкая скорость и ограниченные ресурсы с точки зрения допустимого количества переключателей. Пришедшие им на смену электронные переключатели (другое название – твердотельный транзистор или симисторное реле) полностью лишены этих недостатков, привлекших к ним внимание электронщиков. Отсутствие механических деталей, а также простота схемы облегчают его сборку в домашних условиях. Справиться с этой задачей поможет ознакомиться с характеристиками устройства и принципом работы этих элементов.

Что такое твердотельные реле и их классификация

Самодельное твердотельное реле

Твердотельные реле (или SSR) – это электронные устройства, в конструкции которых отсутствуют механические компоненты. Принцип их действия основан на особенностях работы полупроводниковых переходов, характеризующихся высокой скоростью переключения и защитой от физических полей.

Коммутация твердотельных реле основана на принципе активации электронного ключа.

В этих продуктах в качестве ключевых элементов традиционно используются обычные электронные компоненты, такие как транзисторы, управляемые диоды или тиристоры. В зависимости от используемых при их изготовлении конструкций ТТР делятся на устройства, построенные на основе одного из перечисленных элементов (например, реле на симисторах).

По режимам работы и типу коммутируемых напряжений образцы твердотельных реле, изготовленных на основе полупроводников, делятся на следующие группы:

  • коммутационные аппараты постоянного тока;
  • устройства, контролирующие работу линий нагрузки с переменными параметрами тока;
  • универсальные изделия, работающие в различных схемах.

Для первых устройств характерно управление постоянными напряжениями, не превышающими 32 вольт. Представители двух оставшихся позиций способны переключать потенциалы значительной величины (до десятков киловольт).

Преимущества ТТР

Преимущества реле:

  • возможность переключения относительно мощных нагрузок;
  • высокая производительность;
  • работа в условиях гальванической развязки;
  • способность выдерживать кратковременные перегрузки.

Ни один механический или электромеханический продукт не может конкурировать с электронными переключателями. Таким образом, новые структуры на основе полупроводников полностью заменили старые механические конструкции.

Уникальные эксплуатационные характеристики ТТР позволяют использовать их без каких-либо ограничений с одновременным увеличением срока эксплуатации. Все перечисленные достоинства этих устройств – очень веский повод попробовать собрать твердотельное реле своими руками. К недостаткам этих изделий можно отнести необходимость дополнительной мощности, а также необходимость отвода лишнего тепла, выделяемого при работе с мощными нагрузками.

Самостоятельное изготовление

Чтобы сделать реле тока своими руками, нужно запастись рядом электронных компонентов, составляющих основу схем переключения. Также потребуются специальные материалы, из которых будет изготовлен корпус самодельного реле.

Электронные элементы

В качестве электронных компонентов, используемых при самостоятельном изготовлении простейшего образца SSR, обычно используются следующие общие детали:

  • оптрон MOS3083;
  • симистор марки VT139-800;
  • биполярный транзистор серии КТ209;
  • набор резисторов, а также стабилитрон и светодиод, служащий индикатором срабатывания реле.

Схема твердотельного реле

Перечисленные электронные элементы сварены на петлях по схеме, приведенной в источниках. Вместе с другими компонентами он содержит ключевой транзистор, который подает стабилизированные импульсы на управляющий диод пары оптронов.

Срок поставки фиксируется светодиодным элементом, использование которого в исполнительной цепи позволяет проводить визуальный осмотр.

Под действием этих импульсов происходит мгновенное срабатывание полупроводникового симистора, включенного в коммутируемую цепь. Использование пары оптронов в такой схеме переключения позволяет управлять постоянными потенциалами от 5 до 24 вольт.

ограничительная цепочка резистора с стабилитроном необходима для минимизации амплитуды тока, протекающего через светодиод и элемент управления. Такая схемотехника позволяет продлить срок службы большинства элементов, используемых в схемотехнике.

Конструкция корпуса (заливка компаундом)

Заполните доску смесью

Для изготовления корпуса сборного изделия в первую очередь потребуется алюминиевая пластина толщиной 3-5 мм, которая послужит основой для сборки электроники. Размеры можно выбирать, если они обеспечивают хороший отвод тепла в окружающую среду. Еще одно требование к этой детали – хорошо обработанная поверхность, абсолютно гладкая, отполированная специальным инструментом или отполированная до зеркала.

На следующем этапе подготовки тела тарелку, выбранную в качестве основы, оснащают бордюром, состоящим из проклеенной по периметру полосы картона. В результате вы получите небольшую коробку, предназначенную для размещения ранее собранной электронной схемы. На его основании компонентами жестко закреплен только симистор, все остальные элементы удерживаются внутри корпуса своими связями.

Для подключения к нагрузке и питанию соответствующие проводники вытаскиваются из коробки.

В дальнейшем надежное крепление всей сборки обеспечивается жидким компаундом, заливаемым в коробку, заранее приготовленной в подходящей емкости. После застывания получается монолитная конструкция, не уступающая лучшим промышленным образцам по защите от вибраций и других воздействий. Единственный его недостаток – невозможность разборки с целью последующего ремонта схемы.

Разновидности ТТР

Собирая схемы твердотельных реле своими руками, следует учитывать, что для этих целей может использоваться большое количество разнообразных компонентов. Ничто не мешает человеку, взявшемуся за дело, выбрать современные полевые транзисторы, например, отличающиеся высоким быстродействием и низким энергопотреблением. Эти элементы управляются только потенциалами, обеспечивая возможность переключения достаточно мощных потребителей. Полевые структуры, такие как полевые МОП-транзисторы, способны переключать цепи нагрузки, мощность которых достигает десятков кВт.

Для самостоятельного изготовления твердотельного реле допускается подбирать другие полупроводниковые конструкции, способные управлять силовыми цепями – тиристоры, например, или биполярные транзисторы. Главное, чтобы они соответствовали требованиям к функциональности этой схемы и рабочим параметрам входящих в нее элементов. Все остальное зависит от подготовки и внимания исполнителя.

Источник – https://strojdvor.ru/elektrosnabzhenie/tverdotelnoe-rele-svoimi-rukami/
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: