Veciem mehāniskiem relejiem raksturīgi divi trūkumi - mazs ātrums un ierobežots resurss pieļaujamo pārslēgumu skaitā. Elektroniskajiem slēdžiem, kas tos aizstāja (cits nosaukums ir cietvielu tranzistors vai triac relejs), pilnībā trūkst šo trūkumu, kas piesaistīja elektronikas ekspertu uzmanību. Mehānisko detaļu neesamība, kā arī shēmas vienkāršība ļauj tos viegli salikt mājās. Iepazīšanās ar uzdevumu palīdzēs iepazīties ar ierīces īpašībām un šo elementu darbības principu.
Kas ir cietvielu releji un to klasifikācija
Cietvielu releji (vai TTR) ir elektroniskas ierīces ar struktūru, kas nesatur mehāniskus komponentus. To darbības princips ir balstīts uz pusvadītāju krustojumu darba iezīmēm, kuras izceļas ar lielu pārslēgšanās ātrumu un aizsardzību no fizikāliem laukiem.
Cietvielu releju pārslēgšana balstās uz elektroniskās atslēgas palaišanas principu.
Parasti par galvenajiem elementiem šajos izstrādājumos parasti izmanto elektroniski izmantojamus komponentus, piemēram, tranzistorus, diodes vai tiristorus. Atkarībā no to ražošanā izmantotajām konstrukcijām, TTR tiek sadalīti ierīcēs, kas izgatavotas, pamatojoties uz vienu no uzskaitītajiem elementiem (piemēram, releji uz triakiem).
Saskaņā ar darbības režīmiem un ieslēgšanas sprieguma veidu cietvielu releju paraugus, kas izgatavoti, pamatojoties uz pusvadītājiem, sadala šādās grupās:
- Līdzstrāvas komutācijas ierīces;
- ierīces, kas kontrolē kravas līniju darbību ar mainīgiem strāvas parametriem;
- universālie produkti, kas darbojas dažādās ķēdēs.
Pirmajām ierīcēm raksturīga pastāvīga sprieguma kontrole ne vairāk kā 32 volti. Divu atlikušo pozīciju pārstāvji spēj pārslēgt ievērojamu potenciālu (līdz desmitiem kilovoltu).
TTR priekšrocības
Releja priekšrocības ir šādas:
- spēja pārslēgt relatīvi jaudīgas kravas;
- liels ātrums;
- darbs galvaniskās izolācijas apstākļos;
- spēja izturēt īslaicīgas pārslodzes.
Neviens mehānisku vai elektromehānisku produktu paraugs nespēj konkurēt ar elektroniskajiem slēdžiem. Tāpēc jaunās struktūras, kuru pamatā ir pusvadītāji, pilnībā aizstāja vecos mehāniskos paraugus.
TTR unikālie darbības parametri ļauj tos izmantot bez ierobežojumiem, vienlaikus palielinot reakcijas laiku. Visas šīs ierīču priekšrocības ir lielisks iemesls, lai mēģinātu salikt cietvielu releju ar savām rokām. Šo izstrādājumu trūkumi ietver nepieciešamību pēc papildu enerģijas, kā arī nepieciešamību noņemt lieko siltumu, kas rodas, strādājot ar jaudīgām slodzēm.
Dari pats
Lai veiktu strāvas releju ar savām rokām, jums jāuzkrāj virkne elektronisko komponentu, kas veido komutācijas ķēžu pamatu. Tāpat būs nepieciešami īpaši materiāli, no kuriem tiks izgatavots mājās gatavota releja korpuss.
Elektroniskie elementi
Kā elektroniskos komponentus, kas tiek izmantoti neatkarīgākā vienkāršā TTR parauga ražošanā, parasti izmanto šādas kopīgas detaļas:
- optoelements MOS3083;
- Triac VT139-800;
- bipolārā tranzistora sērija KT209;
- rezistoru komplekts, kā arī Zener diode un LED, kas kalpo kā releja darbības indikators.
