Схема твердотельное реле своими руками: Твердотельное реле своими руками

Содержание

виды и конструкция, рекомендации по изготовлению

Старые механические реле отличаются двумя недостатками – малым быстродействием и ограниченным ресурсом по количеству допустимых переключений. Пришедшие им на смену электронные коммутаторы (другое название – твердотельное транзисторное или симисторное реле) полностью лишены этих недостатков, что привлекло к ним внимание специалистов по электронике. Отсутствие механических частей, а также простота схемы позволяют без труда собирать их в домашних условиях. Справиться с поставленной задачей поможет ознакомление с особенностями устройства и принципом работы этих элементов.

Содержание

  1. Что такое твердотельные реле и их классификация
  2. Преимущества ТТР
  3. Самостоятельное изготовление
  4. Электронные элементы
  5. Конструкция корпуса (заливка компаундом)
  6. Разновидности ТТР

Что такое твердотельные реле и их классификация

Самодельное твердотельное реле

Твердотельные реле (или ТТР) – это электронные приборы со структурой, не содержащей механических компонентов. Принцип их действия основан на особенностях работы полупроводниковых переходов, отличающихся высокой скоростью коммутаций и защищенностью от физических полей.

Переключение твердотельных реле основано на принципе срабатывания электронного ключа.

В качестве ключевых элементов в этих изделиях традиционно применяются такие распространенные электронные компоненты, как транзисторы, управляемые диоды или тиристоры. В зависимости от используемых при их изготовлении структур ТТР подразделяются на приборы, построенные на основе одного из перечисленных элементов (реле на симисторах, например).

В соответствии с режимами работы и по виду коммутируемых напряжений образцы твердотельных реле, изготавливаемых на базе полупроводников, делятся на следующие группы:

  • устройства, коммутирующие постоянный ток;
  • приборы, управляющие работой нагрузочных линий с переменными токовыми параметрами;
  • универсальные изделия, работающие в различных цепях.

Для первых устройств характерно управление постоянными напряжениями величиной не более 32 Вольт. Представители двух оставшихся позиций способны коммутировать значительные по величине потенциалы (вплоть до десятков киловольт).

Преимущества ТТР

К преимуществам реле относят:

  • возможность коммутации сравнительно мощных нагрузок;
  • высокое быстродействие;
  • работа в условиях гальванической развязки;
  • способность выдерживать кратковременные перегрузки.

Ни один образец механических или электромеханических изделий не в состоянии конкурировать с электронными коммутаторами. Поэтому новые структуры на основе полупроводников полностью вытеснили старые механические образцы.

Уникальные эксплуатационные характеристики ТТР позволяют применять их без каких-либо ограничений с одновременным увеличением ресурса срабатываний. Все перечисленные достоинства этих приборов являются прекрасным поводом для того, чтобы попытаться собрать твердотельное реле своими руками. К минусам этих изделий следует отнести необходимость дополнительного питания, а также потребность в отводе излишков тепла, образующегося при работе с мощными нагрузками.

Самостоятельное изготовление

Чтобы изготовить реле тока своими руками, нужно запастись рядом электронных компонентов, составляющих основу коммутирующих цепей. Также потребуются специальные материалы, из которых будет изготавливаться корпус самодельного реле.

Электронные элементы

В качестве электронных компонентов, используемых при самостоятельном изготовлении простейшего образца ТТР, обычно применяются следующие распространенные детали:

  • оптронная пара МОС3083;
  • симистор марки ВТ139-800;
  • биполярный транзистор серии КТ209;
  • комплект резисторов, а также стабилитрон и светодиод, служащий индикатором срабатывания реле.

Схема твердотельного реле

Перечисленные электронные элементы спаиваются навесным способом согласно приводимой в источниках схеме. Наряду с другими компонентами она содержит в своем составе ключевой транзистор, подающий стабилизированные импульсы на управляющий диод оптронной пары.

Момент подачи фиксируется светодиодным элементом, использование которого в исполнительной цепи допускает визуальный контроль.

Под воздействием этих импульсов происходит мгновенное срабатывание полупроводникового симистора, включенного в коммутируемую цепочку. Применение в такой схемы включения оптронной пары позволяет управлять постоянными потенциалами от 5 до 24 Вольт.

