Твердотільні реле своїми руками
Для багатьох схем силової електроніки твердотельное реле стало не просто бажано але і необхідно. Їх перевага - в кількості спрацьовувань незрівнянно більших, порівняно з електромеханічними, на порядок (а на практиці і того більше).
До виготовлення твердотільного реле я зазвичай виготовляв ланцюжка з сімістора і схеми управління з гальванічною розв'язкою типу сімістороной оптопари MOC30 ***. Для прикладу будемо використовувати наступні (базові) компоненти:
- Сімісторний оптопара MOC3083 (VD1)
- Симистор з ізольованим анодом марки BT139-800 16A (V1 від Philips)
- Опір для обмеження струму через світлодіод MOC3083 (R1 750Ом 0,5Вт)
- Світлодіод індикації АЛ307 (LD1)
- Резистор на керуючий електрод сімістора 160 Ом (R2. 0.125Вт)
Отже, вибираємо підкладку з металу, який швидко проводить тепло, наприклад алюміній. Розмір і товщина підкладки вибираються виходячи з кількості тепла, яке потрібно відвести від симистора з урахуванням того. що сама підкладка для цієї мети, може бути встановлена на металевій поверхні. Далі вибираємо опалубку для заливки, з таким розрахунком, щоб усередині неї розмістити всі елементи зазначеної ланцюжка. В якості опалубки використовуємо будь-які зручні елементи із пластику напр. циліндр від пластикової труби, частина пластикового короба від кабельного лотка, в моєму випадку опалубка виготовлена з частини пенала для принтерних витратних матеріалів. Далі приклеюємо пістолетом опалубку до підкладки, і заклеює отвори і щілини, якщо вони є. Розміщуємо схему, спаенную і перевірену. Тут необхідно зазначити, що висновки у симистора визначаються не завжди однозначно. Щоб перевірити чи відкривається симистор від протікання струму через світлодіод оптопари MOC3083, в більшості випадків, можна дізнатися (без підключення напруги 220В), підчепив тестером на мегаомах до вихідних кінців симистора схеми. При відкриванні симистора опір буде падати від десятком мегаом до одиниць кілом (по тестеру).
Для симистора, в обов'язковому порядку, робимо проміжний шар між спинкою корпусу і підкладкою з теплопровідної пасти марки КПТ-8. Якщо у симистора анод не є ізольованим, необхідна також ізоляційна прокладка, наприклад з пластинки слюди, вирізаної за розміром корпусу і обробленої пастою КПТ з обох сторін (всі елементи схеми не повинні мати електричного контакту з підкладкою!). Далі, притиснувши корпус симистора, фіксуємо його на підкладці за допомогою клейового пістолета (рис 2).
Укладаємо інші частини схеми, звертаючи увагу, щоб вони не торкалися металевої підкладки, а перебували як би «на вазі». Готуємо компаунд для заливки форми в окремій ємності. Для цього основний компонент епоксидки змішуємо з порошком алебастру, не додаючи поки затверджувач. Слід зазначити, що алебастр додаємо не тільки для збільшення обсягу компаунда, а й для зниження плинності епоксидки. В іншому випадку розчин ЕДП буде витікати через дрібні отвори в формі. Додаємо затверджувач до отриманої маси компаунда і знову перемішуємо. Маса повинна зберігати плинність. Заповнивши форму не слід турбуватися про що утворилися нерівностях на поверхні брикету. (Рис 3).
Тепер уважно подивимося на вихідну схему. Якщо підключати новоспечене реле до Arduino і т.п. пристроїв на мікроконтролерах з харчуванням не більше 5В, цієї схеми буде досить. Що ж робити. якщо необхідно розширити діапазон керуючих напруг, скажімо, від 5 до 24 В? Схемотехніка MOC30 ** дозволяє нам це зробити без додаткових хитрувань, оскільки діапазон струму через світлодіод оптопари простягається там до 50 мА. Складніше йде справа з індикаторним світлодіодом, таким, наприклад, як АЛ307. Згідно з рекомендаціями виробників: не слід встановлювати постійний прямий струм / ПР через світлодіод, близький до максимального межі, зазначеного в даташіте. Зазвичай це 20 мА. Тривала робота з таким струмом знижує довготривалу надійність. Для отримання прийнятною яскравості світіння досить задати струм 4 ... 10 мА. Тобто потрібно якимось чином організувати схему так, щоб струм, що протікає по ланцюгу АЛ307 - 1,2 MOC3083 мало залежав би від прикладеної напруги. Здається. що найбільш просто цього досягти підключивши стабілітрон D після баластного опору R1, з огляду на той факт, що напруга на світлодіоді, як правило лінійно залежить від протекаемого струму, починаючи від певного рівня (напр. 1,6 В). В цьому випадку стабілітрон з опорною напругою 3,3 В відкриється при досягнення опорного, і буде «стравлювати» надлишковий струм через себе.
Але більш ефективні в цьому випадку схеми з харчуванням даному колі джерелом струму [2, 3].
Слідуючи рекомендаціям зазначених джерел, побудуємо схему з харчуванням стабільним струмом в діапазоні 7-14 мА і в діапазоні живлячих напруг 4-24В.
Освоївши цю технологію і «набивши руку», без сумніву, можна виготовляти твердотільні реле в великих кількостях немов «гарячі пиріжки».
список радіоелементів
Не впевнений, наскільки хороша думка залити в моноліт.
Теплове розширення начинки і Компауд різні. Якщо взяти класичну дешеву епоксідкку, то з часом від перепадів вона може розірвати пайки або висновки.
Це не я придумав. Стикався вже з такими випадками в промисловій апаратурі.
Тому нормальні виробники заливають схеми пружним Компауд. А то і чимось на зразок герметика. Але вони дорожче епоксидки. І не тримають форму. Та ще й бруд липне намертво.
Завжди цікавило питання. Чому б на поставити на керуючому вході місток? Витрат практично ніяких. Діодів дрібних як бруду. Зате потім з полярністю не доведеться морочитися.
Але, на скільки мені відомо, у всіх ТТ реле необхідно дотримуватись полярності.
Або так зроблено з якихось міркувань?
Це рішення для тих. хто не хотів би зв'язуватися з виготовленням друкованих плат для таких пристроїв, які є досить простими. Розривів, що викликаються температурними зрушеннями не помічав (навісний Мотнаж). Там ще й клей повинен цю проблему пом'якшувати, внаслідок пластичності. У ланцюзі управління - два діода (MOC3023 і LED). що і забезпечує захист від неправильної полярності
Для стабілізації струму через світлодіод і розширення діапазону напруги, що управляє можна використовувати TL431 або польовика як джерело струму