Vanhoille mekaanisille releille on ominaista kaksi haittaa - alhainen nopeus ja rajallinen resurssi sallittujen kytkentöjen määrässä. Niitä korvanneissa elektronisissa kytkimissä (toinen nimi on solid-state-transistori tai triac-rele) puuttuvat nämä puutteet, jotka herättivät elektroniikan asiantuntijoita. Mekaanisten osien puuttuminen sekä piirin yksinkertaisuus helpottavat niiden kokoamista kotona. Tehtävän tunteminen auttaa perehtymään laitteen ominaisuuksiin ja näiden elementtien toimintaperiaatteeseen.
Mitä ovat puolijohdereleet ja niiden luokittelu
Puolijohdereleet (tai TTR) ovat elektronisia laitteita, joiden rakenne ei sisällä mekaanisia komponentteja. Niiden toimintaperiaate perustuu puolijohdeliitosten työpiirteisiin, jotka erottuvat suurella kytkentänopeudella ja fysikaalisten kenttien suojauksella.
Puolijohdereleiden kytkentä perustuu sähköisen avaimen laukaisuperiaatteeseen.
Näissä tuotteissa käytetään perinteisesti yleisesti käytettyjä elektronisia komponentteja, kuten transistoreita, diodeja tai tyristeitä. TTR: t jaetaan niiden valmistuksessa käytettyjen rakenteiden mukaan laitteisiin, jotka on rakennettu yhden luetellun elementin perusteella (esimerkiksi triakkien releet).
Puolijohteiden perusteella valmistettujen puolijohdereleiden näytteet toimintamoodien ja kytkentäjännitetyyppien mukaan jaetaan seuraaviin ryhmiin:
- DC-kytkentälaitteet;
- laitteet, jotka ohjaavat kuormituslinjojen toimintaa muuttuvilla virran parametreilla;
- eri ketjuissa toimivat universaalituotteet.
Ensimmäisille laitteille on ominaista enintään 32 voltin jatkuva jännitesäätö. Kahden jäljellä olevan aseman edustajat kykenevät vaihtamaan merkittäviä potentiaaleja (jopa kymmeniin kilovolteihin).
TTR: n edut
Releen etuihin kuuluu:
- kyky vaihtaa suhteellisen voimakkaita kuormia;
- suuri nopeus;
- työskennellä galvaanisen eristyksen olosuhteissa;
- kyky kestää lyhytaikaisia ylikuormituksia.
Yksikään mekaanisten tai sähkömekaanisten tuotteiden näyte ei pysty kilpailemaan elektronisten kytkimien kanssa. Siksi uudet puolijohteisiin perustuvat rakenteet korvasivat kokonaan vanhat mekaaniset näytteet.
TTR: n ainutlaatuiset toimintaominaisuudet mahdollistavat niiden käytön ilman rajoituksia samalla lisäämällä vasteaikaa. Kaikki nämä näiden laitteiden edut ovat erinomainen syy yrittää koota puolijohderele omilla käsillä. Näiden tuotteiden haittoihin sisältyy lisävirran tarve sekä tarve poistaa ylimääräinen lämpö, joka syntyy työn aikana voimakkaista kuormilla.
Tee se itse
Jotta virtarele voidaan luoda omilla käsillä, sinun on varastossa useita elektronisia komponentteja, jotka muodostavat kytkentäpiirien perustan. Tarvitaan myös erikoismateriaaleja, joista kotitekoisen releen runko valmistetaan.
Elektroniset elementit
Seuraavia yleisiä osia käytetään yleensä elektronisina komponenteina, joita käytetään yksinkertaisimman TTR-näytteen itsenäisessä valmistuksessa:
- optoeristin MOS3083;
- Triac VT139-800;
- bipolaaritransistorisarja KT209;
- joukko vastuksia, samoin kuin zener-diodi ja LED, joka toimii releen toiminnan indikaattorina.
