Твердотельное реле своими руками на bta41 600: Замена твердотельного реле

Содержание

Очередная подделка твердотельного реле. Мини обзор!

Доброго дня!
Давно я ничего не писал и причин на то много. Одна из причин лень, вторая время, а третья это перебор с негативом на очень многие обзоры.
Сегодня я все же решил, что нужно в очередной раз изобличить нерадивые магазины Китая, представленные на площадке АЛИ и дать возможность другим избежать моих ошибок. Начну с краткого обзора SSR твердотельного реле.

Предыстория такова. Купил я себе дом, в котором отопление это электрический котел на 6 кВт. Три тэна по 2кВт и вот ну не хотелось мне ставить три реле и три моих любимых REXа. Хотя схема отработанная и опыт их установки и продажи большой. Так как все на этапе строительства то решил я поиграться с отоплением и управлять сразу всеми тэн разом. Для чего и заказал данное реле. Но все пошло не по плану. Мало того, что я его не установил сразу. Так я не успел переключить на данное реле все три тэна, а просто для начала вставил реле в один из каналов для понимания тепловой нагрузки, подключил радиатор, поставил на него термореле на 65гр (защита от перегрева) и оставил в работе ровно на сутки.

Каким же было мое удивление когда придя с работы я обратил внимание, что чет не так… После пары минут проверок оказалось, что реле мертвое!!! ВАУ!
Пишу продавцу, что мол так и так, девайс то с браком… В общем два месяца переписки и понимание того, что продавец тот еще козел, а главное я обнаружил, что это не первая проблемная покупка в данном магазине и я просто данный факт проморгал.
Решил я на это плюнуть и вскрыть реле. Удивлен конечно но после переписки не так сильно как мог бы быть удивлен…
Смотрим фото))

Уверен, что все разглядели там два BTA41600B, а это симистор 40А 600В и по факту мы получаем предельные 40*2=80А, а не 90А да и то китайские.
Параллельное включение симисторов это та еще утопия. В большинстве случаев из-за разброса параметров сначала вылетает один, а затем и второй, но что бы данное реле померло на нагрузке в 2 кВт (9А) это жесть.

В заключение: крайне рекомендую данный магазин занести в ЧС и не пользоваться его услугами. У себя после этого происшествия обнаружил три выигранных спора за покупку некачественных (мультиметр, сломанный страйпер и магнитный пускатель).

Если есть какие либо вопросы… Пишите, или дополню обзор или напишу в комментариях.
Еще есть, что сказать про пылесосы с Китая и о том как очень популярный бренд делает продукцию столь низкого качества, что обидно.

Планирую купить +11 Добавить в избранное Обзор понравился

+104 +157
Твердотельное реле своими руками
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.
Как собрать своими руками твердотельное реле с помощью TRIAC
Автор Рави Сингх
Опубликовано 21 мая 2022 г.
Делиться Твитнуть Делиться Делиться Делиться Электронная почта
Твердотельные реле
обеспечивают более эффективное переключение для проектов автоматизации умного дома. Создайте свой собственный самодельный SSR, следуя этому руководству.
Вы можете купить как механические, так и твердотельные релейные модули. Однако твердотельные реле новее и стоят немного дороже, чем традиционные модули релейных переключателей, которые вы, возможно, уже используете в своих интеллектуальных переключателях DIY или проектах домашней автоматизации.

В этом руководстве мы создадим твердотельное реле всего из нескольких доступных компонентов. Вы можете использовать эти самодельные твердотельные реле в производственной среде, а также в проектах домашней автоматизации или интеллектуальных переключателей.
В отличие от механических релейных переключателей твердотельные реле не имеют движущихся частей. Это похоже на сравнение механического жесткого диска и твердотельного накопителя, который намного быстрее и энергоэффективнее.
Точно так же твердотельное реле (ТТР) работает быстрее и не потребляет энергии, когда оно не используется или выключено. Он работает или включается, когда триггерное напряжение обеспечивается подключенным MCU. Самое главное, твердотельное реле занимает меньшую площадь и не издает щелчков при срабатывании.

Твердотельное реле также можно использовать для индуктивного переключения нагрузки. Тем не менее, вы должны добавить снабберную цепь к твердотельному реле, чтобы предотвратить повреждение симистора (триода для переменного тока). Это может не требоваться в некоторых TRIACS, таких как BTA16.
Кроме того, изготовление твердотельного реле обходится дешевле, чем его покупка или изготовление модуля механического реле. Мы создали несколько и использовали их в производственной среде в течение последних нескольких месяцев. На сегодняшний день они работают более плавно и без проблем.
Вы можете выбрать одноканальное, двухканальное или многоканальное твердотельное реле в зависимости от ваших требований. Для сборки одноканального твердотельного реле вам потребуются следующие компоненты:

220 Ом ¼ ватт резистор
1K ¼ ватт резистор
BT136 или аналогичный TRIAC
MOC3021 Optocoupler
Винт терминал
Two-Pin BERG Connecter
77
.0027 6-контактная база ИС (дополнительно)
Радиатор (дополнительно, но рекомендуется для управления более тяжелыми нагрузками)
Светодиод (дополнительно)
Паяльник и припой
Вам также необходимо научиться паять, если вы Я никогда не делал этого раньше, для сборки твердотельного релейного модуля своими руками.
Шаг 1. Припаяйте компоненты к печатной плате
Возьмите печатную плату общего назначения и подключите все компоненты, как показано на следующей схеме.
Так должно выглядеть после сборки и пайки необходимых компонентов на плате.
Для проверки самодельного твердотельного реле вам понадобится несколько проводов и блок питания на 3,3В или 5В. Вы можете использовать любую батарею на 3,3 В или микроконтроллер, например NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno и т. д., для подачи триггерного напряжения, необходимого для тестирования переключателя твердотельного реле.
Проверка твердотельного реле и его установка предполагают работу с источником питания переменного тока 110–240 В. Пожалуйста, продолжайте, только если вы знаете, что делаете. Это может быть смертельным, если не сделать это осторожно.
Получите плату расширения и убедитесь, что она не подключена к розетке переменного тока.
Приобретите устройство переменного тока, например вентилятор или лампочку.
Возьмите два провода и подключите их к нагрузке переменного тока, например. вентилятор или лампочка.

Подсоедините один из проводов, подключенных к нагрузке переменного тока, к винтовой клемме твердотельного реле (T1).
Возьмите еще один провод и подключите один конец к винтовой клемме твердотельного реле (T2), а другой — к гнезду платы расширения. Это должно выглядеть так, как показано на следующей диаграмме. Убедитесь, что соединения надежны, чтобы избежать короткого замыкания.
Теперь подключите две клеммы батареи 3,3 В или клеммы MCU 3,3 В и GND к входным контактам твердотельного реле, как показано на схеме. Если вы используете MCU, используйте провода DuPont. Также убедитесь, что полярность правильная, как показано на схеме.
Подключите плату расширения к выключателю переменного тока и включите его.
Нагрузка должна включиться. Если отключить питание 3,3 В от входных клемм твердотельного реле, нагрузка должна отключиться.

Работа твердотельного реле
Когда на твердотельное реле подается напряжение 3,3 В или триггерное напряжение, внутренний светодиод или ИК-светодиод в оптроне включается и начинает излучать свет на оптический датчик, подключенный к контактам 4 и 6.
В результате сопротивление между контактами 4 и 6 становится низким, что приводит к срабатыванию симистора и подключенной нагрузке переменного тока. Оптопара помогает разделить высоковольтные и низковольтные цепи, защищая Arduino или микроконтроллер от любых помех или повреждений.
Теперь вы можете подключить твердотельное реле к Arduino или другому микроконтроллеру. Вместо трех перемычек для механического реле вам нужны только две для твердотельного реле: одна для входного сигнала (3,3 В) и другая для земли (GND).
В зависимости от нагрузки вы можете выбрать симисторы с более высокой нагрузкой, такие как BTA16, с радиатором для создания твердотельных реле для больших нагрузок (2000 Вт и более).
Не забудьте использовать снабберную схему, если вы собираетесь использовать твердотельное реле для индуктивного переключения нагрузки, например, для двигателя или насоса.
Вы можете использовать эти твердотельные релейные модули в своих проектах умного дома. Вы можете проектировать модули интеллектуальных переключателей на базе ESP12 со встроенным твердотельным реле, используя инструмент для создания эскизов электроники Fritzing. После разработки вы можете заказать печать печатной платы у поставщика услуг по прототипированию/производству печатных плат или просто продолжать использовать печатные платы общего назначения.
Вы можете использовать это реле для создания интеллектуального выключателя освещения с датчиком движения или выключателя Wi-Fi и установить их дома или в офисе. Интеллектуальные устройства могут помочь вам в значительной степени сократить потери энергии, помимо того, что они удобны в использовании. Кроме того, вы также можете настроить сервер Home Assistant на Raspberry Pi, чтобы добавить автоматизации.
Теперь, когда вы научились создавать твердотельные реле, вы можете заменить механические реле твердотельным реле для эффективного переключения и предотвращения щелчков. Имея меньшую площадь по сравнению с механическими реле, вы можете проектировать и создавать прототипы или интеллектуальные переключатели в гораздо меньших 3D-печатных корпусах для вашего проекта умного дома.
Трехфазное твердотельное реле 40 А
В быту твердотельные реле все прочнее занимают свое место, они просто не заменимы при включении и выключении нагрузки очень распространены и обычные электромагнитные реле просто не выдерживают механических нагрузок, изнашиваются и ломаются. Кроме того, эти надоедливые щелчки при включении и отключении нагрузки, однозначно приводят к использованию твердотельных реле, которые абсолютно бесшумны.
Однако цена этих новых реле, особенно трехфазных, заставляет задуматься о целесообразности их применения. В этом случае может помочь самостоятельное изготовление такого реле и в этом вам поможет данный сайт. Изготовление трехфазного реле на 40 ампер своими руками обойдется вам максимум в 500 рублей, даже если вы купите все детали, тогда как заводское стоит несколько тысяч. Это стоит учитывать. Верно?
Заводское реле при повреждении деталей внутреннего устройства ремонту не подлежит и требует полной замены. Самодельное реле, сделанное своими руками, прослужит вам долгие годы, ведь вы будете досконально знать его устройство, а если какие-то его детали сгорят, то без проблем поменяете их и продолжите пользоваться этим очень полезным устройством.
Итак, приступим.
Схема твердотельного реле

