Relais statique à faire soi-même : notice de montage et conseils de raccordement
Un relais statique (SSR) est un dispositif composé d'une série de composants électroniques non mécaniques.L'absence de mécanique ouvre davantage de possibilités aux passionnés d'électronique de fabriquer de leurs propres mains un relais à semi-conducteurs pour un usage personnel.
Examinons cette possibilité plus en détail.
Le contenu de l'article :
Conception et principe de fonctionnement du TTR
Alors que la plupart de ces composants électroniques contiennent traditionnellement des pièces mobiles de groupes de contacts, un relais statique ne possède aucune pièce de ce type. La commutation des circuits par le circuit de l'appareil s'effectue selon le principe d'une clé électronique. Et le rôle des clés électroniques est généralement joué par des semi-conducteurs intégrés au corps du relais - transistors de puissance, triacs, thyristors.
Avant d'essayer de fabriquer vous-même un relais statique, il est logique de vous familiariser avec la conception de base de tels dispositifs et de comprendre le principe de leur fonctionnement.
Dans le cadre d’une étude approfondie du dispositif, il convient d’emblée de souligner les aspects avantageux du TTP :
- commutation de charge puissante ;
- vitesse de commutation élevée;
- isolation galvanique idéale ;
- capacité à supporter des surcharges élevées pendant une courte période.
Parmi les structures mécaniques, il n'est vraiment pas possible de trouver un relais avec des paramètres similaires. En général, les avantages des relais statiques par rapport à leurs homologues mécaniques s'expriment dans une liste impressionnante.
Les conditions d'exploitation du TSR ne limitent pratiquement pas l'utilisation de ces appareils. De plus, l'absence de pièces mécaniques mobiles a un effet bénéfique sur la durée de vie des appareils. Il y a donc toutes les raisons de commencer à travailler sur un relais statique - d'assembler l'appareil vous-même.
Cependant, par souci d'équité, outre les aspects positifs, il convient de noter les propriétés du relais, qui sont qualifiées d'inconvénients. Ainsi, pour le fonctionnement d'appareils puissants, un composant de conception supplémentaire est généralement nécessaire, conçu pour évacuer la chaleur.
Les radiateurs de refroidissement pour relais statiques ont des dimensions hors tout plusieurs fois supérieures aux dimensions des relais statiques, ce qui réduit la commodité et la rationalité de l'installation.
Les appareils TSR, pendant le fonctionnement (à l'état fermé), génèrent un courant de fuite inverse et présentent une caractéristique courant-tension non linéaire. Tous les relais statiques ne peuvent pas être utilisés sans restrictions quant aux caractéristiques des tensions commutées.
Certains types d'appareils sont conçus pour commuter uniquement du courant continu. L'introduction de relais statiques dans un circuit nécessite généralement des mesures supplémentaires visant à bloquer les fausses alarmes.
Les relais statiques peuvent souvent être trouvés en général tableau électrique de l'appartement.
Comment fonctionne un relais statique ?
Le signal de commande (généralement une tension de bas niveau provenant, par exemple, d'un contrôleur de commande) est fourni à la LED de la paire optoélectronique présente dans le circuit SSR. La LED commence à émettre de la lumière vers la photodiode, qui à son tour s'ouvre et commence à faire passer le courant.
Le courant traversant la photodiode arrive à l'électrode de commande du transistor clé ou du thyristor. La clé ouvre et ferme le circuit de charge.
C'est ainsi que fonctionne la fonction de commutation de l'appareil. Tous les composants électroniques sont traditionnellement enfermés dans un boîtier monolithique. En fait, c’est pour cela que l’appareil s’appelle un relais statique.
Vous pouvez lire comment connecter un relais statique dans ce materiel.
Types de commutateurs statiques
L'ensemble de la gamme d'appareils existante peut être divisée en groupes en fonction de la catégorie de charge connectée, des caractéristiques de contrôle de tension et de commutation.
Il y aura donc au total trois groupes :
- Appareils fonctionnant dans des circuits DC.
- Appareils fonctionnant dans des circuits à courant alternatif.
- Des conceptions universelles.
Le premier groupe est représenté par des appareils avec des paramètres de tension de commande de fonctionnement de 3 à 32 volts. Il s'agit d'appareils électroniques de taille relativement petite, équipés d'une indication LED, capables de fonctionner sans interruption à des températures de -35 / +75 ºС.
Le deuxième groupe comprend les appareils destinés à être installés dans des réseaux à tension alternative. Voici les conceptions de TSR pour une installation dans des réseaux AC, contrôlés par une tension de 24 à 250 volts. Il existe des appareils capables de commuter des charges de forte puissance.
Le troisième groupe est celui des appareils à usage universel. Les circuits de ce type d'appareil prennent en charge la configuration manuelle pour une utilisation dans certaines conditions.
En fonction de la nature de la charge connectée, il convient de distinguer deux types de relais statiques AC : monophasés et triphasés. Les deux types sont conçus pour commuter des charges assez puissantes avec des courants de 10 à 75 A. Dans ce cas, les valeurs de courant de pointe à court terme peuvent atteindre 500 A.
La charge commutée par des relais statiques peut être des circuits capacitifs, résistifs ou inductifs. Les conceptions des interrupteurs permettent un contrôle fluide, par exemple, des éléments chauffants, des lampes à incandescence et des moteurs électriques, sans bruit inutile.
La fiabilité de fonctionnement est assez élevée. Mais à bien des égards, la stabilité et la durabilité des relais statiques dépendent de la qualité de fabrication du produit. Ainsi, les appareils produits sous une certaine marque « Impuls » se distinguent souvent par leur courte durée de vie.
En revanche, les produits Schneider Electric ne laissent aucune place à la critique.
Comment faire un TTP de vos propres mains ?
Compte tenu de la caractéristique de conception de l'appareil (monolithe), le circuit n'est pas assemblé sur une carte textolite, comme c'est l'habitude, mais par montage en surface.
Il existe de nombreuses solutions de circuits allant dans ce sens. L'option spécifique dépend de la puissance de commutation requise et d'autres paramètres.
Composants électroniques pour l'assemblage de circuits
La liste des éléments d'un circuit simple pour le développement pratique et la construction d'un relais statique de vos propres mains est la suivante :
- Optocoupleur type MOS3083.
- Triac type VT139-800.
- Série de transistors KT209.
- Résistances, diode Zener, LED.
Tous les composants électroniques spécifiés sont soudés par montage en surface selon le schéma suivant :
Grâce à l'utilisation de l'optocoupleur MOS3083 dans le circuit de génération du signal de commande, la tension d'entrée peut varier de 5 à 24 volts.
Et grâce à une chaîne composée d'une diode Zener et d'une résistance de limitation, le courant traversant la LED de commande est réduit au minimum possible. Cette solution garantit une longue durée de vie de la LED de contrôle.
Vérification de la fonctionnalité du circuit assemblé
Le circuit assemblé doit être vérifié pour sa fonctionnalité. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de connecter une tension de charge de 220 volts au circuit de commutation via un triac. Il suffit de connecter un appareil de mesure – testeur – en parallèle à la ligne de commutation du triac.
Le mode de mesure du testeur doit être réglé sur « mOhm » et une alimentation (5-24 V) doit être fournie au circuit de génération de tension de commande. Si tout fonctionne correctement, le testeur devrait montrer une différence de résistance de « mOhm » à « kOhm ».
Construction d'un corps monolithique
Sous la base du boîtier du futur relais statique, vous aurez besoin d'une plaque d'aluminium de 3 à 5 mm d'épaisseur. Les dimensions de la plaque ne sont pas critiques, mais doivent correspondre aux conditions d'évacuation efficace de la chaleur du triac lors du chauffage de cet élément électronique.
La surface de la plaque d'aluminium doit être plane. De plus, les deux côtés doivent être traités - nettoyés avec du papier de verre fin et polis.
À l'étape suivante, la plaque préparée est équipée d'un "coffrage" - une bordure en carton épais ou en plastique est collée autour du périmètre. Vous devriez vous procurer une sorte de boîte, qui sera ensuite remplie de résine époxy.
Un circuit de relais électronique à semi-conducteurs assemblé avec un « auvent » est placé à l'intérieur du boîtier créé. Seul le triac est posé à la surface de la plaque d'aluminium.
Aucune autre pièce du circuit ou conducteur ne doit toucher le substrat en aluminium. Le triac est fixé à l'aluminium avec la partie du boîtier conçue pour être installée sur un radiateur.
Une pâte thermoconductrice doit être utilisée sur la zone de contact du corps du triac et du substrat en aluminium. Certaines marques de triacs avec une anode non isolée doivent être installées via un joint en mica.
Le triac doit être fermement pressé contre la base avec une sorte de poids et rempli de colle époxy sur le pourtour ou fixé d'une manière ou d'une autre sans perturber la surface lisse de l'arrière du substrat (par exemple, avec un rivet).
Préparer la pâte et couler le corps
Pour fabriquer le corps solide d’un appareil électronique, vous devrez réaliser un mélange composé. La composition du mélange composé est composée de deux composants :
- Résine époxy sans durcisseur.
- Poudre d'albâtre.
Grâce à l'ajout d'albâtre, le maître résout deux problèmes à la fois : il obtient un volume exhaustif de composé de coulée à la consommation nominale de résine époxy et crée un remplissage de consistance optimale.
Le mélange doit être soigneusement mélangé, après quoi vous pouvez ajouter le durcisseur et bien mélanger à nouveau. Ensuite, l'installation « articulée » à l'intérieur de la boîte en carton est soigneusement remplie du composé créé.
Le remplissage se fait jusqu'au niveau supérieur, ne laissant qu'une partie de la tête LED de contrôle en surface. Au début, la surface du composé peut ne pas paraître entièrement lisse, mais après un certain temps, l'image changera. Il ne reste plus qu'à attendre que le moulage durcisse complètement.
En fait, vous pouvez utiliser n'importe quelle solution adaptée au moulage.Le critère principal est que la composition de coulée ne doit pas être électriquement conductrice et qu'un bon degré de rigidité de coulée doit être formé après solidification. Le boîtier du relais à semi-conducteurs en fonte constitue une sorte de protection du circuit électronique contre les dommages physiques accidentels.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Cette vidéo montre comment et sur la base de quels composants électroniques un relais statique peut être fabriqué. L'auteur parle clairement de tous les détails des pratiques de fabrication qu'il a personnellement rencontrées lors de la fabrication d'un interrupteur électronique :
Vidéo sur un problème que vous pourriez rencontrer après l'achat d'un relais statique monophasé auprès de vendeurs chinois. Chemin faisant, il procède à une sorte de revue de la conception de l'appareil de commutation :
L'autofabrication de relais statiques est une solution tout à fait possible, mais en relation avec des produits destinés à des charges basse tension qui consomment relativement peu d'énergie.
Il est difficile de fabriquer de vos propres mains des appareils plus puissants et à haute tension. Et cette entreprise financière coûtera le même montant que la valeur de la copie d’usine. Ainsi, si nécessaire, il est plus facile d'acheter un appareil industriel prêt à l'emploi.
Si vous avez des questions sur l'assemblage d'un relais statique, posez-les dans la section commentaires, et nous essaierons de leur donner une réponse très claire. Là, vous pouvez partager votre expérience de création de relais vous-même ou fournir des informations précieuses sur le sujet de l'article.
