Solid State Relay (TTR) adalah perangkat dari serangkaian komponen elektronik aksi non-mekanis. Kurangnya mekanik membuka lebih banyak peluang bagi pecinta elektronik untuk membuat relay solid-state dengan tangan mereka sendiri untuk penggunaan pribadi.
Pertimbangkan kemungkinan ini secara lebih rinci.
Desain dan prinsip pengoperasian TTR
Jika sebagian besar elektronik seperti itu secara tradisional berisi bagian yang bergerak dari grup kontak, relay solid-state tidak memiliki bagian tersebut sama sekali. Mengganti sirkuit dengan sirkuit perangkat dilakukan sesuai dengan prinsip kunci elektronik. Dan peran kunci elektronik biasanya dimainkan oleh semikonduktor yang dibangun di dalam tubuh relai - transistor daya, triac, thyristor.
Sebelum Anda mencoba membuat solid-state relay sendiri, masuk akal untuk membiasakan diri dengan desain dasar perangkat tersebut, untuk memahami prinsip operasi mereka.
Relay solid-state dari berbagai konfigurasi dibuat oleh industri, dirancang untuk berbagai kondisi praktis. Berbagai pilihan modifikasi
Dalam kerangka studi perangkat yang ketat, perlu segera menyoroti aspek-aspek utama TTR:
- switching beban tinggi;
- kecepatan switching yang tinggi;
- isolasi galvanik yang sempurna;
- kemampuan untuk menahan beban tinggi secara singkat.
Di antara struktur mekanis, tidak mungkin untuk menemukan relai dengan parameter serupa. Secara umum, keunggulan dibandingkan rekan mekanik relai keadaan padat diungkapkan oleh daftar yang mengesankan.
Dua perangkat elektronik yang secara fungsional menyediakan switching sirkuit: di sebelah kiri dibuat berdasarkan desain solid-state, di sebelah kanan adalah sistem switching mekanis tradisional
Kondisi pengoperasian untuk TTR secara praktis tidak membatasi penggunaan perangkat ini. Selain itu, tidak adanya komponen mekanis yang bergerak menguntungkan masa pakai perangkat. Jadi ada setiap alasan untuk mengatasi relai keadaan padat - untuk merakit perangkat dengan tangan Anda sendiri.
Namun, dalam keadilan, bersama dengan aspek-aspek positif, harus dicatat sifat-sifat relay, ditandai sebagai kelemahan. Jadi, untuk pengoperasian perangkat yang kuat, sebagai aturan, komponen tambahan dari struktur diperlukan, yang dirancang untuk menghilangkan panas.
Dalam hal beralih beban yang kuat, relay keadaan padat hampir selalu dilengkapi dengan radiator pendingin yang kuat. Poin ini mempersulit penggunaan TTR.
Radiator pendingin kondisi solid memiliki dimensi beberapa kali lebih besar daripada dimensi TTR, yang mengurangi kenyamanan dan rasionalitas pemasangan.
Perangkat TTR selama operasi (dalam keadaan tertutup) memberikan arus bocor terbalik dan menunjukkan karakteristik tegangan arus non-linier. Tidak semua relay keadaan padat dapat digunakan tanpa batasan dalam karakteristik voltase yang diaktifkan.
Desain hanya digunakan di sirkuit di mana daya disuplai oleh arus searah. Biasanya, perangkat ini dibedakan oleh dimensi kecil dan daya switching yang rendah
Beberapa jenis perangkat dirancang hanya untuk mengalihkan arus searah. Implementasi solid-state relay di sirkuit biasanya membutuhkan tindakan tambahan yang bertujuan memblokir alarm palsu.
Relay solid state sering ditemukan di panel listrik umum sebuah apartemen.
Bagaimana cara kerja solid state relay?
Sinyal kontrol (biasanya tegangan rendah, berasal, misalnya, dari pengontrol kontrol) diumpankan ke LED dari pasangan optoelektronik yang ada di sirkuit TTR. LED mulai memancarkan cahaya ke arah fotodioda, yang pada gilirannya terbuka dan mulai melewati arus.
Skema TTR umum, dengan jelas menunjukkan bagaimana fungsi perangkat elektronik: 1 - sumber tegangan kontrol; 2 - optocoupler di dalam rumah relai; 3 - memuat sumber arus; 4 - muat
Arus yang melewati fotodioda datang ke elektroda kontrol dari transistor kunci atau thyristor. Kunci terbuka, menutup sirkuit beban.
Ini adalah cara kerja fungsi alih perangkat. Semua elektronik secara tradisional tertutup dalam sebuah penutup monolitik. Sebenarnya, oleh karena itu, perangkat itu disebut relay solid-state.
Dan bagaimana menghubungkan relay solid-state dapat ditemukan dalam materi ini.
Switch Solid State
Seluruh rentang perangkat yang ada dapat secara kondisional dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan kategori beban terhubung, karakteristik kontrol tegangan dan switching.
Dengan demikian, total tiga kelompok akan ditarik:
- Perangkat yang beroperasi di sirkuit DC.
- Perangkat yang beroperasi di sirkuit AC.
- Desain universal.
Kelompok pertama diwakili oleh perangkat dengan parameter tegangan kontrol kerja 3 - 32 volt. Ini adalah elektronik berukuran relatif kecil, diberkahi dengan indikator LED, mampu berfungsi tanpa gangguan pada suhu -35 / +75 ºС.
Desain perangkat elektronik yang tersebar luas untuk digunakan dalam jaringan listrik satu fase. Pilihan desain lain juga ditemukan, tetapi lebih jarang.
Grup kedua - perangkat yang dirancang untuk instalasi di jaringan AC. Berikut adalah desain TTR untuk pemasangan di jaringan AC, dikendalikan oleh tegangan 24 - 250 volt. Ada perangkat yang mampu mengalihkan beban daya tinggi.
Kelompok ketiga adalah perangkat universal. Sirkuit jenis perangkat ini mendukung penyetelan manual untuk digunakan dalam kondisi tertentu.
Jika Anda mulai dari sifat beban yang terhubung, Anda harus membedakan dua jenis relay AC solid-state: fase tunggal dan tiga fase. Kedua tipe ini dirancang untuk mengalihkan beban yang cukup kuat pada arus 10 - 75 A. Pada saat yang sama, nilai puncak jangka pendek saat ini dapat mencapai 500 A.
Versi luas untuk digunakan dalam jaringan listrik tiga fase. Sering digunakan sebagai pengatur linier dari pemanas listrik yang kuat (TEN)
Sirkuit induksi kapasitif, resistif, dapat bertindak sebagai beban yang diaktifkan oleh relai keadaan-padat. Desain sakelar memungkinkan Anda mengontrol dengan mulus, misalnya elemen pemanas, lampu pijar, motor listrik tanpa kebisingan yang tidak perlu.
Keandalan cukup tinggi. Tetapi dalam banyak hal, stabilitas dan daya tahan relay solid-state tergantung pada kualitas produksi. Dengan demikian, perangkat yang diproduksi di bawah merek dagang Impuls tertentu sering ditandai oleh masa layanan yang singkat.
Produk Schneider Electric, di sisi lain, tidak meninggalkan ruang untuk kritik.
Bagaimana cara membuat TTR dengan tangan Anda sendiri?
Mengingat fitur desain perangkat (monolith), sirkuit tidak dipasang pada papan textolite, seperti biasa, tetapi pada dinding yang dipasang.
Inilah yang tampak seperti desain relai solid-state buatan sendiri. Sangat mudah untuk melakukan hal seperti ini. Hanya keterampilan dasar seorang insinyur elektronik dan tukang listrik yang dibutuhkan. Biaya material kecil
Ada banyak solusi rangkaian ke arah ini. Pilihan spesifik tergantung pada daya switching yang diperlukan dan parameter lainnya.
Komponen elektronik untuk perakitan sirkuit
Daftar elemen rangkaian sederhana untuk pengembangan praktis dan konstruksi relai keadaan-padat do-it-yourself adalah sebagai berikut:
- Optocoupler tipe MOS3083.
- Tipe Triac VT139-800.
- Transistor seri KT209.
- Resistor, dioda Zener, LED.
Semua komponen elektronik ini disolder oleh pemasangan permukaan menurut diagram berikut:
Diagram skematis dari relai solid-state berdaya rendah untuk perakitan DIY. Sejumlah kecil komponen dan pemasangan berengsel yang sederhana memungkinkan menyolder sirkuit tanpa kesulitan
Karena penggunaan optocoupler MOS3083 dalam rangkaian pembangkitan sinyal kontrol, tegangan input dapat bervariasi dari 5 hingga 24 volt.
Dan karena rantai, yang terdiri dari dioda zener dan resistor pembatas, arus yang melewati LED kontrol dikurangi seminimal mungkin. Solusi ini memberikan umur panjang kontrol LED.
Memeriksa sirkuit rakitan untuk operabilitas
Sirkuit yang dirakit harus diperiksa untuk operabilitas. Tidak perlu menghubungkan tegangan beban 220 volt ke sirkuit switching melalui triac. Cukup menghubungkan alat pengukur - paralel tester ke jalur switching triac.
Memeriksa kinerja relai keadaan padat menggunakan perangkat pengukur. Jika tegangan kontrol diterapkan pada input perangkat, transisi triac harus terbuka
Mode pengukuran tester harus diatur ke "mOhm" dan menerapkan daya (5-24V) ke sirkuit pembangkit tegangan kontrol. Jika semuanya bekerja dengan benar, tester harus menunjukkan perbedaan resistensi dari "mOhm" ke "kOhm."
Perumahan monolitik
Pelat aluminium setebal 3-5 mm akan dibutuhkan di bawah dasar casing solid-state relay di masa depan. Dimensi pelat tidak kritis, tetapi harus memenuhi persyaratan untuk pembuangan panas yang efisien dari triac ketika elemen elektronik ini dipanaskan.
