Instrukcja montażu przekaźnika półprzewodnikowego własnymi rękami

Przekaźnik półprzewodnikowy DIY: instrukcje montażu i wskazówki dotyczące połączeń

Przekaźnik półprzewodnikowy (SSR) to urządzenie z szeregu niemechanicznych elementów elektronicznych. Brak mechaniki otwiera więcej możliwości dla entuzjastów elektroniki do tworzenia własnych przekaźników półprzewodnikowych do użytku osobistego.

Rozważmy tę możliwość bardziej szczegółowo.

Budowa i zasada działania TTR

Jeśli większość takiej elektroniki tradycyjnie zawiera ruchome części grup styków, przekaźnik półprzewodnikowy w ogóle nie ma takich części. Przełączanie obwodu przez obwód urządzenia odbywa się zgodnie z zasadą klucza elektronicznego. A rolę kluczy elektronicznych zwykle pełnią półprzewodniki wbudowane w korpus przekaźnika – tranzystory mocy, triaki, tyrystory.

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

Przekaźniki półprzewodnikowe

Produkcja przemysłowa produkuje przekaźniki półprzewodnikowe o różnych konfiguracjach, przeznaczone do różnych warunków praktycznego użytkowania. Wybór modyfikacji jest szeroki

W ramach dokładnego badania urządzenia należy natychmiast podkreślić korzystne aspekty SSR:

  • przełączanie potężnego obciążenia;
  • wysoka prędkość przełączania;
  • doskonała izolacja galwaniczna;
  • zdolność do wytrzymywania wysokich przeciążeń przez krótki czas.

Wśród konstrukcji mechanicznych naprawdę nie można znaleźć przekaźników o podobnych parametrach. Ogólnie rzecz biorąc, zalety przekaźników półprzewodnikowych w stosunku do mechanicznych odpowiedników wyraża imponująca lista.

Przekaźnik półprzewodnikowy i mechaniczny

Dwa urządzenia elektroniczne, które funkcjonalnie zapewniają przełączanie obwodów: po lewej stronie jest wykonany w oparciu o konstrukcję półprzewodnikową, po prawej tradycyjny mechaniczny układ przełączania

Warunki pracy dla SSR praktycznie nie ograniczają zastosowania tych urządzeń. Ponadto brak ruchomych części mechanicznych korzystnie wpływa na żywotność urządzeń. Jest więc każdy powód, aby zrobić przekaźnik półprzewodnikowy – zmontować urządzenie własnymi rękami.

Jednak uczciwie, wraz z pozytywnymi aspektami, należy zwrócić uwagę na właściwości przekaźnika, określane jako wady. Tak więc do działania potężnych urządzeń z reguły wymagany jest dodatkowy element konstrukcyjny, który ma na celu odprowadzanie ciepła.

Przekaźniki półprzewodnikowe na radiatorach

W przypadku przełączania dużego obciążenia przekaźniki półprzewodnikowe są prawie zawsze uzupełniane potężnymi chłodnicami. Ten moment nieco komplikuje korzystanie z TTR

Chłodnice do przekaźników półprzewodnikowych mają gabaryty kilkukrotnie większe niż TTR, co zmniejsza wygodę i racjonalność montażu.

Urządzenia SSR podczas pracy (w stanie zamkniętym) dają zwrotny prąd upływu i wykazują nieliniową charakterystykę prądowo-napięciową. Nie wszystkie przekaźniki półprzewodnikowe mogą być używane bez ograniczeń w charakterystyce napięć przełączania.

READ
Jak wybrać RCD do mieszkania i domu prywatnego według mocy: jak obliczyć i wybrać, tabela

Przekaźnik półprzewodnikowy DC

Zaprojektowany do użytku tylko w obwodach, w których zasilanie jest dostarczane przez prąd stały. Zazwyczaj urządzenia te wyróżniają się małymi wymiarami i niską mocą przełączania.

Niektóre typy urządzeń są zaprojektowane do przełączania tylko prądu stałego. Wprowadzenie przekaźników półprzewodnikowych do obwodu zwykle wymaga zastosowania dodatkowych środków mających na celu blokowanie fałszywych alarmów.

Przekaźniki półprzewodnikowe często można znaleźć w ogólnym panelu elektrycznym mieszkania.

Jak działa przekaźnik półprzewodnikowy?

Sygnał sterujący (zwykle napięcie niskiego poziomu, pochodzące np. ze sterownika sterującego) podawany jest na diodę LED pary optoelektronicznej znajdującej się w obwodzie SSR. Dioda LED zaczyna emitować światło w kierunku fotodiody, która z kolei otwiera się i zaczyna przepuszczać prąd.

Schemat przekaźnika półprzewodnikowego

Uogólniony schemat SSR, który wyraźnie pokazuje, jak działa urządzenie elektroniczne: 1 – źródło napięcia sterującego; 2 – transoptor wewnątrz obudowy przekaźnika; 3 – źródło prądu obciążenia; 4 – obciążenie

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

Tak działa funkcja przełączania urządzenia. Cała elektronika jest tradycyjnie zamknięta w monolitycznej obudowie. Właściwie to dlatego urządzenie nazwano przekaźnikiem półprzewodnikowym.

W tym materiale możesz przeczytać o tym, jak podłączyć przekaźnik półprzewodnikowy.

Odmiany przełączników półprzewodnikowych

Całą istniejącą gamę urządzeń można warunkowo podzielić na grupy, w oparciu o kategorię podłączonego obciążenia, cechy sterowania i przełączania napięcia.

W ten sposób zostaną wpisane trzy grupy:

  1. Urządzenia pracujące w obwodach prądu stałego.
  2. Urządzenia pracujące w obwodach prądu przemiennego.
  3. Uniwersalne projekty.

Pierwszą grupę reprezentują urządzenia o pracujących parametrach napięcia sterującego od 3 do 32 woltów. Jest to stosunkowo niewielka elektronika, wyposażona we wskaźnik LED, zdolna do pracy bez przerwy w temperaturach -35 / +75 ºС.

Jednofazowy przekaźnik półprzewodnikowy

Powszechnie stosowana wersja urządzenia elektronicznego do użytku w jednofazowej sieci elektrycznej. Istnieją również inne opcje projektowania, ale znacznie rzadziej.

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

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

Ze względu na charakter podłączonego obciążenia należy rozróżnić dwa typy przekaźników półprzewodnikowych prądu przemiennego: jednofazowe i trójfazowe. Oba typy są przeznaczone do przełączania wystarczająco silnego obciążenia przy prądach 10–75 A. W takim przypadku szczytowe wartości prądu krótkotrwałego mogą osiągnąć 500 A.

READ
7 wskazówek dotyczących wyboru kabla zasilającego do prywatnego domu

Trójfazowy przekaźnik półprzewodnikowy

Powszechnie stosowana wersja do użytku w trójfazowej sieci elektrycznej. Często używany jako regulator liniowy mocnych grzałek elektrycznych (TEH)

Obciążenia przełączane przez przekaźniki półprzewodnikowe mogą być obwodami pojemnościowymi, rezystancyjnymi i indukcyjnymi. Konstrukcja przełączników pozwala, bez zbędnego hałasu, płynnie sterować np. elementami grzejnymi, żarówkami, silnikami elektrycznymi.

Rzetelność pracy jest dość wysoka. Jednak pod wieloma względami stabilność i trwałość przekaźników półprzewodnikowych zależy od jakości wytwarzania produktów. Dlatego urządzenia produkowane pod pewnym znakiem towarowym „Impuls” często charakteryzują się krótką żywotnością.

Z drugiej strony produkty Schneider Electric nie pozostawiają miejsca na krytykę.

Jak zrobić TTR własnymi rękami?

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

Przekaźnik TTR „zrób to sam”

Tak wygląda domowy projekt przekaźnika półprzewodnikowego. Łatwo zrobić coś takiego. Wszystko czego potrzebujesz to podstawowe umiejętności elektryczne i elektryczne. Małe koszty materiałowe

W tym kierunku jest wiele rozwiązań obwodów. Konkretna opcja zależy od wymaganej mocy przełączania i innych parametrów.

Elementy elektroniczne do montażu obwodów

Lista elementów prostego obwodu do praktycznego opanowania i budowy przekaźnika półprzewodnikowego własnymi rękami jest następująca:

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

Wszystkie wymienione elementy elektroniczne są lutowane przez montaż powierzchniowy według następującego schematu:

Schemat ideowy przekaźnika SSR

Schemat ideowy przekaźnika półprzewodnikowego małej mocy do samodzielnego montażu. Niewielka ilość części i prosty montaż powierzchniowy pozwalają na bezproblemowe lutowanie obwodu

Ze względu na zastosowanie transoptora MOS3083 w obwodzie generowania sygnału sterującego, wartość napięcia wejściowego może wahać się od 5 do 24 woltów.

A dzięki łańcuchowi składającemu się z diody Zenera i rezystora ograniczającego prąd przepływający przez diodę kontrolną jest zredukowany do minimum. Takie rozwiązanie zapewnia długą żywotność diody kontrolnej.

Sprawdzanie zmontowanego obwodu pod kątem wydajności

Zmontowany obwód należy sprawdzić pod kątem działania. W takim przypadku nie jest konieczne podłączenie napięcia obciążenia 220 woltów do obwodu przełączającego przez triak. Wystarczy podłączyć urządzenie pomiarowe – tester równolegle z linią przełączającą triaka.

Sprawdzenie przekaźnika testerem

Sprawdzenie działania przekaźnika półprzewodnikowego za pomocą urządzenia pomiarowego. Jeżeli na wejście urządzenia podawane jest napięcie sterujące, przejście triaka musi być otwarte

READ
Skrzynka uliczna na licznik elektryczny: wymagania dotyczące doboru panelu elektrycznego i zasady instalacji

Tryb pomiarowy testera należy ustawić na „mOhm” i podłączyć zasilanie (5-24V) do obwodu generowania napięcia sterującego. Jeśli wszystko działa poprawnie, tester powinien wykazać różnicę w rezystancji od „mΩ” do „kΩ”.

Urządzenie w obudowie monolitycznej

Pod podstawą obudowy przyszłego przekaźnika półprzewodnikowego wymagana będzie aluminiowa płyta o grubości 3-5 mm. Wymiary płytki nie są krytyczne, ale muszą spełniać warunki skutecznego odprowadzania ciepła z triaka, gdy ten element elektroniczny jest podgrzewany.

Produkcja obudowy przekaźnika

Ramka do nalewania korpusu przyszłego urządzenia. Wykonany jest z taśmy kartonowej lub innych odpowiednich materiałów. Mocowany do podłoża aluminiowego za pomocą kleju uniwersalnego

Powierzchnia płyty aluminiowej musi być płaska. Dodatkowo konieczne jest obustronne przetworzenie – oczyszczenie drobnym papierem ściernym, wypolerowanie.

W kolejnym etapie przygotowana płyta jest wyposażona w „szalunek” – na obwodzie przykleja się obrzeże wykonane z grubej tektury lub tworzywa sztucznego. Powinieneś dostać coś w rodzaju pudełka, które później zostanie wypełnione żywicą epoksydową.

Wewnątrz utworzonego pudełka umieszczony jest obwód elektroniczny przekaźnika półprzewodnikowego zmontowanego za pomocą „daszka”. Jedynie triak jest umieszczony na powierzchni aluminiowej płyty.

Lądowanie triaka na bazie

Mocowanie triaka na podłożu aluminiowym. Głównym warunkiem jest ścisłe dociśnięcie tego elementu elektronicznego do metalowej podstawy. To jedyny sposób na zapewnienie wysokiej jakości odprowadzania ciepła i niezawodnej pracy.

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

Na styku obudowy triaka z podłożem aluminiowym należy zastosować pastę przewodzącą ciepło. Niektóre marki triaków z nieizolowaną anodą muszą być instalowane przez uszczelkę mikową.

Kluczowy element przywiązania

Wariant mocowania triaka do podłoża za pomocą nitowania. Na odwrotnej stronie nit jest spłaszczony równo z powierzchnią podłoża

Triak musi być mocno dociśnięty do podstawy jakimś obciążeniem i wylany na obwodzie klejem epoksydowym lub zamocowany w jakiś sposób bez naruszania powierzchni tylnej strony podłoża (na przykład za pomocą nitu).

Przygotowanie mieszanki i nalewanie ciała

Do produkcji ciała stałego urządzenia elektronicznego konieczne będzie sporządzenie mieszanki złożonej. Skład mieszanki mieszanek opiera się na dwóch składnikach:

  1. Żywica epoksydowa bez utwardzacza.
  2. Proszek alabastrowy.
READ
Zrób to sam montaż panelu elektrycznego 220v w mieszkaniu - procedura pracy

Dzięki dodatkowi alabastru mistrz rozwiązuje jednocześnie dwa problemy – otrzymuje wyczerpującą objętość masy zalewowej 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 „zawiasową” instalację ostrożnie wlewa się do kartonu z powstałą masą.

Formowana obudowa przekaźnika

Tak wygląda gotowa kopia przekaźnika półprzewodnikowego „zrób to sam”. Nieco nietypowe i niezbyt reprezentacyjne, ale wystarczająco niezawodne

Napełnianie odbywa się do górnego poziomu, pozostawiając na powierzchni tylko część głowicy diody kontrolnej. Początkowo powierzchnia masy może nie wyglądać na całkowicie gładką, ale po pewnym czasie obraz się zmieni. Pozostaje tylko czekać na całkowite zestalenie odlewu.

W rzeczywistości można zastosować dowolne odpowiednie rozwiązania odlewnicze. Głównym kryterium jest to, że masa odlewnicza nie powinna przewodzić elektryczności, a po zestaleniu powinien być uformowany dobry stopień sztywności odlewu. Formowany korpus przekaźnika półprzewodnikowego stanowi rodzaj ochrony układu elektronicznego przed przypadkowym fizycznym uszkodzeniem.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Ten film pokazuje, jak i na podstawie jakich elementów elektronicznych można wykonać przekaźnik półprzewodnikowy. Autor w zrozumiały sposób opowiada o wszystkich szczegółach praktyki produkcyjnej, z którymi osobiście się zetknął w procesie produkcji wyłącznika elektronicznego:

Film o problemie, który możesz napotkać po zakupie jednofazowego przekaźnika SSR od sprzedawców w Chinach. Po drodze przeprowadza swoisty przegląd urządzenia przełączającego:

Niezależna produkcja przekaźników półprzewodnikowych jest całkiem możliwym rozwiązaniem, ale w odniesieniu do produktów do obciążeń niskonapięciowych, które zużywają stosunkowo mało energii.

Własnymi rękami trudno jest tworzyć mocniejsze i wysokonapięciowe urządzenia. Tak, a ten pomysł będzie kosztował finanse w takiej samej wysokości, jak szacowana jest kopia fabryczna. Tak więc, jeśli to konieczne, łatwiej jest kupić gotowe urządzenie przemysłowe.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące montażu przekaźnika półprzewodnikowego, zadaj je w bloku komentarzy, a postaramy się udzielić na nie niezwykle jasnej odpowiedzi. Można tam również podzielić się doświadczeniami z samodzielnej produkcji przekaźników lub udzielić cennych informacji na temat artykułu.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

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