Ограничительная цепочка из резистора со стабилитроном необходима для снижения амплитуды тока, протекающего через светодиод и управляющий элемент до минимальной величины. Такое схемное решение позволяет продлить срок службы большинства используемых при построении схемы элементов.

Конструкция корпуса (заливка компаундом)

Заливка платы компаундом

Для изготовления корпуса сборного изделия в первую очередь потребуется алюминиевая пластина толщиной 3-5 мм, она будет служить основанием под электронную сборку. Размеры выбираются произвольно при условии, что они гарантируют хороший отвод тепла в окружение. Еще одно требование, предъявляемое к этой детали – хорошо обработанная, абсолютно гладкая поверхность, отполированная специальным инструментом или до блеска зачищенная шкуркой.

На следующем шаге подготовки корпуса выбранная в качестве основания пластина оборудуется окаймлением из приклеиваемой по периметру полоски картона. В итоге получится небольшой короб, предназначенный для размещения уже собранной ранее электронной схемы. На его основании из компонентов жестко крепится только симистор, все остальные элементы удерживаются в пределах корпуса за счет собственных связей.

Для подключения к нагрузке и электропитанию наружу коробки выводятся соответствующие проводники.

В дальнейшем надежный крепеж всей сборки обеспечивается заливаемым в коробку жидкого компаунда, заранее подготовленного в подходящей емкости. После его застывания получится монолитная конструкция, по защищенности от вибраций и других воздействий не уступающая лучшим промышленным образцам. Единственный ее недостаток – невозможность разборки с целью последующего ремонта схемы.

Разновидности ТТР

При сборке схем твердотельных реле своими руками следует иметь в виду, что для этих целей могут использоваться самые различные компоненты. Ничто не мешает взявшемуся за работу человеку выбрать современные полевые транзисторы, например, отличающиеся высоким быстродействием и малым энергопотреблением. Эти элементы управляются только потенциалами, обеспечивая возможность коммутации достаточно мощных потребителей. Такие полевые структуры, как MOSFET способны переключать нагрузочные цепи, мощность в которых достигает десятков кВт.

Для самостоятельного изготовления твердотельного реле допускается подбирать другие полупроводниковые структуры, способные управлять силовыми цепями: тиристоры, например, или биполярные транзисторы. Главное – чтобы они соответствовали требованиям, предъявляемым к функциональности данной схемы и рабочим параметрам ходящих в ее состав элементов. Все остальное зависит от подготовленности и внимательности исполнителя.

Схема твердотельного реле постоянного тока

Для многих схем силовой электроники твердотельное реле стало не просто желательно но и необходимо. Рис 1. Твердотельное реле — эта как бы инкапсуляция такой цепочки. Для изготовления твердотельного реле воспользуемся рекомендациями предложенными в сборнике [1 ].




Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Принцип работы и схема подключения твердотельного реле

  • Твердотельное реле переменного, постоянного тока

  • Твердотельное реле своими руками

  • Схема твердотельного реле постоянного тока своими руками

  • Твердотельное реле своими руками: инструкция по сборке и советы по подключению

  • Монтаж твердотельного реле (схема установки)

  • Твердотельные реле тока

  • Твердотельное реле схема своими руками

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Контактные Твердотельные реле – Свойства, Отличия, Недостатки

Принцип работы и схема подключения твердотельного реле



Твердотельное реле может отличаться по внешнему виду, однако принцип работы у них один и тот же Этот современный полупроводниковый элемент, имеющий в своем составе особо мощные силовые ключи на тиристорах, симисторах, или же транзисторах силовых. Такие реле самый подходящий вариант для замены обычных классических электромагнитных пускателей и контакторов, так как они обеспечивают наиболее надежный и безопасный способ подключения. Элементная база данного радиоэлектронного модуля, в не независимости от производителя, можно сказать относительна постоянна, иногда только имеются небольшие отличительные моменты.

Входная цепь устройства состоит из привычного сопротивления, которое соединено последовательно с общим оптическим изолятором, или же обладает более сложной конструкцией, имеющей в своем составе регулятор тока и защиту от обратной полярности. С помощью схемы можно без ошибок подключить твердотельное реле. Твердое реле можно, не только купить, но и попробовать изготовить самостоятельно. Работы по его сборке не трудные, и практически каждый радиолюбитель в состоянии сделать для себя простой вариант конструкции.

