Los viejos relés mecánicos se caracterizan por dos inconvenientes: baja velocidad y recursos limitados en la cantidad de conmutación permitida. Los interruptores electrónicos que los reemplazaron (otro nombre es un transistor de estado sólido o un relé triac) están completamente desprovistos de estas deficiencias, lo que atrajo la atención de los expertos en electrónica. La ausencia de piezas mecánicas, así como la simplicidad del circuito facilitan su montaje en casa. La familiarización con la tarea ayudará a familiarizarse con las características del dispositivo y el principio de funcionamiento de estos elementos.
¿Qué son los relés de estado sólido y su clasificación?
Los relés de estado sólido (o TTR) son dispositivos electrónicos con una estructura que no contiene componentes mecánicos. El principio de su funcionamiento se basa en las características del trabajo de las uniones de semiconductores, que se distinguen por una alta velocidad de conmutación y protección contra los campos físicos.
La conmutación de relés de estado sólido se basa en el principio de activar una llave electrónica.
Los componentes electrónicos de uso común, como transistores, diodos o tiristores, se usan tradicionalmente como elementos clave en estos productos. Dependiendo de las estructuras utilizadas en su fabricación, los TTR se dividen en dispositivos construidos sobre la base de uno de los elementos enumerados (relés en triacs, por ejemplo).
De acuerdo con los modos de operación y el tipo de voltajes de conmutación, las muestras de relés de estado sólido fabricados en base a semiconductores se dividen en los siguientes grupos:
- Dispositivos de conmutación de CC;
- dispositivos que controlan el funcionamiento de líneas de carga con parámetros de corriente variables;
- Productos universales que operan en varias cadenas.
Los primeros dispositivos se caracterizan por un control de voltaje constante de no más de 32 voltios. Los representantes de las dos posiciones restantes son capaces de cambiar potenciales significativos (hasta decenas de kilovoltios).
Ventajas de TTR
Las ventajas del relé incluyen:
- la capacidad de cambiar cargas relativamente potentes;
- alta velocidad;
- trabajar en condiciones de aislamiento galvánico;
- capacidad de soportar sobrecargas a corto plazo.
Ni una sola muestra de productos mecánicos o electromecánicos puede competir con los interruptores electrónicos. Por lo tanto, las nuevas estructuras basadas en semiconductores reemplazaron completamente las viejas muestras mecánicas.
Las características operativas únicas del TTR permiten su uso sin restricciones al tiempo que aumenta el tiempo de respuesta. Todas estas ventajas de estos dispositivos son una excelente razón para intentar ensamblar un relé de estado sólido con sus propias manos. Las desventajas de estos productos incluyen la necesidad de energía adicional, así como la necesidad de eliminar el exceso de calor generado cuando se trabaja con cargas potentes.
Hazlo tu mismo
Para hacer un relé de corriente con sus propias manos, necesita abastecerse de una serie de componentes electrónicos que constituyen la base de los circuitos de conmutación. Además, se requerirán materiales especiales a partir de los cuales se realizará el cuerpo de un relevo casero.
Elementos electrónicos
Las siguientes partes comunes se utilizan generalmente como componentes electrónicos utilizados en la fabricación independiente de la muestra TTR más simple:
- optoacoplador MOS3083;
- Triac VT139-800;
- transistor bipolar serie KT209;
- un conjunto de resistencias, así como un diodo zener y un LED, que sirve como indicador del funcionamiento del relé.
Los elementos electrónicos enumerados se sueldan de manera articulada de acuerdo con el esquema proporcionado en las fuentes. Junto con otros componentes, contiene un transistor clave, que suministra pulsos estabilizados al diodo de control del par de optoacopladores.
El momento de alimentación está fijado por un elemento LED, cuyo uso en el circuito del actuador permite el control visual.
Bajo la influencia de estos pulsos, se produce un disparo instantáneo de un triac semiconductor conectado a un circuito conmutado. El uso de un par de optoacopladores en dicho circuito permite controlar potenciales constantes de 5 a 24 voltios.
Es necesaria una cadena de restricción de una resistencia con un diodo zener para reducir la amplitud de la corriente que fluye a través del LED y el elemento de control a un valor mínimo. Tal solución de circuito le permite extender la vida útil de la mayoría de los elementos utilizados en la construcción del circuito.
Diseño de caja (relleno compuesto)
Para la fabricación del cuerpo del producto prefabricado, en primer lugar, se requerirá una placa de aluminio con un espesor de 3-5 mm, que servirá de base para el montaje electrónico. Las dimensiones se eligen arbitrariamente, siempre que garanticen una buena disipación de calor en el medio ambiente. Otro requisito para esta parte es una superficie bien mecanizada, absolutamente lisa, pulida con una herramienta especial o pulida con un papel de lija para un brillo.
En el siguiente paso de preparación de la caja, la placa seleccionada como base está equipada con un borde de una tira de cartón pegada alrededor del perímetro. El resultado es una pequeña caja diseñada para acomodar el circuito electrónico previamente ensamblado. En función de sus componentes, solo un triac está unido rígidamente, todos los demás elementos se mantienen dentro del recinto debido a sus propias conexiones.
Para conectarse a la carga y la fuente de alimentación, los conductores correspondientes salen al exterior de la caja.
En el futuro, los sujetadores confiables de todo el conjunto son provistos por un compuesto líquido vertido en la caja, preparado de antemano en un recipiente adecuado. Después de que se endurezca, se obtendrá una estructura monolítica, que no es inferior a los mejores diseños industriales en términos de protección contra vibraciones y otras influencias. Su único inconveniente es la imposibilidad de desmontar con el fin de reparar posteriormente el circuito.
Variedades de TTR
Al ensamblar circuitos de relé de estado sólido de bricolaje, debe tenerse en cuenta que se pueden usar una variedad de componentes para estos fines. Nada impide a una persona que ha comenzado a trabajar elegir transistores de efecto de campo modernos, por ejemplo, que se distinguen por su alta velocidad y bajo consumo de energía. Estos elementos solo se gestionan por potenciales, lo que proporciona la capacidad de cambiar consumidores lo suficientemente potentes. Las estructuras de campo como los MOSFET son capaces de conmutar circuitos de carga con una potencia que alcanza decenas de kW.
Para la fabricación propia de un relé de estado sólido, se permite seleccionar otras estructuras de semiconductores que puedan controlar los circuitos de potencia: tiristores, por ejemplo, o transistores bipolares. Lo principal es que cumplen con los requisitos para la funcionalidad de este circuito y los parámetros de funcionamiento de los elementos incluidos en su estructura. Todo lo demás depende de la preparación y atención del artista.
