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
Посмотрим схему этого очень полезного и нужного устройства.
Основу схемы составляют силовой симистор Т1 - BT138-800 на 16 Ампер и управляющий им оптрон МОС3063. На схеме выделены чёрным цветом проводники, которые нужно проложить медным проводом повышенного сечения, в зависимости от планируемой нагрузки.
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.
Детали и корпус
Нам потребуется:
- F1 - предохранитель на 100 мА.
- S1 - любой маломощный переключатель.
- C1 – конденсатор 0.063 мкФ 630 Вольт.
- C2 – 10 - 100 мкФ 25 Вольт.
- C3 – 2.7 нФ 50 Вольт.
- C4 – 0.047 мкФ 630 Вольт.
- R1 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R2 – 100 Ом 0.25 Ватт.
- R3 – 330 Ом 0.5 Ватт.
- R4 – 470 Ом 2 Ватта.
- R5 – 47 Ом 5 Ватт.
- R6 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R7 – варистор TVR12471, или подобный.
- R8 – нагрузка.
- D1 – любой диодный мост на напряжение не менее 600 Вольт, или собрать из четырёх отдельных диодов, например - 1N4007.
- D2 – стабилитрон на 6.2 Вольта.
- D3 – диод 1N4007.
- T1 – симистор ВТ138-800.
- LED1 – любой сигнальный светодиод.
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.
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.
Испытание прошло успешно.
Смотрите видео
Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.