افعل ذلك بنفسك مرحل الحالة الصلبة: تعليمات التجميع ونصائح الاتصال
مرحل الحالة الصلبة (SSR) هو جهاز يتكون من سلسلة من المكونات الإلكترونية غير الميكانيكية.يفتح غياب الميكانيكا المزيد من الفرص لعشاق الإلكترونيات لعمل مرحل الحالة الصلبة بأيديهم للاستخدام الشخصي.
دعونا نفكر في هذا الاحتمال بمزيد من التفصيل.
محتوى المقال:
تصميم ومبدأ تشغيل TTR
في حين أن معظم هذه الإلكترونيات تحتوي تقليديًا على أجزاء متحركة من مجموعات الاتصال، إلا أن مرحل الحالة الصلبة لا يحتوي على مثل هذه الأجزاء على الإطلاق. يتم تبديل الدائرة بواسطة دائرة الجهاز وفقًا لمبدأ المفتاح الإلكتروني. وعادة ما يتم لعب دور المفاتيح الإلكترونية بواسطة أشباه الموصلات المدمجة في جسم المرحل - ترانزستورات الطاقة والترياك والثايرستور.
قبل أن تحاول إنشاء مرحل الحالة الصلبة بنفسك، من المنطقي أن تتعرف على التصميم الأساسي لهذه الأجهزة وتفهم مبدأ عملها.
كجزء من دراسة شاملة للجهاز، ينبغي للمرء أن يسلط الضوء على الفور على الجوانب المفيدة لـ TTP:
- تبديل الحمل القوي.
- سرعة تحويل عالية
- عزل كلفاني مثالي
- القدرة على تحمل الأحمال الزائدة العالية لفترة قصيرة.
من بين الهياكل الميكانيكية، ليس من الممكن حقًا العثور على مرحل بمعلمات مماثلة. بشكل عام، يتم التعبير عن مزايا مرحلات الحالة الصلبة مقارنة بنظيراتها الميكانيكية في قائمة مثيرة للإعجاب.
ظروف تشغيل TSR عمليا لا تحد من استخدام هذه الأجهزة. بالإضافة إلى ذلك، فإن غياب الأجزاء الميكانيكية المتحركة له تأثير مفيد على عمر الخدمة للأجهزة. لذلك هناك كل الأسباب لبدء العمل على مرحل الحالة الصلبة - لتجميع الجهاز بنفسك.
ومع ذلك، في الإنصاف، إلى جانب الجوانب الإيجابية، تجدر الإشارة إلى خصائص التتابع، والتي تتميز بالعيوب. وبالتالي، لتشغيل الأجهزة القوية، كقاعدة عامة، مطلوب مكون تصميم إضافي، وهو مصمم لإزالة الحرارة.
تتميز مشعات التبريد لمرحلات الحالة الصلبة بأبعاد إجمالية أكبر بعدة مرات من أبعاد مرحلات الحالة الصلبة، مما يقلل من راحة وعقلانية التثبيت.
أجهزة TSR أثناء التشغيل (في الحالة المغلقة) تعطي تيار تسرب عكسي وتظهر خاصية الجهد الحالي غير الخطي. لا يمكن استخدام جميع مرحلات الحالة الصلبة دون قيود في خصائص الفولتية المبدلة.
تم تصميم أنواع معينة من الأجهزة لتبديل التيار المباشر فقط. عادةً ما يتطلب إدخال مرحلات الحالة الصلبة في الدائرة إجراءات إضافية تهدف إلى منع الإنذارات الكاذبة.
غالبًا ما يمكن العثور على مرحلات الحالة الصلبة بشكل عام اللوحة الكهربائية للشقة.
كيف يعمل مرحل الحالة الصلبة؟
يتم توفير إشارة التحكم (عادةً ما تكون جهدًا منخفض المستوى قادمًا، على سبيل المثال، من وحدة التحكم في التحكم) إلى مؤشر LED الخاص بالزوج الإلكتروني البصري الموجود في دائرة SSR. يبدأ مؤشر LED في إصدار الضوء نحو الثنائي الضوئي، والذي بدوره يفتح ويبدأ في تمرير التيار.
يصل التيار الذي يمر عبر الثنائي الضوئي إلى قطب التحكم الخاص بالترانزستور الرئيسي أو الثايرستور. يفتح المفتاح ويغلق دائرة الحمل.
هذه هي الطريقة التي تعمل بها وظيفة التبديل بالجهاز. يتم تقليديًا وضع جميع الأجهزة الإلكترونية في غلاف متجانس. في الواقع، لهذا السبب تم تسمية الجهاز بمرحل الحالة الصلبة.
يمكنك أن تقرأ عن كيفية توصيل مرحل الحالة الصلبة هذه المادة.
أنواع مفاتيح الحالة الصلبة
يمكن تقسيم مجموعة الأجهزة الحالية بالكامل إلى مجموعات بناءً على فئة الحمل المتصل وميزات التحكم في الجهد والتبديل.
وبالتالي، سيكون هناك ثلاث مجموعات:
- الأجهزة التي تعمل في دوائر التيار المستمر.
- الأجهزة التي تعمل في دوائر التيار المتردد.
- تصاميم عالمية.
يتم تمثيل المجموعة الأولى بأجهزة ذات معلمات جهد التحكم في التشغيل من 3 إلى 32 فولت. هذه إلكترونيات صغيرة الحجم نسبيًا ومجهزة بمؤشر LED وقادرة على العمل دون انقطاع عند درجات حرارة -35 / +75 درجة مئوية.
المجموعة الثانية هي الأجهزة المخصصة للتركيب في شبكات الجهد المتردد. فيما يلي تصميمات TSR للتركيب في شبكات التيار المتردد، والتي يتم التحكم فيها بجهد 24 - 250 فولت. هناك أجهزة قادرة على تبديل أحمال الطاقة العالية.
المجموعة الثالثة هي الأجهزة للاستخدام العالمي. تدعم دوائر هذا النوع من الأجهزة التكوين اليدوي للاستخدام في ظروف معينة.
بناءً على طبيعة الحمل المتصل، يجب التمييز بين نوعين من مرحلات الحالة الصلبة للتيار المتردد: أحادية الطور وثلاثية الطور. تم تصميم كلا النوعين لتبديل الأحمال القوية إلى حد ما عند تيارات تتراوح من 10 إلى 75 أ. وفي هذه الحالة، يمكن أن تصل قيم الذروة الحالية قصيرة المدى إلى 500 أ.
يمكن أن يكون الحمل الذي يتم تبديله بواسطة مرحلات الحالة الصلبة عبارة عن دوائر سعوية أو مقاومة أو حثية. تسمح تصميمات المفاتيح بالتحكم السلس، على سبيل المثال، في عناصر التسخين والمصابيح المتوهجة والمحركات الكهربائية دون ضوضاء غير ضرورية.
موثوقية العملية عالية جدًا. ولكن من نواحٍ عديدة، يعتمد استقرار ومتانة مرحلات الحالة الصلبة على جودة تصنيع المنتج. وبالتالي، فإن الأجهزة المنتجة تحت اسم تجاري معين "Impuls" غالبًا ما تتميز بفترة خدمتها القصيرة.
ومن ناحية أخرى، فإن منتجات شنايدر إلكتريك لا تترك مجالاً للنقد.
كيف تصنع TTP بيديك؟
بالنظر إلى ميزة تصميم الجهاز (متراصة)، يتم تجميع الدائرة ليس على لوحة Textolite، كما هو المعتاد، ولكن عن طريق التركيب السطحي.
هناك العديد من حلول الدوائر في هذا الاتجاه التي يمكن العثور عليها. يعتمد الخيار المحدد على قوة التحويل المطلوبة والمعلمات الأخرى.
المكونات الإلكترونية لتجميع الدوائر
قائمة عناصر الدائرة البسيطة للتطوير العملي وبناء مرحل الحالة الصلبة بيديك هي كما يلي:
- Optocoupler نوع MOS3083.
- التيرستورات نوع VT139-800.
- سلسلة الترانزستور KT209.
- المقاومات، زينر ديود، LED.
يتم لحام جميع المكونات الإلكترونية المحددة عن طريق التركيب السطحي وفقًا للمخطط التالي:
بفضل استخدام optocoupler MOS3083 في دائرة توليد إشارة التحكم، يمكن أن يختلف جهد الإدخال من 5 إلى 24 فولت.
وبسبب سلسلة تتكون من صمام ثنائي زينر ومقاوم محدد، يتم تقليل التيار الذي يمر عبر مؤشر LED الخاص بالتحكم إلى الحد الأدنى الممكن. يضمن هذا الحل عمر خدمة طويل لمصابيح التحكم LED.
التحقق من أداء الدائرة المجمعة
يجب التحقق من أداء الدائرة المجمعة. في هذه الحالة، ليس من الضروري توصيل جهد حمل 220 فولت بدائرة التبديل من خلال التيرستورات. يكفي توصيل جهاز قياس – فاحص – موازياً لخط تخفيف الترياك.
يجب ضبط وضع القياس الخاص بجهاز الاختبار على "mOhm" ويجب توفير الطاقة (5-24 فولت) إلى دائرة توليد جهد التحكم. إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح، يجب أن يظهر جهاز الاختبار فرقًا في المقاومة من "mOhm" إلى "kOhm".
بناء جسم متجانس
تحت قاعدة غلاف مرحل الحالة الصلبة المستقبلي، ستحتاج إلى لوح ألومنيوم بسمك 3-5 مم. أبعاد اللوحة ليست حرجة، ولكن يجب أن تتوافق مع شروط إزالة الحرارة بشكل فعال من التيرست عند تسخين هذا العنصر الإلكتروني.