Если вам нужно использовать устройство при коммутации токов, которое будет выше 2 ампер, то нужно предусмотреть возможность охлаждения прибора с помощью радиатора. Во время управления асинхронными двигателями параметры запаса по току следует увеличить до 10 раз. В системах автоматик для управления силовыми соединениями с помощью низковольтных сигналов применяют коммутаторы, которые называются реле.

Эти элементы могут быть самых разных устройств и видов. Наиболее простые электромагнитные реле обычно содержат контакты и обмотку на сердечнике. Во время подачи на обмотку напряжения в сердечниках возникают магнитные поля, притягивающие контакты. Они либо размыкают, либо замыкают цепь нагрузки.

Вместе с электромагнитными, сегодня, частое применение находят изделия нового поколения, которые обладают рядом преимуществ — твердотельные реле. Главным преимуществом твердотельного реле можно считать отсутствие механических деталей и узлов, которые обычно подвержены износу.

Также немаловажным фактором, которые отмечают многие пользователи, является отсутствие звуков при коммутации нагрузки. Твердотельным реле называется устройство, которое обеспечивает контакт между низковольтной и высоковольтной электрическими цепями. Ели рассматривать структуру данного прибора, то можно заметить, что большинство моделей похожи между собой. Они имеют лишь незначительные отличия, никак не влияющие на принцип работы устройства, что очень легко проверить. Перед тем как подключить твердотельное реле к светильнику, предварительно стоит посмотреть обучающее видео.

Входом есть первичная цепь, характеризующаяся наличием резистора, имеющемся на постоянном изоляторе, с последовательным подключением. Основная функция схемы входа состоит в том, чтобы принять сигнал и передаче команду устройству твердотельного реле, коммутирующему нагрузку. В качестве изоляции выходной и входной сети переменного тока используют прибор оптической развязки. Тип данного компонента, влияет на общий вид реле и общий принцип его работы.

При обработке входного сигнала, а также, при переключении выхода нужно использовать конструкцию триггерной цепи. Выступает она в роли отдельного элемента, а иногда, входит в состав развязки оптической. Для того, чтобы можно было подать напряжение на нагрузку используют цепь переключающего типа, включающая транзистор, симистор, и кремниевый диод. Для обеспечения твердотельному реле защиты от сбоев при работе, а также для устранения возможности возникновения ошибок, используют отдельную защитную цепь.

Данное устройство может быть двух видов: внешнего и внутреннего. Для того, чтобы можно было коммутировать индуктивную нагрузку при помощи твердотельного реле нужно увеличить запас переменного тока в раз. Принцип работы устройства прибора твердотельного реле заключается в размыкании и замыкании контактов, передающих напряжение именно на реле. Для того, чтобы привести в движение контакты, нужно наличие активатора.

Такую его роль в твердотельном реле осуществляет полупроводник или, как еще его называют, твердотельный прибор. В устройствах, работающих при переменном токе данную функцию выполняет тиристор или симистор, а в приборах с постоянным, транзистор.

Прибор, характеризующийся наличием ключевого транзистора, называется твердотельным реле. К нему относятся, например, датчики света или движения, которые при помощи транзистора осуществляют передачу напряжения. Между током в катушке и силовыми контактами появляется процесс гальванической развязки, исчезающий в следствие появления оптической цепи.

Область применения твердотельного реле очень широкая. Его принято использовать в том случае, если появляется необходимость коммутировать индуктивную нагрузку. Твердотельное реле российского производства отличается хорошим качеством и длительным сроком службы. Кроме того, необходимо знать, что реле твердотельные постоянного тока — используют при работе постоянного электричества в диапазонах от 3 до 30 Вт.

Ему характерны высокие удельные характеристики, со светодиодной индикацией, отличающейся высокой надежностью. Твердотельные реле переменного тока имеют такие отличия, как низкий уровень помех, отсутствие треска и шума во время работы, пониженное потребление электроэнергии, большая скорость работы. Для более надежного и безопасного управления нагрузкой с током 10 А и более рекомендую собрать простое твердотельное реле на тиристорах.

У механического реле при коммутации больших токов, со временем контакты покрываются нагаром, в результате чего они выходят из строя, или требуют технического обслуживания. Твердотельное реле на симисторах или тиристорах, в отличии от обычного реле более выносливы к импульсным перегрузкам, надежнее и бесшумные. Ниже представлены две схемы твердотельного реле на тиристорах. Управляющее реле подойдет практический любое, способное выдерживать ток от мА. Резистор R1 выполняет роль ограничителя тока проходящего через реле, его номинал в пределах Ом.

Такое твердотельное реле не создает помех в сети. Вторая схема имеет оптическую развязку от В, за счет применения оптопары. Напряжение управления составляет от 5 до 10 В, тока достаточно в 1 мА.

Спектр его применения очень велик. Тиристоры можно использовать другие, их следует подобрать под нужный вам ток нагрузки, также не забываем про использование радиаторов. На этом все.

Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта. Твердотельное реле ТТР или Solid State Relay SSR — это электронные устройства, которые выполняют те же самые функции, что и электромеханическое реле, но не содержит движущихся частей. Серийные твердотельные реле используют технологии полупроводниковых устройств, таких как тиристоры и транзисторы.

То есть вместо подвижных контактов в ТТР используются электронные полупроводниковые ключи, в которых цепи управления имеют гальваническую развязку с силовыми, коммутируемыми цепями. Благо сейчас переключательных полевых транзисторов приобрести нет никаких проблем. В данной статье рассмотрен ключ для коммутации переменного тока. Часть деталей монтируется на печатной плате, которая крепится к алюминиевой положке. Транзисторы устанавливаются на подложку через слюдяные прокладки.

Конденсатор С1 лучше брать или танталовый или керамический. Его емкость можно уменьшить. В этой схеме к качестве коммутирующих транзисторов используются биполярные транзисторы разных структур. Есть еще одна схема гальванически развязанного ключа на моп-транзисторе с защитой от предельного тока нагрузки.

А как быть с коммутацией напряжения, например 3,3 вольта. Для открывания полевого транзистора этого напряжения явно не достаточно. Нужен какой-то преобразователь, способный поднять напряжение управления хотя бы до пяти вольт. Классический импульсный преобразователь использовать для реле — слишком громоздко. Такие преобразователи на выходе обеспечивают напряжение порядка 9 вольт, что вполне достаточно для управления моп-транзисторами.

Из документации на эти преобразователи видно, что они очень маломощные и способные отдать на выходе ток всего лишь порядка 12мкА. У моп-транзисторов есть такой параметр — Заряд затвора — Qg. Пока затвор данного транзистора не получит необходимый заряд — транзистор не начнет открываться. Скорость заряда зависит от тока, который может обеспечить цепь управления, чем больше ток управления, тем быстрее затвор получает необходимый заряд, тем быстрее открывается транзистор. Тем меньше будет время, когда коммутирующий транзистор будет находиться в активной зоне выходной характеристики — тем меньше на нем будет выделяться тепла.

Но в нашем случае, когда транзистор работает не в преобразователе, на относительно высоких частотах, а в качестве реле, вкл — выкл, ток в 12 мкА будет достаточен.

Правда лучше конечно выбирать ключевые транзисторы с малым зарядом затвора. Этот транзистор способен коммутировать напряжение В при токе стока 7А. Для управления низковольтными нагрузками можно применить транзистор irlrzpbf. Но у меня таких транзисторов нет и я для реле использовал транзисторы IRL с каналом типа n. В качестве коммутирующего транзистора в этой схеме использован транзистор IRF с каналом — р.

Напряжение 3,3В коммутировал нормально. Теперь, имея в своем распоряжении такой преобразователь, что нам мешает использовать в положительном проводе питания и транзистор с каналом n? Результат превзошел мои ожидания. Транзистор IRF без радиатора практически не грелся при токе нагрузки 4А. Максимальный ток светодиода по документам — 50 мА. Больше 10 мА не стоит увеличивать ток — практически ни чего не меняется.

Я очень доволен таким реле. Если описать параметры этой релюхи, применительно к электромагнитному реле, то они были бы такими.

Напряжение срабатывания — какое хочешь! Только подбирай R2. Ток срабатывания — 10 мА. Ток и напряжение коммутации — какое хочешь!!! В разумных пределах конечно Только подбирай транзисторы. Не слабо. Хотелось бы проверить данные устройства с коммутацией емкостных и индуктивных нагрузок.

Твердотельное реле переменного, постоянного тока

Используются в качестве успешной альтернативы традиционным электромагнитным реле или контакторам. Устройства распространены в сфере коммутации однофазных и 3-фазных линий. Они применяются для бесконтактной коммутации отопительных устройств, освещения и прочего оборудования с резистивной нагрузкой с напряжением от 24 до В для переменного тока для управления трансформаторами. Используются для индуктивной нагрузки, например, слаботочные двигатели или электромагниты. Твердотельные реле подразделяются по типу управления, это реле переменного или постоянного тока с использованием переменного резистора и с помощью аналогового сигнала тока 4 — 20 мА. Реле для управления уровня напряжения включают или отключают нагрузку с помощью подачи или снятия с нагрузки полного сигнала. Рекомендуется при использовании реле в управлении электродвигателями включать в цепь управления варисторы.

Для реле постоянного тока эта величина обычно в 2 – 3 раза превосходит значение . Схема твердотельного реле со встроенной RC — цепью.

Твердотельное реле своими руками

Войти Регистрация. Логин: Пароль Забыли? Популярные ICO. Обзор ICO Agrotechfarm: цели, преимущества, токены. Обзор ICO fatcats. Универсальный коммутатор для ноутбуков от Baseus — обзор фото. Обзор быстрой зарядки для мобильных девайсов от Baseus. Усилитель на микросхеме TEAb своими руками. Главные новости криптовалют в сентябре — чего ожидать. Презентация Apple — что нового.

Схема твердотельного реле постоянного тока своими руками

Даже начинающий радиолюбитель способен собрать твердотельное реле. Это устройство создано на базе полупроводниковых радиодеталей. Силовые ключи собраны на тиристорах, транзисторах либо симисторах. Для изготовления схемы твердотельного реле своими руками, стоит выяснить принцип работы и особенности подключения устройства. В результате с его помощью можно повысить надежность и безопасность электроцепи.

Твердотельное реле ТТР — прибор из серии электронных компонентов немеханического действия.

Твердотельное реле своими руками: инструкция по сборке и советы по подключению

Твердотельное реле может отличаться по внешнему виду, однако принцип работы у них один и тот же Этот современный полупроводниковый элемент, имеющий в своем составе особо мощные силовые ключи на тиристорах, симисторах, или же транзисторах силовых. Такие реле самый подходящий вариант для замены обычных классических электромагнитных пускателей и контакторов, так как они обеспечивают наиболее надежный и безопасный способ подключения. Элементная база данного радиоэлектронного модуля, в не независимости от производителя, можно сказать относительна постоянна, иногда только имеются небольшие отличительные моменты. Входная цепь устройства состоит из привычного сопротивления, которое соединено последовательно с общим оптическим изолятором, или же обладает более сложной конструкцией, имеющей в своем составе регулятор тока и защиту от обратной полярности. С помощью схемы можно без ошибок подключить твердотельное реле.

Монтаж твердотельного реле (схема установки)

Напоминаю, для тех кто не в курсе — что такое твердотельное реле и как оно работает — обратитесь к более старой моей статье О принципах работы твердотельных реле. У нас на предприятии на одном станке стоят соленоидные клапаны с питанием 24VDC 2А. Эти два клапана соединены параллельно, и включаются-выключаются с частотой примерно 1 раз в секунду. Питание идёт через реле. И, несмотря на то, что номинальный ток реле 10А индуктивной нагрузки, приходилось менять его каждый месяц-два. Поставили мы твердотелку — и забыли, работает без шума и проблем уже два года. Простейший контроллер температуры, точность поддержания не существенна.

Схемы подключения твердотельных реле. В этой статье.

Твердотельные реле тока

Даже начинающий радиолюбитель способен собрать твердотельное реле. Это устройство создано на базе полупроводниковых радиодеталей. Силовые ключи собраны на тиристорах, транзисторах либо симисторах. Для изготовления схемы твердотельного реле своими руками, стоит выяснить принцип работы и особенности подключения устройства.

Твердотельное реле схема своими руками

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Твердотельное реле 5-60в 80а постоянного тока — АлиЭкспресс

Часто для работы и контроля различного оборудования требуются устройства небольших размеров и высокого уровня надежности. Малогабаритные твердотельные реле постоянного и переменного тока используются в промышленности и быту, их легко можно сделать и установить своими руками. Твердотельное малогабаритное или замкнутое реле — это устройство для управления различными механизмами при помощи полупроводниковых элементов. Именно это и является основным отличием таких реле от обычных. В обычных для приведения какой-либо электрический механизм в действие используются контакты, которые периодически замыкаются и размыкаются.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Твердотельное реле — это устройство, построенное на полупроводниковых элементах и силовых ключах, таких как симисторы, биполярные или МОП-транзисторы. В англоязычных источниках твердотельные реле называют SSR от Solid State Relay что в дословном переводе эквивалентно русскому названию. На самом деле схема подключения твердотельных реле почти ничем не отличается от обычных. Как правильно подключить? Давайте разбираться. На схеме для примера изображено подключение через обычный выключатель или тумблер.

Твердотельное реле ТТР — это устройство, предназначенное для коммутации силовой нагрузки. Функционально оно ничем не отличается от обычного электромагнитного реле , но имеет другое устройство, характеристики и принцип действия. Этими особенностями обусловлены сферы, в которых использование твердотельных реле предпочтительнее, чем электромагнитных.



Как собрать своими руками твердотельное реле с помощью TRIAC

Вы можете купить как механические, так и твердотельные релейные модули. Однако твердотельные реле новее и стоят немного дороже, чем традиционные модули релейных переключателей, которые вы, возможно, уже используете в своих интеллектуальных переключателях DIY или проектах домашней автоматизации.

В этом руководстве мы создадим твердотельное реле всего из нескольких доступных компонентов. Вы можете использовать эти самодельные твердотельные реле в производственной среде, а также в проектах домашней автоматизации или интеллектуальных переключателей.

В отличие от механических релейных переключателей твердотельные реле не имеют движущихся частей. Это похоже на сравнение механического жесткого диска и твердотельного накопителя, который намного быстрее и энергоэффективнее.

Точно так же твердотельное реле (ТТР) работает быстрее и не потребляет энергии, когда оно не используется или выключено. Он работает или включается, когда триггерное напряжение обеспечивается подключенным MCU. Самое главное, твердотельное реле занимает меньшую площадь и не издает щелчков при срабатывании.

Твердотельное реле также можно использовать для индуктивного переключения нагрузки. Тем не менее, вы должны добавить снабберную цепь к твердотельному реле, чтобы предотвратить повреждение симистора (триода для переменного тока). Это может не требоваться в некоторых TRIACS, таких как BTA16.

Кроме того, изготовление твердотельного реле обходится дешевле, чем его покупка или изготовление модуля механического реле. Мы создали несколько и использовали их в производственной среде в течение последних нескольких месяцев. На сегодняшний день они работают более плавно и без проблем.

Вы можете выбрать одноканальное, двухканальное или многоканальное твердотельное реле в зависимости от ваших требований. Для сборки одноканального твердотельного реле вам потребуются следующие компоненты:

  • 220 Ом ¼ ватт резистор
  • 1K ¼ ватт резистор
  • BT136 или аналогичный TRIAC
  • MOC3021 Optocoupler
  • Винт терминал
  • Двухсторонний мужская полоса BERG Connecter
  • 7
  • Двухсторонний мужская полоса BERG Connecter
  • 7
  • .0017 6-контактная база ИС (дополнительно)
  • Радиатор (дополнительно, но рекомендуется для управления более тяжелыми нагрузками)
  • Светодиод (дополнительно)
  • Паяльник и припой

Вам также необходимо научиться паять, если вы Я никогда не делал этого раньше, для сборки твердотельного релейного модуля своими руками.

Шаг 1. Припаяйте компоненты к печатной плате

Возьмите печатную плату общего назначения и подключите все компоненты, как показано на следующей схеме.

Так должно выглядеть после сборки и пайки необходимых компонентов на плате.

Для проверки самодельного твердотельного реле вам понадобится несколько проводов и блок питания на 3,3В или 5В. Вы можете использовать любую батарею на 3,3 В или микроконтроллер, например NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno и т. д., для подачи триггерного напряжения, необходимого для тестирования переключателя твердотельного реле.

Проверка твердотельного реле и его установка предполагают работу с источником питания переменного тока 110–240 В. Пожалуйста, продолжайте, только если вы знаете, что делаете. Это может быть смертельным, если не сделать это осторожно.

  1. Получите плату расширения и убедитесь, что она не подключена к розетке переменного тока.
  2. Приобретите устройство переменного тока, например вентилятор или лампочку.
  3. Возьмите два провода и подключите их к нагрузке переменного тока, например. вентилятор или лампочка.
  4. Подсоедините один из проводов, подключенных к нагрузке переменного тока, к винтовой клемме твердотельного реле (T1).
  5. Возьмите еще один провод и подключите один конец к винтовой клемме твердотельного реле (T2), а другой — к разъему платы расширения. Это должно выглядеть так, как показано на следующей диаграмме. Убедитесь, что соединения надежны, чтобы избежать короткого замыкания.
  6. Теперь подключите две клеммы батареи 3,3 В или клеммы 3,3 В MCU и GND к входным контактам твердотельного реле, как показано на схеме. Если вы используете MCU, используйте провода DuPont. Также убедитесь, что полярность правильная, как показано на схеме.
  7. Подключите плату расширения к выключателю переменного тока и включите его.
  8. Нагрузка должна включиться. Если отключить питание 3,3 В от входных клемм твердотельного реле, нагрузка должна отключиться.

Работа твердотельного реле

Когда на твердотельное реле подается напряжение 3,3 В или триггерное напряжение, внутренний светодиод или ИК-светодиод в оптроне включается и начинает излучать свет на оптический датчик, подключенный к контактам 4 и 6.

В результате сопротивление между контактами 4 и 6 становится низким, что приводит к срабатыванию симистора и подключенной нагрузке переменного тока. Оптопара помогает разделить высоковольтные и низковольтные цепи, защищая Arduino или микроконтроллер от любых помех или повреждений.

Теперь вы можете подключить твердотельное реле к Arduino или другому микроконтроллеру. Вместо трех перемычек для механического реле вам нужны только две для твердотельного реле: одна для входного сигнала (3,3 В) и другая для земли (GND).

В зависимости от нагрузки вы можете выбрать симисторы с более высокой нагрузкой, такие как BTA16, с радиатором для создания твердотельных реле для больших нагрузок (2000 Вт и более). Не забудьте использовать снабберную схему, если вы собираетесь использовать твердотельное реле для индуктивного переключения нагрузки, например, для двигателя или насоса.

Вы можете использовать эти твердотельные релейные модули в своих проектах умного дома. Вы можете проектировать модули интеллектуальных переключателей на базе ESP12 со встроенным твердотельным реле, используя инструмент для создания эскизов электроники Fritzing. После разработки вы можете заказать печать печатной платы у поставщика услуг по прототипированию/производству печатных плат или просто продолжать использовать печатные платы общего назначения.

Вы можете использовать это реле для создания интеллектуального выключателя освещения с датчиком движения или выключателя Wi-Fi и установить их дома или в офисе. Интеллектуальные устройства могут помочь вам в значительной степени сократить потери энергии, помимо того, что они удобны в использовании. Кроме того, вы также можете настроить сервер Home Assistant на Raspberry Pi, чтобы добавить автоматизации.

Теперь, когда вы научились создавать твердотельные реле, вы можете заменить механические реле твердотельным реле для эффективного переключения и предотвращения щелчков. Имея меньшую площадь по сравнению с механическими реле, вы можете проектировать и создавать прототипы или интеллектуальные переключатели в гораздо меньших 3D-печатных корпусах для вашего проекта умного дома.

Как сделать твердотельное реле? [Сделай сам]

Реле — это тип исполнительного механизма, который обеспечивает соединение между двумя клеммами или точками в связи с управляющим сигналом. Проще говоря, реле — это электрический переключатель, в котором требуется небольшой электрический ток для управления операцией переключения (включение и выключение).

[adsense1]

В отличие от обычных коммутаторов, где переключение выполняется вручную. В зависимости от принципа действия реле бывают двух типов: электромеханические реле и твердотельные реле.

Электромеханическое реле использует электромагнит для обеспечения механического действия переключателя. Небольшой ток, подаваемый на катушку, намотанную на железный сердечник, возбуждает катушку, и контакты реле переходят во включенное положение. Когда катушка обесточивается, контакты возвращаются в выключенное положение.

В отличие от электромеханических реле, состоящих из движущихся частей и магнитного потока, твердотельные реле или ТТР не состоят из движущихся частей.

Твердотельное реле состоит из полупроводниковых устройств, таких как транзисторы, тиристоры, тиристоры или симисторы, для выполнения операции переключения. Твердотельные реле имеют много преимуществ перед электромеханическими реле.

Одним из основных преимуществ твердотельных реле по сравнению с электромеханическими реле является отсутствие движущихся частей и отсутствие проблемы износа.

