Relé de estado sólido de bricolaje: instrucciones de montaje y consejos de conexión
Un relé de estado sólido (SSR) es un dispositivo formado por una serie de componentes electrónicos no mecánicos.La ausencia de mecánica abre más oportunidades para que los entusiastas de la electrónica fabriquen un relé de estado sólido con sus propias manos para uso personal.
Consideremos esta posibilidad con más detalle.
El contenido del artículo:
Diseño y principio de funcionamiento del TTR.
Si bien la mayoría de estos dispositivos electrónicos contienen tradicionalmente partes móviles de grupos de contactos, un relé de estado sólido no tiene tales partes. La conmutación de circuitos mediante el circuito del dispositivo se realiza según el principio de una llave electrónica. Y el papel de las llaves electrónicas generalmente lo desempeñan los semiconductores integrados en el cuerpo del relé: transistores de potencia, triacs, tiristores.
Antes de intentar fabricar usted mismo un relé de estado sólido, es lógico que se familiarice con el diseño básico de dichos dispositivos y comprenda el principio de su funcionamiento.
Como parte de un estudio exhaustivo del dispositivo, conviene destacar inmediatamente los aspectos ventajosos del TTP:
- conmutación de carga potente;
- alta velocidad de conmutación;
- aislamiento galvánico ideal;
- Capacidad para soportar altas sobrecargas durante un corto tiempo.
Entre las estructuras mecánicas, realmente no es posible encontrar un relé con parámetros similares. En general, las ventajas de los relés de estado sólido en comparación con sus homólogos mecánicos se expresan en una lista impresionante.
Las condiciones de funcionamiento del TSR prácticamente no limitan el uso de estos dispositivos. Además, la ausencia de piezas mecánicas móviles tiene un efecto beneficioso sobre la vida útil de los dispositivos. Por lo tanto, existen muchas razones para comenzar a trabajar en un relé de estado sólido: ensamblar el dispositivo usted mismo.
Sin embargo, para ser justos, junto con los aspectos positivos, vale la pena señalar las propiedades del relé, que se caracterizan como desventajas. Por lo tanto, para el funcionamiento de dispositivos potentes, por regla general, se requiere un componente de diseño adicional, que está diseñado para eliminar el calor.
Los radiadores de refrigeración para relés de estado sólido tienen unas dimensiones totales varias veces mayores que las dimensiones de los relés de estado sólido, lo que reduce la comodidad y racionalidad de la instalación.
Los dispositivos TSR durante el funcionamiento (en estado cerrado) generan una corriente de fuga inversa y muestran una característica de corriente-voltaje no lineal. No todos los relés de estado sólido se pueden utilizar sin restricciones en las características de las tensiones conmutadas.
Ciertos tipos de dispositivos están diseñados para conmutar únicamente corriente continua. La introducción de relés de estado sólido en un circuito suele requerir medidas adicionales destinadas a bloquear falsas alarmas.
Los relés de estado sólido a menudo se pueden encontrar en general. cuadro electrico del apartamento.
¿Cómo funciona un relé de estado sólido?
La señal de control (normalmente una tensión de bajo nivel procedente, por ejemplo, de un controlador de control) se suministra al LED del par optoelectrónico presente en el circuito SSR. El LED comienza a emitir luz hacia el fotodiodo, que a su vez se abre y comienza a pasar corriente.
La corriente que pasa a través del fotodiodo llega al electrodo de control del transistor clave o tiristor. La llave abre y cierra el circuito de carga.
Así funciona la función de conmutación del dispositivo. Toda la electrónica está tradicionalmente encerrada en una carcasa monolítica. En realidad, es por eso que el dispositivo se llamó relé de estado sólido.
Puede leer sobre cómo conectar un relé de estado sólido en este material.
Tipos de interruptores de estado sólido
Toda la gama existente de dispositivos se puede dividir en grupos según la categoría de la carga conectada, las características de control de voltaje y conmutación.
Así, habrá un total de tres grupos:
- Dispositivos que funcionan en circuitos de CC.
- Dispositivos que funcionan en circuitos de corriente alterna.
- Diseños universales.
El primer grupo está representado por dispositivos con parámetros de voltaje de control operativo de 3 a 32 voltios. Se trata de componentes electrónicos de tamaño relativamente pequeño, equipados con indicación LED, capaces de funcionar sin interrupción a temperaturas de -35 / +75 ºС.
El segundo grupo son los dispositivos destinados a la instalación en redes de tensión alterna. A continuación se presentan diseños de TSR 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 de uso universal. El circuito de este tipo de dispositivo admite la configuración manual para su uso en determinadas condiciones.
Según la naturaleza de la carga conectada, se deben distinguir dos tipos de relés de estado sólido de CA: monofásicos y trifásicos. Ambos tipos están diseñados para conmutar cargas bastante potentes con corrientes de 10 a 75 A. En este caso, los valores máximos de corriente a corto plazo pueden alcanzar los 500 A.
La carga conmutada por relés de estado sólido puede ser circuitos capacitivos, resistivos o inductivos. Los diseños de los interruptores permiten un control suave, por ejemplo, de elementos calefactores, lámparas incandescentes y motores eléctricos sin ruidos innecesarios.
La confiabilidad de operación es bastante alta. Pero en muchos sentidos, la estabilidad y durabilidad de los relés de estado sólido depende de la calidad de fabricación del producto. Por lo tanto, los dispositivos fabricados bajo una determinada marca "Impuls" a menudo destacan por su corta vida útil.
Por otro lado, los productos de Schneider Electric no dejan lugar a críticas.
¿Cómo hacer un TTP con tus propias manos?
Teniendo en cuenta la característica de diseño del dispositivo (monolito), el circuito no se ensambla en una placa de textolita, como es habitual, sino mediante montaje en superficie.
Se pueden encontrar muchas soluciones de circuitos en esta dirección. 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 circuito simple para el desarrollo práctico y la construcción de un relé de estado sólido con sus propias manos es la siguiente:
- Optoacoplador tipo MOS3083.
- Triac tipo VT139-800.
- Serie de transistores KT209.
- Resistencias, diodo zener, LED.
Todos los componentes electrónicos especificados se sueldan mediante montaje en superficie según el siguiente diagrama:
Gracias al uso del optoacoplador MOS3083 en el circuito de generación de señal de control, el voltaje de entrada puede variar de 5 a 24 voltios.
Y gracias a un circuito formado por un diodo Zener y una resistencia limitadora, la corriente que pasa por el LED de control se reduce al mínimo posible. Esta solución garantiza una larga vida útil del LED de control.
Comprobación del funcionamiento del circuito ensamblado.
Se debe comprobar el funcionamiento del circuito ensamblado. En este caso, no es necesario conectar una tensión de carga de 220 voltios al circuito de conmutación a través de un triac. Basta conectar un dispositivo de medición – tester – paralelo a la línea de conmutación del triac.
El modo de medición del probador debe configurarse en "mOhm" y se debe suministrar energía (5-24 V) al circuito de generación de voltaje de control. Si todo funciona correctamente, el probador debería mostrar una diferencia de resistencia de “mOhm” a “kOhm”.
Construcción de un cuerpo monolítico.
Debajo de la base de la carcasa del futuro relé de estado sólido, necesitará una placa de aluminio con un espesor de 3-5 mm. Las dimensiones de la placa no son críticas, pero deben corresponder a las condiciones para una eliminación eficaz del calor del triac al calentar este elemento electrónico.
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 losa preparada se equipa con un "encofrado": se pega un borde hecho de cartón grueso o plástico alrededor del perímetro. Deberías conseguir una especie de caja, que luego se llenará con resina epoxi.
Dentro de la caja creada se coloca un circuito electrónico de relé de estado sólido ensamblado con un "dosel". Sólo el triac se coloca sobre la superficie de la placa de aluminio.
Ninguna otra parte del circuito o conductor debe tocar el sustrato de aluminio. El triac se fija al aluminio con la parte de la carcasa que está diseñada para instalarse en un radiador.
Se debe utilizar pasta termoconductora en el área de contacto del cuerpo del triac y el sustrato de aluminio. Algunas marcas de triacs con ánodo no aislado deben instalarse a través de una junta de mica.
El triac debe presionarse firmemente contra la base con algún tipo de peso y rellenarse con pegamento epoxi alrededor del perímetro o asegurarse de alguna manera sin alterar la superficie lisa de la parte posterior del sustrato (por ejemplo, con un remache).
Preparar el compuesto y verter el cuerpo.
Para fabricar el cuerpo sólido de un dispositivo electrónico, necesitarás hacer una mezcla compuesta. La composición de la mezcla compuesta se basa en dos componentes:
- Resina epoxi sin endurecedor.
- Polvo de alabastro.
Gracias a la adición de alabastro, el maestro resuelve dos problemas a la vez: obtiene un volumen completo de compuesto de vertido con el consumo nominal de resina epoxi y crea un relleno de consistencia óptima.
La mezcla debe mezclarse bien, después de lo cual puede agregar el endurecedor y volver a mezclar bien. A continuación, la instalación "con bisagras" dentro de la caja de cartón se llena cuidadosamente con el compuesto creado.
El llenado se realiza hasta el nivel superior, dejando solo una parte del cabezal LED de control en la superficie. Inicialmente, la superficie del compuesto puede no verse completamente lisa, pero después de un tiempo la imagen cambiará. Solo queda esperar a que el yeso se endurezca por completo.
De hecho, puedes utilizar cualquier solución adecuada para el casting.El criterio principal es que la composición de fundición no debe ser eléctricamente conductora y además debe formarse un buen grado de rigidez de la fundición después de la solidificación. La carcasa fundida del relé de estado sólido es un tipo de protección para el circuito electrónico contra daños físicos accidentales.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Este vídeo muestra cómo y en base a qué componentes electrónicos se puede fabricar un relé de estado sólido. El autor habla claramente de todos los detalles de las prácticas de fabricación que encontró personalmente durante la producción de un interruptor electrónico:
Video sobre un problema que puede encontrar después de comprar un SSR monofásico a vendedores de China. En el camino, realiza una especie de revisión del diseño del dispositivo de conmutación:
La fabricación propia de relés de estado sólido es una solución completamente posible, pero en relación con productos para cargas de bajo voltaje que consumen energía relativamente baja.
Es difícil fabricar dispositivos más potentes y de alto voltaje con sus propias manos. Y esta iniciativa financiera costará la misma cantidad que el valor de la copia de fábrica. Entonces, si es necesario, es más fácil comprar un dispositivo industrial ya hecho.
Si tiene preguntas sobre el montaje de un relé de estado sólido, hágalas en la sección de comentarios e intentaremos darles una respuesta muy clara. Allí podrá compartir su experiencia al hacer relevos usted mismo o brindar información valiosa sobre el tema del artículo.
