Токовое реле своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Сделать коммутирующее устройство довольно интересная задача. Сегодня мы соберём настоящее реле и проверим его на работоспособность. Основой нашего реле будет геркон. Кратко что же это такое :
Геркон— электромеханическое коммутационное устройство, изменяющее состояние подключённой электрической цепи при воздействии магнитного поля от постоянного магнита.
Конструктивно в герконе имеются упругие ферромагнитные контакты, впаянные в герметичную колбу. Эти контакты совмещают функции токопровода, магнитопровода и пружины.
А теперь к схеме, в разрыв плюсового провода поставлен геркон, с нормально разомкнутыми контактами. Питание 6 вольт от бп.
На герконе намотана катушка 300 витков проводом 0.08 мм.
Катушку запитываем от литий-ионного аккумулятора, в разрыв плюсового провода поставлена тактовая кнопка. В качестве нагрузки поставлен моторчик от игрушки и светодиод. Как только мы нажимаем на тактовую кнопку на катушку поступает напряжение, и возникает электромагнитное поле. В результате чего контакты геркона замыкаются и он начинает пропускать через себя электрический ток.
Начинает вращаться двигатель и светиться светодиод. Вот такое прекрасное реле сегодня получилось.
Подержите статью лайком и подпиской!
Спасибо за внимание!
В последнее время набрали популярность твёрдотельные реле. Для очень многих устройств силовой электроники твёрдотельные реле стали просто необходимы. Их преимущество в несоизмеримо большем количестве срабатываний, по сравнению с электромагнитными реле и большой скоростью переключений. С возможностью подключения нагрузки в момент перехода напряжения через ноль, тем самым избегая тяжёлых пусковых токов. В некоторых случаях их герметичность тоже играет свою положительную роль, но одновременно лишая владельца такого реле преимущества в возможности ремонта с заменой некоторых деталей. Твёрдотельное реле, в случае выхода из строя, не ремонтируется и подлежит замене целиком, это его отрицательное качество. Цены на такие реле несколько кусаются, и получается расточительно.
Попробуем вместе сделать твёрдотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.
Схема
Для управления от 5 Вольт, нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково.
Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения.
Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно – чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.
Детали и корпус
Изготовление твердотельного реле
Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.
Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.
Смотрите видео
Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.
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.
В этой схеме к качестве коммутирующих транзисторов используются биполярные транзисторы разных структур.
Все это хорошо, если напряжения, с которыми работают ТТР реализованные на MOSFET, позволяют управлять этими полевыми транзисторами. 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. Но есть другие преобразователи – оптические, например — TLP590B.
TLP590B Datasheet Pdf
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. Например.
AOT7S60 Datasheet Pdf
Этот транзистор способен коммутировать напряжение 600В при токе стока 7А. Мощность стока при температуре +25 С — 100Вт. При этом заряд затвора Qg всего 8,2 нанокулона = 8,2nC. Для сравнения популярный транзистор IRF840 имеет Qg = 63nC.
IRF840 Datasheet Pdf
Для управления низковольтными нагрузками можно применить транзистор irlr024zpbf. При данных режимах измерения ток стока – 5А, напряжение сток – исток – 44В, напряжение затвор – исток -5В, имеет типовое значение заряд затвора Qg = 6,6nC.
irlr024zpbf Datasheet Pdf
Но у меня таких транзисторов нет и я для реле использовал транзисторы IRL2505 с каналом типа n. У данного транзистора Qg = 130nC !
IRF2505 Datasheet Pdf
Другой транзистор с каналом типа р — IRF4905, у этого транзистора максимальный Qg = 180nC .
IRF4905 Datasheet Pdf
Схему собрал самую простую, ту что на рисунке 4
В качестве коммутирующего транзистора в этой схеме использован транзистор IRF4905 с каналом – р. Транзистор не был снабжен теплоотводом и в открытом состоянии нагревался до +60˚С при токе 2А. 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 IRF2505 без радиатора практически не грелся при токе нагрузки 4А. при напряжении на нагрузке 12,6 В В обоих экспериментах ток управления я выставил примерно 10 мА. 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. Это позже. Пока искал буквы на клавиатуре, пришла еще одна мысль. Если транзистор поставить в диагональ диодного моста, то можно коммутировать переменные напряжения. Таким реле можно коммутировать обмотки трансформаторов. Пока все. Всем удачи. К.В.Ю.
Как самостоятельно собрать твердотельное реле своими руками — принципиальная схема, рекомендации по подбору деталей, инструкция по монтажу, пошаговые фото и видео.
Попробуем вместе сделать твердотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.
Схема твердотельного реле
Управление светодиодом оптрона мне удобнее запитать от 220 Вольт, а можно от 12 или 5 Вольт, кому как нужно.
Для управления от 5 Вольт нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково. Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения. Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно — чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.
Твердотельное реле своими руками: рекомендации по подбору деталей и монтаж корпуса
Для изготовления твердотельного реле своими руками потребуется:
Инструкция по монтажу твердотельного реле
Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.
Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.
Далее размещаем следующие детали в соответствии со схемой и припаиваем их.
Припаиваем провода для подключения питания и нагрузки.
Помещаем устройство в корпус, предварительно испытав его при минимальной нагрузке.
Готовое твердотельное реле:
Смотрите схему подключения фотореле
Видео испытания твердотельного реле с цифровым регулятором температуры:
всем привет, может у когото есть и другие мысли, мнения, или вобще критика, по такой защите,
разрабатываю тут вот схему токовой защиты эл двигателя, в моём случае, да и во всех случаях от борт сети автомобиля, то есть 13в.
взял мотор от ОКИ с печки, пусковой ток у него 2А, а в нормальном режиме вращения 0,67А.
ну так вот. сделал я схему на герконе реле ну и там пара деталюшек или 3.
это минимум деталей и они нужны все, делал просто на одном реле и герконе, не получается, дребезжание контактов геркона не дают включить защиту, пришлось ставить транзистор сопротивление, и главную роль тут выполняет конденсатор, что бы сгладить импульсы геркона он и нужен,
специально детали не подбирал, просто взял то что не далеко лежало,
намотал на геркон двойную проволку по 0,7 мм, 8 витков, может можно было и в одну проволку и не 8 витков а 3 или 4, для этого надо было хорошо учиться что бы точно всё расчитать )
в общем спаял схему включаю мотор и сразу срабатывает защита, рывок тока в 2 ампера через катушку геркона сразу отключает его, пришлось сдвинуть катушку на герконе в сторону, тогда мотор запустился нормально,
если затормозить принудительно вал мотора до полной остановки, ток при этом возростает до 5А через 2 сек срабатывает защита,
я так понял для каждого мотора нужна индивидуальная катушка на герконе,
что бы запустит снова мотор нужно, отключить питание затем снова включить.
есть ещё пара моторчиков слабо-амперных, нужно на них протестировать.
можно сделать другой вариант схемы что бы реле не включалось для защиты, а наоборот отключалось,
тоже этот вариант испытаю .
теперь нужно идти дальше заниматься машинкой
Читайте также: