Stare przekaźniki mechaniczne charakteryzują się dwiema wadami - niską prędkością i ograniczonym zasobem pod względem liczby dopuszczalnych przełączeń. Przełączniki elektroniczne, które je zastąpiły (inna nazwa to tranzystor półprzewodnikowy lub przekaźnik triakowy) są całkowicie pozbawione tych niedociągnięć, które przyciągnęły uwagę ekspertów elektroniki. Brak części mechanicznych, a także prostota obwodu ułatwiają montaż w domu. Zapoznanie się z zadaniem pomoże w zapoznaniu się z funkcjami urządzenia i zasadą działania tych elementów.
Co to są przekaźniki półprzewodnikowe i ich klasyfikacja
Przekaźniki półprzewodnikowe (lub TTR) to urządzenia elektroniczne o strukturze, która nie zawiera elementów mechanicznych. Zasada ich działania opiera się na cechach pracy połączeń półprzewodnikowych, które wyróżniają się wysoką prędkością przełączania i ochroną przed polami fizycznymi.
Przełączanie przekaźników półprzewodnikowych opiera się na zasadzie wyzwolenia klucza elektronicznego.
Często używane elementy elektroniczne, takie jak tranzystory, diody lub tyrystory, są tradycyjnie stosowane jako kluczowe elementy w tych produktach. W zależności od konstrukcji użytej do ich produkcji TTR są podzielone na urządzenia zbudowane na podstawie jednego z wymienionych elementów (na przykład przekaźniki na triakach).
Zgodnie z trybami pracy i rodzajem napięć przełączających próbki przekaźników półprzewodnikowych wytwarzanych na bazie półprzewodników dzielą się na następujące grupy:
- Urządzenia przełączające DC;
- urządzenia sterujące działaniem linii obciążeniowych o zmiennych parametrach prądowych;
- produkty uniwersalne działające w różnych sieciach.
Pierwsze urządzenia charakteryzują się stałą kontrolą napięcia nie większą niż 32 wolty. Przedstawiciele dwóch pozostałych pozycji są zdolni do przełączania znacznych potencjałów (do kilkudziesięciu kilowoltów).
Zalety TTR
Zalety przekaźnika obejmują:
- zdolność do przełączania stosunkowo dużych obciążeń;
- wysoka prędkość;
- praca w warunkach izolacji galwanicznej;
- odporność na krótkotrwałe przeciążenia.
Żadna próbka produktów mechanicznych lub elektromechanicznych nie jest w stanie konkurować z przełącznikami elektronicznymi. Dlatego nowe struktury oparte na półprzewodnikach całkowicie zastąpiły stare próbki mechaniczne.
Unikalne cechy operacyjne TTR pozwalają na ich stosowanie bez żadnych ograniczeń, jednocześnie wydłużając czas reakcji. Wszystkie te zalety tych urządzeń są doskonałym powodem, aby spróbować złożyć przekaźnik półprzewodnikowy własnymi rękami. Wady tych produktów obejmują potrzebę dodatkowej mocy, a także potrzebę usuwania nadmiaru ciepła wytwarzanego podczas pracy z dużymi obciążeniami.
Zrób to sam
Aby stworzyć przekaźnik prądowy własnymi rękami, musisz zaopatrzyć się w szereg elementów elektronicznych, które stanowią podstawę obwodów przełączających. Konieczne będą również specjalne materiały, z których zostanie wykonany korpus przekaźnika domowego.
Elementy elektroniczne
Następujące wspólne części są zwykle używane jako komponenty elektroniczne stosowane w niezależnej produkcji najprostszej próbki TTR:
- transoptor MOS3083;
- Triak VT139-800;
- tranzystor bipolarny seria KT209;
- zestaw rezystorów, a także diodę Zenera i diodę LED, która służy jako wskaźnik działania przekaźnika.
Wymienione elementy elektroniczne są lutowane zawiasowo zgodnie ze schematem podanym w źródłach. Wraz z innymi komponentami zawiera kluczowy tranzystor, który dostarcza stabilizowane impulsy do diody kontrolnej pary transoptorów.
Moment zasilania ustalany jest za pomocą elementu LED, którego zastosowanie w obwodzie siłownika umożliwia kontrolę wzrokową.
Pod wpływem tych impulsów następuje natychmiastowe wyzwolenie triaka półprzewodnikowego podłączonego do obwodu przełączanego. Zastosowanie pary transoptorów w takim obwodzie umożliwia kontrolę stałych potencjałów od 5 do 24 woltów.
Łańcuch graniczny rezystora z diodą Zenera jest niezbędny do zmniejszenia amplitudy prądu przepływającego przez diodę LED i element sterujący do minimalnej wartości. Takie rozwiązanie obwodu pozwala przedłużyć żywotność większości elementów użytych do budowy obwodu.
Projekt obudowy (wypełnienie złożone)
Do produkcji korpusu produktu prefabrykowanego wymagana będzie przede wszystkim aluminiowa płyta o grubości 3-5 mm, która posłuży jako podstawa montażu elektronicznego. Wymiary dobierane są arbitralnie, pod warunkiem, że gwarantują dobre rozpraszanie ciepła w środowisku. Kolejnym wymaganiem dla tej części jest dobrze przetworzona, absolutnie gładka powierzchnia, polerowana specjalnym narzędziem lub polerowana papierem ściernym do połysku.
W następnym etapie przygotowania skrzynki płyta wybrana jako podstawa jest wyposażona w ramkę z paska kartonu przyklejonego na obwodzie. Rezultatem jest mała skrzynka zaprojektowana do pomieszczenia uprzednio zmontowanego obwodu elektronicznego. W oparciu o jego komponenty tylko triak jest sztywno przymocowany, wszystkie inne elementy są trzymane w obudowie dzięki ich własnym połączeniom.
Aby podłączyć do obciążenia i zasilania, odpowiednie przewody są wyprowadzane na zewnątrz skrzynki.
W przyszłości niezawodne elementy złączne całego zestawu zapewniają ciekły związek wlany do pudełka, przygotowany wcześniej w odpowiednim pojemniku. Po stwardnieniu uzyskana zostanie monolityczna struktura, która nie jest gorsza od najlepszych wzorów przemysłowych pod względem ochrony przed wibracjami i innymi wpływami. Jego jedyną wadą jest niemożność demontażu w celu późniejszej naprawy obwodu.
Odmiany TTR
Podczas montażu obwodów przekaźników półprzewodnikowych DIY należy pamiętać, że do tych celów można stosować różnorodne komponenty. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby osoba, która podjęła pracę, wybrała na przykład nowoczesne tranzystory polowe, które wyróżniają się wysoką prędkością i niskim zużyciem energii. Elementami tymi zarządzają wyłącznie potencjały, zapewniając możliwość przełączania wystarczająco silnych konsumentów. Struktury polowe, takie jak MOSFET, mogą przełączać obwody obciążeniowe o mocy sięgającej dziesiątek kW.
Do samodzielnego wytwarzania przekaźnika półprzewodnikowego można wybrać inne struktury półprzewodnikowe, które mogą kontrolować obwody mocy: na przykład tyrystory lub tranzystory bipolarne. Najważniejsze, że spełniają one wymagania dotyczące funkcjonalności tego obwodu i parametrów operacyjnych elementów zawartych w jego strukturze. Wszystko inne zależy od przygotowania i uważności wykonawcy.