Детали
Для работы нам понадобится.
S1 – Любой переключатель или тумблер.
F1 – предохранитель на 0,25 – 0,5 Ампер.
С1 – 0,068 мкФ 630 Вольт.
R1 – 470 кОм.
R2 – 100 Ом.
VDS1 – Выпрямительный мост на 1 Ампер 600 – 1000 Вольт или отдельные диоды.
D1 – Стабилитрон на 20 Вольт 0,5 Вт.
C2 – 10 мкФ 25 Вольт.
HL4 – любой сигнальный светодиод.
MOC3063 – 3 шт.
R3, 7, 11 до 330 Ом 0,5 Вт.
C3, 5, 7 – по 2,7 нФ 50 Вольт. На ток до 10 ампер на фазу. Если планируется нагрузка выше, то нужно ставить 3,3 нФ.
R4, 8, 12 до 470 Ом 2 Вт. На ток до 10 ампер на фазу. Если планируется нагрузка выше, то нужно ставить 330 Ом 2 Вт.
Т1, 2, 3 – симисторы БТА41-600 – 3 шт.
VD1, 2, 3, 4, 5, 6 – защитные диоды ТВС тип 1,5 КЭ300СА.
R5, 9, 13 – 47 Ом при 5 Вт. На ток до 10 ампер на фазу. Если планируется нагрузка выше, то нужно ставить 27 Ом 5 Вт.
С4, 6, 8 – на 0,047 мкФ 630 Вольт. На ток до 10 ампер на фазу. Если планируется нагрузка выше, то нужно поставить 0,1 мкФ 630 Вольт.
Д2, 3, 4 – любые диоды на напряжение не менее 600 вольт. Например 1N4007.
HL1, 2, 3 – любые сигнальные светодиоды.
R6, 10, 14 – по 470 кОм.
Макетная доска – 2 шт.
Теплопроводящая паста.

Изготовление твердотельных реле
Начать сбор деталей лучше всего с корпуса будущего устройства. Для этого хорошо подходят коробки для автоматических выключателей, которые продаются в магазинах электротоваров. Цена вполне демократична и зависит от размера коробки.
Важнейшая деталь будущего реле – радиатор охлаждения симистора. Чем комфортнее температура для симисторов при эксплуатации, тем дольше они «живут». Одним словом, радиатор должен быть как можно большего размера (в разумных пределах). Если корпус будущего реле металлический, то пластину радиатора можно плотно прикрутить к его задней стенке, и тогда весь корпус будет большим радиатором. Симисторы
ВТА-41 можно прикручивать без изоляторов непосредственно к радиатору, так как их выводы не имеют электрического контакта с подложкой. Другие симисторы должны проверять данные.
Перед монтажом деталей схемы на плату проверил работу оптронов, на фото видно как. Из 20 штук MOS3063-3, купленных в Китае, 3 оказались бракованными. Так что будьте осторожны.

Установку начинаем с разметки и установки на место симисторов, а потом и остальных деталей.

Припаиваем. Припаиваем провода увеличенного диаметра (в зависимости от нагрузки).

Очень осторожно удалите лишние медные прокладки на макетной плате между высоковольтными проводами (как на фотографиях), во избежание короткого замыкания. 380 Вольт, это очень высокое напряжение и опасно для жизни.
Прикрепляем следующую плату с выводами деталей.

Устанавливаем слоты для оптронов. Если оптрон сгорит в работе, то его можно заменить за пару секунд.

Установите детали управления.