Как собрать твердотельное реле?

Сборка твердотельного релеРеле — это тип привода, который обеспечивает соединение между двумя клеммами. Проще говоря, реле — это электрический переключатель, в котором требуется небольшой электрический ток для управления операцией переключения (включение и выключение).

Реле отличается от обычных переключателей тем, что переключение выполняется автоматически. 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, твердотельные реле или SSR не состоят из движущихся частей.

Твердотельное реле состоит из полупроводниковых устройств, таких как транзисторы, 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 мини-проекте мы представили простое твердотельное реле и собрали его, используя оптопару и симистор. Такое реле можно использовать вместо механических реле для тока до 4 А (или в зависимости от используемого симистора).

Читать также:  Подключение и связь с микросхемой TLC5940

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно!

Принципиальная электрическая схема

Схема реле

Требуемые компоненты:

  • Оптопара MOC3021 – 1 (можно заказать здесь)
  • Симистор BT136 TRIAC – 1 (можно заказать здесь)
  • Резистор 100 Ом – 1
  • Резистор 100 Ом – 1
  • Резистор 330 Ом – 2 шт.
  • Светодиоды – 2
  • Кнопка – 1

Описание компонентов

МОС3021

Это 6-контактная оптопара IC, которая состоит из инфракрасного излучающего диода, оптически связанного с фотосимистором. Они применяются в соленоидах или регулирующих клапанах, твердотельных реле, управлении двигателем, диммерах для ламп накаливания, выключателе питания переменного тока и т. д.

Данную оптопару можно использовать для устройств 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

Этот симистор обычно используется в устройствах, 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. Распространенное применение этого симистора является управление двигателем, промышленное освещение, системы отопления и статическая коммутация.

Схемотехника твердотельного реле

В качестве индикатора включения используется красный светодиод с токоограничивающим резистором. Кнопка подключается между питанием и контактом 1 MOC3021.

Читать также:  PHP для Arduino — часть 1

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) симистору BT136 с резистором 100 Ом. Вывод 4 микросхемы MOC3021 подключен к выводу 3 симистора.

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

Работа реле

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

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

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

Когда кнопка нажата, инфракрасный 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.

Читать также:  PHP для Arduino — часть 2

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 питания используется для индикации включения схемы, а светодиод состояния кнопки также используется для индикации операции переключения.

Вот, как должно работать:

Функция реле

Схема подходит только для резистивных нагрузок. Чтобы использовать данную схему 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, соединенный последовательно с конденсатором 10 нФ/400 В, можно использовать в качестве демпферной цепи.

Снабберная цепь

Симистер BT136 подключается к сети переменного тока. Нужно быть осторожным при работе с АС. Схема представляет собой полностью эффективное реле в твердотельной форме и может использоваться в качестве замены механического реле или дорогостоящих интегральных схем твердотельных реле. Поскольку в этом реле нет движущихся частей, то проблема износа не возникает, а действие переключения происходит быстрее, чем у механических реле. Также, такое реле, может использоваться с нагрузками переменного или постоянного тока.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий