- El diseño y principio de funcionamiento de TTR.
- ¿Cómo hacer que TTR lo haga usted mismo?
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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El relé de estado sólido (TTR) es un dispositivo de una serie de componentes electrónicos de acción no mecánica. La falta de mecanismos abre más oportunidades para que los amantes de la electrónica puedan hacer un relevo de estado sólido para uso personal.
Considere esta posibilidad con más detalle.
El diseño y principio de funcionamiento de TTR.
Si la mayoría de estos componentes electrónicos tradicionalmente contienen partes móviles de grupos de contactos, el relé de estado sólido no tiene tales partes en absoluto. El dispositivo de circuito de conmutación de circuitos se lleva a cabo según el principio de una llave electrónica. Y el papel de los interruptores electrónicos generalmente lo realizan los semiconductores integrados en el cuerpo del relé: transistores de potencia, triacs y tiristores.
Antes de intentar hacer un relé de estado sólido de forma independiente, es lógico familiarizarse con el diseño básico de dichos dispositivos para comprender el principio de su funcionamiento.
La producción industrial produce relés de estado sólido de varias configuraciones, diseñados para una variedad de condiciones de aplicación práctica. Selección de modificaciones extensas.
En el marco de un estudio exhaustivo del dispositivo, es inmediatamente necesario destacar los aspectos preferenciales de la TTP:
- conmutación de carga potente;
- alta velocidad de conmutación;
- aislamiento galvánico ideal;
- la capacidad de mantener brevemente alta sobrecarga.
Entre las estructuras mecánicas para encontrar un relé con parámetros similares realmente no es posible. En general, las ventajas con respecto a las contrapartes mecánicas en los relés de estado sólido se expresan en una lista impresionante.
Dos dispositivos electrónicos, que proporcionan funcionalmente circuitos de conmutación: a la izquierda se realiza sobre la base de una construcción de estado sólido, a la derecha, el tradicional sistema de conmutación mecánica
Las condiciones de operación para TTR prácticamente no limitan el uso de estos dispositivos. Además, la ausencia de piezas mecánicas móviles afecta favorablemente la vida útil de los dispositivos. Así que hay muchas razones para tomar un relé de estado sólido: para ensamblar el dispositivo con sus propias manos.
Sin embargo, para ser justos, junto con los aspectos positivos, deben tenerse en cuenta las propiedades del relé, caracterizadas como desventajas. Por lo tanto, para la operación de dispositivos de alta potencia, como regla general, se requiere un componente adicional de la estructura, que está diseñado para eliminar el calor.
En el caso de cambiar una carga potente, el relé de una versión de estado sólido casi siempre se complementa con potentes radiadores de refrigeración. Este momento complica un poco el uso de la TTP.
Los radiadores para enfriar relés de estado sólido tienen dimensiones generales varias veces mayores que las de TTR, lo que reduce la comodidad y la eficiencia de la instalación.
Durante la operación (en el estado cerrado), los dispositivos TTR producen una corriente de fuga inversa y muestran una característica de voltaje / corriente no lineal. No todos los relés de estado sólido son permisibles de usar sin ninguna limitación en las características de los voltajes conmutados.
Diseño para uso exclusivo en circuitos donde se suministra alimentación de CC. Por lo general, estos dispositivos se distinguen por sus pequeñas dimensiones y su pequeña potencia de conmutación.
Los tipos separados de dispositivos están diseñados para cambiar solo la corriente continua. La introducción de relés de estado sólido en el circuito generalmente requiere el recurso a medidas adicionales dirigidas a bloquear falsas alarmas.
Los relés de estado sólido a menudo se pueden encontrar en el panel eléctrico general del apartamento.
¿Cómo funciona un relé de estado sólido?
La señal de control (generalmente un voltaje de bajo nivel, proveniente, por ejemplo, del controlador de control) se alimenta al LED de un par optoelectrónico presente en el circuito TTP. El LED comienza a emitir luz hacia el fotodiodo, que a su vez se abre y comienza a pasar corriente.
Un esquema TTR generalizado, que muestra claramente cómo funciona un dispositivo electrónico: 1 - control de la fuente de voltaje; 2 - optoacoplador dentro de la caja del relé; 3 - cargar la fuente de corriente; 4 - carga
La corriente que pasa a través del fotodiodo llega al electrodo de control del transistor o tiristor clave. La llave se abre, se cierra el circuito de carga.
Así es como funciona la función de cambio de instrumento. Todos los componentes electrónicos están tradicionalmente encerrados en un estuche monolítico. En realidad, por lo tanto, el dispositivo se llama relé de estado sólido.
Y cómo conectar un relé de estado sólido se puede leer en este material.
Tipos de interruptores de estado sólido
Toda la gama existente de dispositivos se puede dividir en grupos, según la categoría de carga de plug-in, las características de control y los voltajes de conmutación.
Así, en total, hay tres grupos:
- Dispositivos que operan en circuitos de corriente continua.
- Dispositivos que operan en circuitos de corriente alterna.
- Diseños universales.
El primer grupo está representado por instrumentos con los parámetros de voltajes de control de operación de 3–32 voltios. Se trata de una electrónica de tamaño relativamente pequeño, dotada de una pantalla LED, capaz de funcionar sin interrupciones a temperaturas de -35 / +75 ºС.
Ejecución generalizada del dispositivo electrónico para su aplicación en una red eléctrica monofásica. También hay otros diseños, pero mucho menos.
El segundo grupo - dispositivos diseñados para la instalación en redes de CA. Estos son los diseños de TTR para instalación en redes de CA, controlados por un voltaje de 24 a 250 voltios. Existen dispositivos capaces de conmutar cargas de alta potencia.
El tercer grupo son los dispositivos universales. Los circuitos de este tipo de dispositivo admiten la configuración manual para su uso en ciertas condiciones.
Si comienza por la naturaleza de la carga conectada, debe distinguir dos tipos de relés de CA de estado sólido: monofásicos y trifásicos. Ambos tipos están diseñados para conmutar una carga suficientemente poderosa a corrientes de 10 a 75 A. Al mismo tiempo, los valores máximos a corto plazo de la corriente pueden alcanzar los 500 A.
Una versión generalizada para su uso en una red eléctrica trifásica. A menudo se utiliza como un regulador lineal de potentes calentadores eléctricos (TEN)
Los circuitos capacitivos, resistivos e inductivos pueden actuar como una carga conmutada por relés de estado sólido. Los diseños de interruptores permiten, sin ruido excesivo, controlar sin problemas, por ejemplo, elementos de calefacción, lámparas incandescentes y motores eléctricos.
La fiabilidad del trabajo es suficientemente alta. Pero en muchos aspectos, la estabilidad y la durabilidad de los relés de estado sólido dependen de la calidad de la producción de los productos. Por lo tanto, los dispositivos fabricados bajo una determinada marca "Impuls" a menudo se marcan con una vida útil corta.
Por otro lado, los productos de Schneider Electric no dejan ningún motivo para la crítica.
¿Cómo hacer que TTR lo haga usted mismo?
Teniendo en cuenta la característica de diseño del dispositivo (monolito), el circuito no se ensambla en una placa de textolite, como es habitual, sino por el montaje.
Eso parece un diseño de relé de estado sólido hecho en casa. Hacer algo como esto es fácil. Solo necesitamos las habilidades básicas de un ingeniero electrónico y un electricista. Los costos de material son pequeños
Las soluciones de circuitos en esta dirección se pueden encontrar muchas. La opción específica depende de la potencia de conmutación requerida y otros parámetros.
Componentes electrónicos para montaje de circuitos.
La lista de elementos de un esquema simple para el desarrollo práctico y la construcción de un relé de estado sólido:
- Optoacoplador tipo MOS3083.
- Triac tipo VT139-800.
- Serie del transistor KT209.
- Resistencias, diodo Zener, LED.
Todos los componentes electrónicos especificados se sueldan mediante montaje de acuerdo con el siguiente esquema:
Diagrama esquemático del relé de estado sólido de baja potencia para el montaje de sus propias manos. Un pequeño número de piezas y una instalación montada simple hacen posible soldar el circuito fácilmente.
Debido al uso del optoacoplador MOS3083 en el circuito de acondicionamiento de la señal de control, el voltaje de entrada puede variar de 5 a 24 voltios.
Y debido a la cadena que consta de un diodo Zener y una resistencia limitadora, la corriente que pasa a través del LED de control se reduce al mínimo posible. Esta solución garantiza una larga vida útil del control LED.
Comprobación del esquema recogido para el rendimiento.
El circuito ensamblado debe ser revisado para su operatividad. Conecte mientras que la tensión de carga de 220 voltios en el circuito de conmutación a través del triac es opcional. Basta con conectar un dispositivo de medición - probador paralelo a la línea de conmutación del triac.
Verificación del relé de estado sólido con un dispositivo de medición. Si se aplica un voltaje de control a la entrada del dispositivo, la transición triac debe abrirse
El modo de medición del comprobador debe configurarse en "MOhm" y suministrar alimentación (5-24 V) al circuito de generación de voltaje de control. Si todo funciona correctamente, el probador debe mostrar la diferencia en la resistencia de "MΩ" a "KΩ".