يجب أن يكون سطح لوحة الألومنيوم مسطحًا. بالإضافة إلى ذلك، يجب معالجة كلا الجانبين - تنظيفهما بورق الصنفرة الناعم وصقلهما.
في المرحلة التالية، تم تجهيز اللوحة المحضرة بـ "القوالب" - يتم لصق حدود مصنوعة من الورق المقوى السميك أو البلاستيك حول المحيط. يجب أن تحصل على نوع من الصناديق، والتي سيتم ملؤها لاحقًا براتنج الإيبوكسي.
يتم وضع دائرة ترحيل إلكترونية ذات حالة صلبة مجمعة بـ "مظلة" داخل الصندوق الذي تم إنشاؤه. يتم وضع الترياك فقط على سطح لوح الألمنيوم.
يجب ألا تلمس أي أجزاء أو موصلات أخرى للدائرة الركيزة المصنوعة من الألومنيوم. يتم توصيل التيرست بالألمنيوم مع ذلك الجزء من الهيكل المصمم للتركيب على الرادياتير.
يجب استخدام معجون موصل للحرارة في منطقة التلامس لجسم الترياك والركيزة المصنوعة من الألومنيوم. يجب تثبيت بعض ماركات الترياك ذات الأنود غير المعزول من خلال حشية الميكا.
يجب ضغط الترياك بإحكام على القاعدة بنوع من الوزن وملؤه حول المحيط بغراء إيبوكسي أو تثبيته بطريقة ما دون إزعاج السطح الأملس للجانب الخلفي من الركيزة (على سبيل المثال، ببرشام).
تحضير المركب وسكب الجسم
لتصنيع الجسم الصلب لجهاز إلكتروني، سوف تحتاج إلى صنع خليط مركب. يتم تكوين الخليط المركب على أساس مكونين:
- راتنجات الايبوكسي بدون مادة مقسية.
- مسحوق المرمر.
بفضل إضافة المرمر، يحل السيد مشكلتين في وقت واحد - فهو يحصل على حجم شامل من مركب الصب عند الاستهلاك الاسمي لراتنجات الايبوكسي ويخلق تعبئة من الاتساق الأمثل.
يجب أن يتم خلط الخليط جيدًا، وبعد ذلك يمكنك إضافة المقسى وتخلط جيدًا مرة أخرى. بعد ذلك، يتم ملء التثبيت "المفصلي" داخل صندوق من الورق المقوى بعناية بالمركب الذي تم إنشاؤه.
تتم التعبئة إلى المستوى الأعلى، مع ترك جزء فقط من رأس التحكم LED على السطح. في البداية، قد لا يبدو سطح المركب سلسًا تمامًا، ولكن بعد مرور بعض الوقت ستتغير الصورة. كل ما تبقى هو الانتظار حتى يصلب الصب تمامًا.
في الواقع، يمكنك استخدام أي حل مناسب للصب.المعيار الرئيسي هو أن تركيبة الصب لا ينبغي أن تكون موصلة للكهرباء، بالإضافة إلى أنه يجب تشكيل درجة جيدة من صلابة الصب بعد التصلب. يعد مبيت مرحل الحالة الصلبة المصبوب نوعًا من الحماية للدائرة الإلكترونية من الأضرار المادية العرضية.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
يوضح هذا الفيديو كيف وعلى أساس المكونات الإلكترونية التي يمكن صنعها مرحل الحالة الصلبة. يتحدث المؤلف بوضوح عن كافة تفاصيل ممارسات التصنيع التي واجهها شخصيًا أثناء إنتاج المفتاح الإلكتروني:
فيديو عن المشكلة التي قد تواجهك بعد شراء SSR أحادي الطور من البائعين من الصين. على طول الطريق، يجري نوعًا من المراجعة لتصميم جهاز التبديل:
يعد التصنيع الذاتي لمرحلات الحالة الصلبة حلاً ممكنًا تمامًا، ولكن فيما يتعلق بمنتجات الأحمال ذات الجهد المنخفض التي تستهلك طاقة منخفضة نسبيًا.
من الصعب صنع أجهزة أكثر قوة وعالية الجهد بيديك. وسيكلف هذا المشروع المالي نفس المبلغ الذي تقدر به نسخة المصنع. لذلك، إذا لزم الأمر، فمن الأسهل شراء جهاز صناعي جاهز.
إذا كانت لديك أسئلة حول تجميع مرحل الحالة الصلبة، فيرجى طرحها في قسم التعليقات، وسنحاول أن نقدم لهم إجابة واضحة جدًا. هناك يمكنك مشاركة تجربتك في إجراء المرحلات بنفسك أو تقديم معلومات قيمة حول موضوع المقالة.
