ソリッドステートリレー(TTR)は、非機械的動作の一連の電子コンポーネントのデバイスです。メカニクスの欠如により、電子機器愛好家が自分の手でソリッドステートリレーを作成して、個人で使用する機会が増えます。
この可能性をより詳細に検討してください。
TTRの設計と動作原理
そのような電子機器のほとんどに伝統的に接点グループの可動部分が含まれている場合、ソリッドステートリレーにはそのような部分はまったくありません。デバイス回路との回路切り替えは、電子キーの原理で行われます。また、電子キーの役割は通常、リレーの本体に組み込まれた半導体(パワートランジスタ、トライアック、サイリスタ)が果たします。
自分でソリッドステートリレーを作成する前に、そのようなデバイスの基本設計を理解し、その動作原理を理解することは当然です。
さまざまな構成のソリッドステートリレーは、さまざまな実際の条件に合わせて設計され、業界によって製造されています。幅広い修正
デバイスの厳密な調査の枠組みの中で、TTRの主要な側面を強調することがすぐに必要です。
- 高負荷スイッチング;
- 高速スイッチング;
- 完全なガルバニック絶縁;
- 高負荷を短時間保持する機能。
機械構造の中で、同様のパラメータを持つリレーを見つけることは実際には不可能です。一般的に、ソリッドステートリレーの機械的な対応物を超える利点は、印象的なリストで表されます。
機能的に回路スイッチングを提供する2つの電子デバイス:左側はソリッドステート設計に基づいて作成され、右側は従来の機械的スイッチングシステムです
TTRの動作条件は、これらのデバイスの使用を実質的に制限しません。さらに、可動機械部品がないことは、デバイスの耐用年数に好ましい影響を与えます。したがって、ソリッドステートリレーに取り組む理由はすべてあります。自分の手でデバイスを組み立てることです。
ただし、公平に、肯定的な側面とともに、欠陥として特徴付けられるリレーの特性に注意する必要があります。したがって、強力なデバイスを操作するには、原則として、熱を除去するように設計された構造の追加コンポーネントが必要です。
強力な負荷を切り替える場合、ソリッドステートリレーには、ほとんどの場合、強力な冷却ラジエーターが追加されます。この点は、TTRの使用を複雑にします。
ソリッドステートリレー冷却ラジエーターの寸法はTTRの寸法の数倍であり、設置の利便性と合理性が低下します。
動作中(閉状態)のTTRデバイスは、逆リーク電流を発生させ、非線形の電流-電圧特性を示します。すべてのソリッドステートリレーが、切り替えられた電圧の特性の制限なしに使用できるわけではありません。
直流によって電力が供給される回路でのみ使用する設計。通常、これらのデバイスは、小さい寸法と低いスイッチング電力によって区別されます
一部のタイプのデバイスは、直流のみを切り替えるように設計されています。回路にソリッドステートリレーを実装するには、通常、誤警報をブロックするための追加の対策が必要です。
ソリッドステートリレーは、アパートの一般的な電気パネルによく見られます。
ソリッドステートリレーはどのように機能しますか?