Uzskaitītie elektroniskie elementi ir pielodēti šarnīru veidā saskaņā ar avotos sniegto shēmu. Kopā ar citiem komponentiem tas satur atslēgas tranzistoru, kas piegādā stabilizētus impulsus optoelementu pāra vadības diodei.
Padeves momentu fiksē ar LED elementu, kura izmantošana pievada ķēdē ļauj vizuāli kontrolēt.
Šo impulsu ietekmē notiek pusvadītāju triac, kas savienots ar ieslēgtu ķēdi, tūlītēja ieslēgšanās. Optoelementu pāra izmantošana šādā shēmā ļauj kontrolēt nemainīgus potenciālus no 5 līdz 24 voltiem.
Rezistora ierobežojuma ķēde ar Zener diodi ir nepieciešama, lai samazinātu strāvas amplitūdu, kas plūst caur LED un vadības elementu, līdz minimālajai vērtībai. Šāds ķēdes risinājums ļauj pagarināt lielāko daļu ķēdes būvniecībā izmantoto elementu kalpošanas laiku.
Korpusa dizains (salikts pildījums)
Saliekamā izstrādājuma korpusa ražošanai, pirmkārt, būs nepieciešama alumīnija plāksne ar biezumu 3-5 mm, tā kalpos par pamatu elektroniskai montāžai. Izmēri tiek izvēlēti patvaļīgi, ar nosacījumu, ka tie garantē labu siltuma izkliedi vidē. Vēl viena šīs daļas prasība ir labi apstrādāta, absolūti gluda virsma, kas ir pulēta ar īpašu instrumentu vai pulēta ar smilšpapīru līdz spīdumam.
Nākamajā lietas sagatavošanas posmā plāksne, kas izvēlēta kā pamatne, ir aprīkota ar apmali no kartona sloksnes, kas pielīmēta pa perimetru. Rezultāts ir maza kaste, kas paredzēta iepriekš samontētas elektroniskās shēmas izvietošanai. Balstoties uz tā sastāvdaļām, ir stingri piestiprināta tikai triaka, visi pārējie elementi tiek turēti kamerā to pašu savienojumu dēļ.
Lai izveidotu savienojumu ar slodzi un barošanas avotu, atbilstošie vadītāji tiek izvadīti uz kastes ārpusi.
Nākotnē uzticamus visa montāžas stiprinājumus nodrošina šķidrs savienojums, kas ielej kastē, iepriekš sagatavots piemērotā traukā. Pēc sacietēšanas tiks iegūta monolīta struktūra, kas nav zemāka par labākajiem rūpnieciskajiem dizainiem aizsardzības ziņā pret vibrācijām un citām ietekmēm. Tās vienīgais trūkums ir nespēja izjaukt ķēdes turpmāka remonta vajadzībām.
TTR šķirnes
Saliekot DIY cietvielu releju shēmas, jāpatur prātā, ka šajos nolūkos var izmantot dažādus komponentus. Nekas neliedz cilvēkam, kurš ir uzsācis darbu, izvēlēties, piemēram, modernus lauka efektu tranzistorus, kurus izceļas ar lielu ātrumu un mazu enerģijas patēriņu. Šos elementus pārvalda tikai potenciāls, nodrošinot iespēju mainīt pietiekami jaudīgus patērētājus. Lauka struktūras, piemēram, MOSFET, spēj pārslēgt slodzes ķēdes ar jaudu, kas sasniedz desmitiem kW.
Cietvielu releja pašražošanai ir atļauts izvēlēties citas pusvadītāju struktūras, kuras var kontrolēt strāvas ķēdes: piemēram, tiristorus vai bipolārus tranzistorus. Galvenais ir tas, ka tie atbilst šīs ķēdes funkcionalitātes un tās struktūrā iekļauto elementu darbības parametru prasībām. Viss pārējais ir atkarīgs no izpildītāja sagatavotības un uzmanības.