В этом проекте мы разработали простое твердотельное реле своими руками, используя оптопару и симистор. Его можно использовать вместо механических реле для тока до 4 А (или в зависимости от используемого симистора).

[adsense2]

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вы должны быть очень осторожны. Соберите схему на печатной плате».

Общий вид

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

  • MOC3021 Оптопара – 1
  • BT136 Триак — 1
  • Резистор 100 Ом (½ Вт) – 1
  • Резистор 100 Ом – 1
  • Резистор 330 Ом – 2 шт.
  • Светодиоды – 2 шт.
  • Кнопка – 1

Описание компонентов

MOC3021

Это 6-выводная ИС оптопары, состоящая из инфракрасного излучающего диода, оптически связанного с фотосимистором. Некоторыми из основных применений этой ИС являются соленоиды или регулирующие клапаны, полупроводниковые реле, управление двигателем, диммер лампы накаливания, выключатель питания переменного тока и т. д.

Может использоваться для приложений с напряжением 115 В и 240 В переменного тока. Контакты 1 и 2 микросхемы ЯВЛЯЮТСЯ анодом и катодом диода, а контакты 6 и 4 являются основными клеммами.

BT136

Это TRIAC IC, используемый в проекте. Этот TRIAC обычно можно использовать в приложениях, где задействованы высокие двунаправленные переходные и блокирующие напряжения.

Максимальное напряжение в выключенном состоянии или блокирующее напряжение составляет 600 В, а среднеквадратичное значение тока во включенном состоянии может достигать 4 А. Распространенными областями применения являются управление двигателем, промышленное освещение, системы отопления и статическая коммутация.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вы должны быть очень осторожны. Соберите схему на печатной плате».

Схема твердотельного реле

Красный светодиод с токоограничивающим резистором используется в качестве индикатора включения питания. Кнопка подключается между питанием и контактом 1 MOC3021.

Зеленый светодиод с токоограничивающим резистором подключен к контакту 1. Контакт 2 MOC3021 подключен к земле через токоограничивающий резистор.

Контакт 6 MOC3021 подключен к T1 (контакт 1) TRIAC BT136 с резистором 100 Ом. Вывод 4 микросхемы MOC3021 подключен к затвору (вывод 3) симистора.

Т1 симистора подключен к «горячей» сети. Один конец нагрузки в виде лампы подключается к T2 симистора, а другой конец подключается к «холодной» линии электросети или земле.

Работа твердотельных реле

Реле используются в цепях, где требуется гальваническая развязка, т. е. когда требуется цепь малой мощности для управления цепями с высоким током или высоким напряжением.

Лучший пример — микроконтроллеры, которые могут управлять тяжелыми нагрузками, такими как двигатели переменного тока. Цель этого проекта — продемонстрировать самодельное твердотельное реле. Работа над проектом выглядит следующим образом.

Как упоминалось выше, небольшой ток на входе реле должен включать и выключать контакты реле. Следовательно, между источником питания и входом (анодным выводом диода) оптопары MOC3021 находится кнопка.

При нажатии кнопки инфракрасный излучающий диод излучает ИК-лучи и улавливается оптическим триакером оптопары. Выход оптрона (точнее, внутреннего симистора) подается на затвор внешнего симистора BT136.

Следовательно, при каждом нажатии кнопки активируется внешний TRIAC. Поскольку клеммы TRIAC BT136 подключены к сети, подключенная нагрузка будет включаться или выключаться в зависимости от состояния кнопки.

Функция реле без каких-либо механических операций или движущихся частей достигается за счет того, что все компоненты являются полупроводниковыми устройствами. Следовательно, это называется твердотельным реле.

Светодиод включения питания используется для индикации подачи питания на схему, а светодиод состояния кнопки также используется для индикации операции переключения.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вы должны быть очень осторожны. Соберите схему на печатной плате».

Вот выходное видео

Схема подходит только для резистивных нагрузок. Чтобы использовать это для индуктивных нагрузок, демпфирующая цепь должна быть размещена между T1 и T2 симистора BT136.

Снабберная цепь представляет собой последовательную RC-цепь, используемую для подавления любых скачков напряжения из-за прерывания тока. Резистор 39 Ом последовательно с конденсатором 10 нФ/400 В можно использовать в качестве демпферной цепи.