制御信号(通常は、たとえば制御コントローラから発せられる低電圧)は、TTR回路にあるオプトエレクトロニクスペアのLEDに供給されます。 LEDはフォトダイオードに向けて光を放出し始め、フォトダイオードが開き、電流が流れ始めます。
電子デバイスがどのように機能するかを明確に示す、一般化されたTTRスキーム:1-制御電圧源。 2-リレーハウジング内のオプトカプラー。 3-負荷電流源。 4-ロード
フォトダイオードを通過する電流は、キートランジスタまたはサイリスタの制御電極に到達します。キーが開いて、負荷回路を閉じます。
これがデバイス切り替え機能の仕組みです。すべての電子機器は、伝統的にモノリシックエンクロージャーに囲まれています。したがって、実際には、このデバイスはソリッドステートリレーと呼ばれていました。
また、ソリッドステートリレーの接続方法は、この資料に記載されています。
ソリッドステートスイッチ
デバイスの既存の範囲全体は、接続された負荷のカテゴリ、電圧監視およびスイッチングの機能に基づいて、条件付きでグループに分類できます。
したがって、合計3つのグループが描画されます。
- DC回路で動作するデバイス。
- AC回路で動作するデバイス。
- ユニバーサルデザイン。
最初のグループは、3〜32ボルトの動作制御電圧のパラメーターを持つデバイスによって表されます。これは比較的小型の電子機器で、LEDインジケーターが備わっているため、-35 / +75ºСの温度で中断することなく機能できます。
単相電気ネットワークで使用するための電子機器の広範な設計。他の設計オプションも見つかりましたが、それほど頻繁ではありません。
2番目のグループ-ACネットワークに設置するために設計されたデバイス。 24〜250ボルトの電圧で制御される、ACネットワークに設置するためのTTRの設計を次に示します。高電力負荷を切り替えることができるデバイスがあります。
3番目のグループはユニバーサルデバイスです。このタイプのデバイスの回路は、特定の条件で使用するための手動チューニングをサポートしています。
接続された負荷の性質から始める場合、2種類のソリッドステートACリレーを区別する必要があります。単相と三相です。どちらのタイプも、10〜75 Aの電流で十分に強力な負荷を切り替えるように設計されています。同時に、ピーク短期電流値は500 Aに達する可能性があります。
三相電気ネットワークで使用するための普及バージョン。強力な電気ヒーター(TEN)の線形レギュレーターとしてよく使用されます
容量性、抵抗性、誘導回路は、ソリッドステートリレーによって切り替えられる負荷として機能できます。スイッチの設計により、加熱エレメント、白熱灯、電気モーターなどを不要なノイズなしでスムーズに制御できます。
信頼性は十分に高いです。しかし、多くの点で、ソリッドステートリレーの安定性と耐久性は、製造の品質に依存しています。したがって、特定のImpulsの商標で製造されたデバイスは、多くの場合、耐用年数が短いとマークされています。
一方、シュナイダーエレクトリック製品は、批判の余地を残していません。
自分の手でTTRを作るには?
デバイス(モノリス)の設計機能を考えると、回路は通常のようにtextoliteボード上では組み立てられず、壁に取り付けられます。
これは、自作のソリッドステートリレー設計がどのように見えるかです。このようなことをするのは簡単です。電子エンジニアと電気技師の基本的なスキルだけが必要です。材料費が少ない
この方向には多くの回路ソリューションがあります。特定のオプションは、必要なスイッチングパワーと他のパラメータによって異なります。
回路組立用電子部品
ソリッドステートリレーを実際に開発および構築するための簡単な回路の要素のリストは、次のとおりです。
- フォトカプラタイプMOS3083。
- トライアックタイプVT139-800。
- KT209シリーズトランジスタ。
- 抵抗器、ツェナーダイオード、LED。
これらの電子部品はすべて、次の図に従って表面実装によってはんだ付けされています。
DIYアセンブリ用の低電力ソリッドステートリレーの概略図。少数の部品と簡単なヒンジ取り付けにより、回路を簡単にはんだ付けできます
制御信号生成回路でMOS3083オプトカプラーを使用しているため、入力電圧は5〜24ボルトの範囲で変動します。
また、ツェナーダイオードと制限抵抗からなるチェーンにより、制御LEDを通過する電流は最小限に抑えられます。このソリューションは、制御LEDの長い耐用年数を提供します。
組み立てられた回路の操作性の確認
組み立てられた回路の操作性をチェックする必要があります。 220ボルトの負荷電圧をトライアックを介してスイッチング回路に接続する必要はありません。トライアックのスイッチングラインに平行なテスターである測定デバイスを接続するだけで十分です。
測定装置を使用してソリッドステートリレーの性能をチェックします。制御電圧がデバイスの入力に適用される場合、トライアック遷移は開いている必要があります
テスターの測定モードを「mOhm」に設定し、制御電圧生成回路に電力(5〜24V)を印加する必要があります。すべてが正しく機能する場合、テスターは「mOhm」から「kOhm」までの抵抗の違いを示すはずです。
一体型ハウジング
将来のソリッドステートリレーケースのベースの下には、3〜5 mmのアルミニウムプレートが必要になります。プレートの寸法は重要ではありませんが、この電子素子が加熱されたときにトライアックから効率的に熱を除去するための条件に適合している必要があります。
未来のデバイスのケースを注ぐためのフレーム。段ボールの帯または他の適切な材料から作られています。ユニバーサル接着剤でアルミ基板に固定されています。
アルミ板の表面は平らにしてください。さらに、両面を処理する必要があります-細かいサンドペーパーで磨くために、ポリッシュします。
次の段階では、準備されたプレートに「型枠」が取り付けられます。厚い段ボールまたはプラスチックの境界が周囲に接着されます。それは一種の箱であるべきで、その後エポキシで満たされます。
「キャノピー」によって組み立てられたソリッドステートリレーの電子回路は、作成されたボックスの中に配置されます。アルミ板の表面にはトライアックのみが敷かれています。
トライアックをアルミニウム基板に固定します。主な条件は、この電子部品を金属ベースにしっかりと押し付ける必要があることです。これは、高品質の放熱と信頼できる動作を保証する唯一の方法です。
他の回路部品や導体がアルミニウム基板に触れないようにしてください。トライアックは、ラジエーターへの取り付け用に設計されたケースのその部分によってアルミニウムに適用されます。
トライアック本体とアルミニウム基板の接触領域には熱伝導性ペーストを使用する必要があります。非絶縁アノードを備えたいくつかのブランドのトライアックは、マイカパッドを通してインストールする必要があります。
リベットを使用してトライアックを基板に取り付けるオプション。裏側では、リベットは素材の表面と同じ高さに平らになります
トライアックは、何らかの重量でベースにしっかりと押し付けられ、周囲にエポキシ接着剤が充填されているか、基板の裏面(リベットなど)を乱さないように固定されている必要があります。
化合物の調製と体の充填
電子デバイスの固体の製造には、化合物の混合物が必要になります。複合混合物の組成は2つの成分に基づいています。
- 硬化剤なしのエポキシ。
- アラバスターパウダー。
アラバスターを追加したおかげで、マスターは2つの問題を一度に解決します-彼はエポキシ樹脂の公称消費量でフィラーコンパウンドの完全なボリュームを受け取り、最適なコンシステンシーのフィルを作成します。
混合物は完全に混合する必要があります。その後、硬化剤を追加して再び完全に混合できます。次に、作成したコンパウンドを使用して、「壁に取り付けられた」インストールを段ボール箱の内側に慎重に取り付けます。
これは、自分で組み立てたソリッドステートリレーの完成したインスタンスがどのように見えるかです。やや珍しく、見栄えはよくありませんが、信頼性は十分です
上のレベルまで塗りつぶされ、コントロールLEDのヘッドの一部だけが表面に残ります。最初は、コンパウンドの表面が完全に滑らかに見えない場合がありますが、しばらくすると画像が変化します。キャストが完全に固まるのを待つだけです。
実際、適切なキャスティングソリューションを使用できます。主な基準は、鋳造組成物が導電性であってはならないことであり、加えて、固化後に、かなりの程度の鋳造剛性が形成されるべきである。ソリッドステートリレーのモールドケースは、偶発的な物理的損傷から電子回路を保護する一種です。
このビデオでは、どのような電子部品に基づいて、ソリッドステートリレーを作成できるかを示しています。著者は、電子スイッチの製造中に個人的に遭遇した製造慣行のすべての詳細について明快に話します。
中国の販売者から単相TTRを取得した後に発生する可能性がある問題に関するビデオ。途中で、デバイス切り替えデバイスの一種のレビューを実施します:
ソリッドステートリレーの自己製造は可能な解決策ですが、低電圧負荷の製品では、消費電力が比較的低くなります。
自分の手でより強力で高電圧のデバイスを作ることは困難です。そして、この財政的事業は、工場のコピーが推定されるのと同じ額の費用がかかります。したがって、必要に応じて、既成の産業用デバイスを購入する方が簡単です。
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