Listatut elektroniset elementit juotetaan saranoidulla tavalla lähteissä esitetyn kaavion mukaisesti. Yhdessä muiden komponenttien kanssa se sisältää avaintransistorin, joka toimittaa stabiloidut pulssit optoeristinparin ohjausdiodiin.
Syöttömomentti on kiinnitetty LED-elementillä, jonka käyttö toimilaitepiirissä mahdollistaa visuaalisen ohjauksen.
Näiden pulssien vaikutuksesta tapahtuu kytkettyyn piiriin kytketyn puolijohdetriacin välitön laukaisu. Optoeristinparin käyttö sellaisessa piirissä mahdollistaa vakiopotentiaalien ohjaamisen 5 - 24 volttia.
Zener-diodilla varustetun vastuksen rajoitusketju on välttämätön LEDin ja ohjauselementin läpi virtaavan virran amplitudin pienentämiseksi minimiarvoon. Tällainen piiriratkaisu antaa sinun pidentää useimpien piirin rakennuksessa käytettyjen elementtien käyttöikää.
Kotelon suunnittelu (yhdistelmätäyttö)
Esivalmistetun tuotteen rungon valmistuksessa tarvitaan ensin alumiinilevyä, jonka paksuus on 3–5 mm, ja se toimii elektronisen kokoamisen perustana. Mitat valitaan mielivaltaisesti, mikäli ne takaavat lämmön hyvän haihtumisen ympäristössä. Toinen vaatimus tälle osalle on hyvin koneistettu, ehdottoman sileä pinta, kiillotettu erikoistyökalulla tai kiillotettu hiekkapaperilla kiiltoon.
Kotelon valmistusvaiheen seuraavassa vaiheessa pohjaksi valittu levy varustetaan reunalla kehän ympärille liimatusta pahvin nauhasta. Tuloksena on pieni laatikko, joka on suunniteltu sovittamaan aikaisemmin koottu elektroninen piiri. Komponenttiensa perusteella vain triakki on kiinnitetty tiukasti, kaikki muut elementit pidetään kotelossa niiden omien liitosten takia.
Yhdistämiseksi kuormaan ja virtalähteeseen vastaavat johtimet viedään laatikon ulkopuolelle.
Jatkossa luotettavat kiinnittimet koko kokoonpanolle toimitetaan laatikkoon kaatamalla nestemäisellä yhdistelmällä, joka on valmistettu etukäteen sopivaan astiaan. Kovettumisen jälkeen saadaan monoliittinen rakenne, joka ei ole huonompi kuin parhaat teolliset mallit tärinöiltä ja muilta vaikutuksilta suojautumisen kannalta. Sen ainoa haittapuoli on kyvyttömyys purkaa piirin myöhempää korjaamista varten.
TTR-lajikkeet
Kokoonpanossa DIY puolijohderelepiirejä tulisi pitää mielessä, että näihin tarkoituksiin voidaan käyttää erilaisia komponentteja. Mikään ei estä työn aloittanutta henkilöä valitsemasta esimerkiksi nykyaikaisia kenttätehostetransistoreita, jotka erottuvat suuresta nopeudesta ja alhaisesta virrankulutuksesta. Näitä elementtejä hallitsevat vain potentiaalit, mikä tarjoaa mahdollisuuden vaihtaa riittävän tehokkaita kuluttajia. Kenttärakenteet, kuten MOSFET, kykenevät vaihtamaan kuormapiirejä, joiden teho saavuttaa kymmeniä kW.
Puolijohdereleen itsevalmistusta varten on sallittua valita muita puolijohderakenteita, jotka voivat ohjata virtapiirejä: esimerkiksi tiristorit tai bipolaaritransistorit. Tärkeintä on, että ne täyttävät tämän piirin toiminnallisuutta koskevat vaatimukset ja sen rakenteeseen kuuluvien elementtien toimintaparametrit. Kaikki muu riippuu esiintyjän valmiudesta ja tarkkaavaisuudesta.