Bingkai untuk menuangkan wadah perangkat masa depan. Terbuat dari strip karton atau bahan lain yang cocok. Diperbaiki pada substrat aluminium dengan lem universal.
Permukaan pelat aluminium harus rata. Selain itu, perlu untuk memproses kedua sisi - untuk mengupas dengan amplas halus, semir.
Pada tahap berikutnya, plat yang disiapkan dilengkapi dengan "bekisting" - perbatasan kardus tebal atau plastik yang dilem di sekeliling perimeter. Itu harus berupa kotak, yang kemudian akan diisi dengan epoksi.
Sirkuit elektronik relai keadaan padat yang dirangkai oleh "kanopi" ditempatkan di dalam kotak yang dibuat. Hanya triac yang diletakkan di permukaan pelat aluminium.
Memperbaiki triac pada substrat aluminium. Kondisi utama adalah bahwa komponen elektronik ini harus ditekan dengan kuat ke dasar logam. Ini adalah satu-satunya cara untuk memastikan pembuangan panas berkualitas tinggi dan operasi yang andal.
Tidak ada bagian atau konduktor sirkuit lain yang boleh menyentuh substrat aluminium. Triac diaplikasikan pada aluminium oleh bagian case, yang dirancang untuk pemasangan pada radiator.
Anda harus menggunakan pasta penghantar panas pada bidang kontak tubuh triac dan substrat aluminium. Beberapa merek triac dengan anoda tidak berinsulasi harus dipasang melalui mika pad.
Opsi melampirkan triac ke media menggunakan paku keling. Di sisi sebaliknya, keling rata rata dengan permukaan substrat
Triac harus ditekan dengan kuat ke alas dengan semacam berat dan diisi dengan lem epoksi di sekeliling perimeter atau diamankan dengan cara tertentu tanpa mengganggu permukaan bagian belakang media (misalnya, paku keling).
Persiapan senyawa dan mengisi tubuh
Untuk pembuatan benda padat dari perangkat elektronik, campuran senyawa akan diperlukan. Komposisi campuran senyawa didasarkan pada dua komponen:
- Epoxy tanpa pengeras.
- Bubuk Alabaster.
Berkat penambahan alabaster, master menyelesaikan dua masalah sekaligus - ia menerima volume yang lengkap dari senyawa pengisi dengan konsumsi nominal resin epoksi dan menciptakan isi konsistensi optimal.
Campuran tersebut harus benar-benar tercampur, setelah itu Anda dapat menambahkan pengeras dan mencampurnya lagi. Selanjutnya, pasang dengan hati-hati pemasangan "terpasang di dinding" di dalam kotak kardus dengan kompon yang dibuat.
Beginilah tampilan dari relai keadaan padat yang dirakit sendiri. Agak tidak biasa dan tidak terlalu rapi, tetapi cukup dapat diandalkan
Pengisian dilakukan ke tingkat atas, hanya menyisakan sebagian kepala kontrol LED di permukaan. Awalnya, permukaan senyawa mungkin tidak terlihat sepenuhnya mulus, tetapi setelah beberapa saat gambar akan berubah. Tetap hanya menunggu para pemain untuk memadat sepenuhnya.
Bahkan, Anda dapat menggunakan solusi casting yang cocok. Kriteria utama adalah bahwa komposisi casting tidak boleh konduktif secara elektrik, ditambah tingkat kekakuan casting yang baik harus dibentuk setelah pemadatan. Kasing relai solid-state yang dibentuk adalah semacam perlindungan sirkuit elektronik dari kerusakan fisik yang tidak disengaja.
Video ini menunjukkan bagaimana dan atas dasar komponen elektronik mana relay solid-state dapat dibuat. Penulis dengan jelas berbicara tentang semua detail praktik pembuatan yang dia temui secara pribadi selama produksi sakelar elektronik:
Video tentang masalah yang mungkin Anda temui setelah memperoleh TTR satu fase dari penjual dari Tiongkok. Sepanjang jalan, melakukan semacam peninjauan perangkat switching perangkat:
Pembuatan sendiri relai keadaan padat adalah solusi yang memungkinkan, tetapi terkait produk di bawah tegangan rendah, mengonsumsi daya yang relatif rendah.
Sulit untuk membuat perangkat yang lebih kuat dan bertegangan tinggi dengan tangan Anda sendiri. Dan usaha keuangan ini akan menelan biaya jumlah yang sama seperti yang diperkirakan salinan pabrik. Jadi, jika perlu, lebih mudah untuk membeli perangkat industri yang sudah jadi.
Jika Anda memiliki pertanyaan tentang merakit solid-state relay, silakan tanyakan di kotak komentar, dan kami akan mencoba memberi mereka jawaban yang sangat jelas. Di sana Anda dapat berbagi pengalaman tentang pembuatan relay sendiri atau memberikan informasi berharga tentang topik artikel.