Dispositivo del caso monolítico.
Bajo la base del cuerpo del futuro relé de estado sólido se requerirá una placa de aluminio con un espesor de 3-5 mm. Las dimensiones de la placa no son críticas, pero deben cumplir con las condiciones para la eliminación efectiva del calor del triac cuando este elemento electrónico se calienta.
El marco para rellenar el cuerpo del futuro dispositivo. Hecho de tira de cartón u otros materiales adecuados. Sobre el sustrato de aluminio se fija con pegamento universal.
La superficie de la placa de aluminio debe ser plana. Además, es necesario procesar ambos lados: limpiar con papel de lija fino y pulir.
En la siguiente etapa, la placa preparada está equipada con “encofrado”: se pega un borde de cartón o plástico a lo largo del perímetro. Se debe hacer una especie de caja, que luego se llenará con resina epoxi.
Un circuito electrónico de un relé de estado sólido ensamblado por un "dosel" se coloca dentro de la caja. En la superficie de la placa de aluminio caben solo un triac.
Sujeción del triac sobre el sustrato de aluminio. La condición principal: este componente electrónico debe presionarse firmemente contra la base de metal. Esta es la única forma de garantizar un disipador de calor de alta calidad y un funcionamiento confiable.
Ninguna otra parte y conductor del circuito debe tocar el sustrato de aluminio. El triac se aplica al aluminio con la parte del cuerpo diseñada para su instalación en el radiador.
Debe usarse pasta conductora de calor en el área de contacto entre la carcasa del triac y el sustrato de aluminio. Algunas marcas de triacs con ánodo no aislado deben instalarse a través de una junta de mica.
Opción de montar el triac al sustrato con la ayuda de remaches. En el reverso, los remaches se aplanan al ras con la superficie del sustrato
El triac debe presionarse con fuerza contra la base con algún tipo de carga y verterse alrededor del perímetro con pegamento epóxico o asegurarse de alguna manera sin romper la superficie de la parte posterior del sustrato (por ejemplo, con un remache).
Preparación del compuesto y vertido del cuerpo.
Bajo la fabricación de un cuerpo sólido de un dispositivo electrónico, necesitará hacer una mezcla compuesta. La composición de la mezcla de compuestos se realiza sobre la base de dos componentes:
- Epoxi sin endurecedor.
- Polvo de alabastro.
Gracias a la adición de alabastro, el maestro resuelve dos problemas a la vez: obtiene un volumen exhaustivo del compuesto de relleno en el consumo nominal de resina epoxi y crea un relleno de la consistencia óptima.
La mezcla debe mezclarse bien, después de lo cual puede agregar un endurecedor y mezclar nuevamente. A continuación, vierta suavemente la instalación "montada" dentro del compuesto de caja de cartón creado.
Parece una copia terminada de un relé de estado sólido ensamblado a mano. Algo inusual y no muy presentable, pero suficientemente confiable
Rellene el nivel superior, dejando en la superficie solo una parte de la cabeza del LED de control. Inicialmente, la superficie del compuesto puede no parecer bastante lisa, pero después de un tiempo la imagen cambiará. Solo queda esperar a que se complete la solidificación del molde.
De hecho, puede aplicar cualquier adecuado para soluciones de fundición. El criterio principal es que la composición de fundición no debe ser conductora eléctricamente, más un buen grado de rigidez de fundición debe formarse después de la solidificación. La caja fundida de un relé de estado sólido es un tipo de protección de circuito electrónico contra daños físicos accidentales.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Este video muestra cómo y en base a cualquier componente electrónico puede hacer un relé de estado sólido. El autor cuenta lúcidamente todos los detalles de la práctica de fabricación que encontró personalmente en la producción de un interruptor electrónico:
Video sobre el problema que se puede encontrar después de la adquisición de TTP monofásica de vendedores de China. En el camino, realiza una revisión peculiar del dispositivo de conmutación:
La producción independiente de relés de estado sólido es una solución bastante posible, pero con respecto a los productos para cargas de bajo voltaje, que consumen energía relativamente baja.
Los aparatos más potentes y de alto voltaje lo hacen usted mismo difícil. Y esta empresa financiera costará la misma cantidad que la copia de fábrica. Por lo tanto, si es necesario, es más fácil comprar un dispositivo industrial listo para usar.
Si tiene alguna pregunta sobre el ensamblaje de un relé de estado sólido, pregúnteles en el bloque con comentarios e intentaremos darles una respuesta extremadamente clara. También puede compartir la experiencia de la retransmisión de fabricación propia o proporcionar información valiosa sobre el tema del artículo.