Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Простое твердотельное реле своими руками

Твердотельное реле, представляющее собой мощный тиристорный (симисторный) электронный ключ удобнее, надежнее, имеет значительно больший ресурс и работает бесшумно, по сравнению с традиционными электромагнитными реле. Такой ключ-реле не имеет подвижных частей, искрящих-пригорающих-изнашивающихся контактов. Не трудно сделать (даже в кустарных условиях) такое электронное реле любой мыслимой степени защиты (пыль, влажность, агрессивные среды). В большинстве случаев электронные ключи-реле с успехом применяются для коммутации нагрузки на переменном токе в строящихся приборах и аппаратах, модернизируя или ремонтируя старые приборы (применяя мощные электронные ключи) улучшаем их характеристики. Например, выход из строя примененных в множестве бытовой техники механических термостатов с биметаллическими изгибающимися контактами – очень частая причина поломок. Применив подобный электронный ключ мы разгружаем контактную группу штатного механического термостата, колоссально повышая его ресурс.

Здесь, реле-электронный ключ предназначено для управления электрическими нагревателями-спиралями в специальной печи небольшой мощности. Твердотельное реле управляется температурным контроллером имеющим специальный выход. Для сопряжения с контроллером применен транзисторный каскад. В целом, схема исполнительной части повторяет [1], отличаясь исполнением. Здесь, в качестве ключей применены симисторы в корпусах ТОР-3, что позволило сделать сборку вполне компактной.

Принципиальная схема твердотельного реле на симисторе. Здесь применен симистор ВТА-41, транзистор КТ315. Симисторная оптопара – МОС3020 (ток включения светодиода 30 мА). Цепочка С1, R3 предназначена для улучшения динамических характеристик симистора, меньшее из диапазона сопротивлений соответствует резистивной нагрузке ключа, большее – индуктивной. Резистор греется, лучше подобрать керамический, мощностью не менее 5 Вт.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера При необходимости, ключ может быть применен и для ручного включения, подобно [2], в этом случае транзисторный каскад удаляется, а на светодиод подается питание от маломощного сетевого блока. Такую схему исполнительного устройства можно применить и для контроллеров, не оснащенных специальным (для твердотельных реле) выходом. Достаточно, чтобы устройство управления имело обычный релейный выход, пусть и слабый. Нормально разомкнутую группу контактов штатного реле, следует при этом включить в разрыв питания светодиода.

В качестве радиаторов для симисторного ключа применены алюминиевые корпуса от отслуживших свой срок жестких дисков персонального компьютера. Они оказались вполне удобны для такого применения – преотлично нашлось место для крепления симистора, хорошо поместились и все детали высоковольтной части. Размер корпуса у HDD стандартен, имеются отверстия с нарезкой для специальных коротких саморезов. В ряде случаев, очень удобно применять и металлический корпус от старого системного блока. Модули симисторных ключей при этом монтируются на штатные места в специальную «корзину». Узко-высокий корпус-башню лучше проектировать для ее горизонтального положения, при этом все радиаторы с ключами внутри будут расположены вертикально, для нормального естественного охлаждения (не забыть про вентиляционные отверстия). Либо применять обдув и контроль температуры.

Мой блок управления будет трехфазным, это усложнит схему и увеличит громоздкость блока управления, зато втрое снизит проходящие токи, равномерно распределит греющиеся элементы (симисторы, элементы снабберов) и позволит задействовать пусть и перекошенную, но трехфазную деревенскую сеть.

Что понадобилось для работы.

Набор инструмента для электромонтажа, паяльник средней мощности (40…60 Вт) с принадлежностями, мультиметр, фен строительный или специальный для работы с термотрубками.

Набор инструмента для некрупных слесарных работ, ножницы по металлу, электрическая дрель или шуруповерт, набор сверл.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Материалы – отслужившие HDD, потребные радиоэлементы, крепеж, провод, мелочи

В своем электрическом хламе подобрал три гарантированно ненужных жестких диска, удалил платы контроллеров и механическую часть, оставил только крашеный порошковой краской алюминиевый поддон. В одном из вариантов HDD мотор дисков оказался насмерть запрессованным, оставил как есть, он не помешает.

Разметил места креплений для крупных элементов. Керамический 10 Вт резистор снаббера закрепил жестяной обоймой вырезанной из банки от сгущенного молока (съесть, отмыть, высушить, отрезать торцы, выровнять). Обоймы с резисторами закрепил винтиками М3 (+гайки-шайбы-стопоры).

Симисторы в выбранном месте прижал планками из нетонкого текстолита. Те же винтики М3 со всем сопутствующим, симистор изолировал от радиатора пластинкой из тонкой слюды. Под пластинку и под симистор плюхнул немного теплопроводящей пасты.

Весь электромонтаж велся короткими жесткими проводами – толстой медной луженой проволокой изолированной термотрубкой. Схема несложная, хватило выводов механически закрепленных элементов. Для более удобного подключения нагрузки, сделал от ножек симистора короткие проволочные выводы, сигнал управления подключается к выводам торчащей оптопары. Чтобы не путаться, незадействованный вывод откусил.

Испытания нагрузкой показали, что железка при работе с 2 кВт нагрузкой нагревается незначительно. Вместо сигнала управления зажигал светодиод оптопары от регулируемого БП, установив ток защиты 10 мА.

После проверки работоспособности каждого ключа, собрал трехфазный макет. Все три светодиода оптопар ключей (МОС3022, ток включения светодиода 10 мА) включены параллельно к одному транзисторному каскаду. Такое включение не рекомендуется – сложно достичь полной синхронности работы из-за неравенства, неидентичности оптопар. Мне пришлось применить оптопары имеющиеся. Из их большого количества отобрал три с одинаковыми измеренными параметрами светодиодов.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Кроме того, возможной несинхронностью включения нагревателей в печи вполне можно пренебречь. Собственно, даже отказ одного из нагревателей скомпенсирует термоконтроллер.

Согласующий транзисторный каскад собран на отдельной некрупной платке и снабжен специальными проволочными выводами для винтовых клемм контроллера. Для уменьшения возни с травлением платку спроектировал так, чтобы границы между широкими контактными площадками легко и удобно прорезать бормашиной.

Контроллер для испытаний применил из временного состава миниатюрной печи для фьюзинга.

В качестве нагрузки-индикатора включил три 60 Вт лампы накаливания. Чтобы ничего не замкнуло в самый неподходящий момент, смонтировал все крупные элементы на живую нитку на куске ДСП. Пришлось к рабочему столу протянуть и все три фазы. Все отлично, все три включаются синхронно и надежно.

Babay Mazay, март, 2020 г.

Литература

1. Самодельное твердотельное реле, блок управления муфельной печью.
2. Трехфазное твердотельное реле на 40 А.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

виды и конструкция, рекомендации по изготовлению

На чтение 5 мин. Просмотров 330 Опубликовано Обновлено

Старые механические реле отличаются двумя недостатками – малым быстродействием и ограниченным ресурсом по количеству допустимых переключений. Пришедшие им на смену электронные коммутаторы (другое название – твердотельное транзисторное или симисторное реле) полностью лишены этих недостатков, что привлекло к ним внимание специалистов по электронике. Отсутствие механических частей, а также простота схемы позволяют без труда собирать их в домашних условиях. Справиться с поставленной задачей поможет ознакомление с особенностями устройства и принципом работы этих элементов.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Что такое твердотельные реле и их классификация

Самодельное твердотельное реле

Твердотельные реле (или ТТР) – это электронные приборы со структурой, не содержащей механических компонентов. Принцип их действия основан на особенностях работы полупроводниковых переходов, отличающихся высокой скоростью коммутаций и защищенностью от физических полей.

Переключение твердотельных реле основано на принципе срабатывания электронного ключа.

В качестве ключевых элементов в этих изделиях традиционно применяются такие распространенные электронные компоненты, как транзисторы, управляемые диоды или тиристоры. В зависимости от используемых при их изготовлении структур ТТР подразделяются на приборы, построенные на основе одного из перечисленных элементов (реле на симисторах, например).

В соответствии с режимами работы и по виду коммутируемых напряжений образцы твердотельных реле, изготавливаемых на базе полупроводников, делятся на следующие группы:

  • устройства, коммутирующие постоянный ток;
  • приборы, управляющие работой нагрузочных линий с переменными токовыми параметрами;
  • универсальные изделия, работающие в различных цепях.

Для первых устройств характерно управление постоянными напряжениями величиной не более 32 Вольт. Представители двух оставшихся позиций способны коммутировать значительные по величине потенциалы (вплоть до десятков киловольт).

Преимущества ТТР

К преимуществам реле относят:

  • возможность коммутации сравнительно мощных нагрузок;
  • высокое быстродействие;
  • работа в условиях гальванической развязки;
  • способность выдерживать кратковременные перегрузки.

Ни один образец механических или электромеханических изделий не в состоянии конкурировать с электронными коммутаторами. Поэтому новые структуры на основе полупроводников полностью вытеснили старые механические образцы.

Уникальные эксплуатационные характеристики ТТР позволяют применять их без каких-либо ограничений с одновременным увеличением ресурса срабатываний.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Все перечисленные достоинства этих приборов являются прекрасным поводом для того, чтобы попытаться собрать твердотельное реле своими руками. К минусам этих изделий следует отнести необходимость дополнительного питания, а также потребность в отводе излишков тепла, образующегося при работе с мощными нагрузками.

Самостоятельное изготовление

Чтобы изготовить реле тока своими руками, нужно запастись рядом электронных компонентов, составляющих основу коммутирующих цепей. Также потребуются специальные материалы, из которых будет изготавливаться корпус самодельного реле.

Электронные элементы

В качестве электронных компонентов, используемых при самостоятельном изготовлении простейшего образца ТТР, обычно применяются следующие распространенные детали:

  • оптронная пара МОС3083;
  • симистор марки ВТ139-800;
  • биполярный транзистор серии КТ209;
  • комплект резисторов, а также стабилитрон и светодиод, служащий индикатором срабатывания реле.

Схема твердотельного реле

Перечисленные электронные элементы спаиваются навесным способом согласно приводимой в источниках схеме. Наряду с другими компонентами она содержит в своем составе ключевой транзистор, подающий стабилизированные импульсы на управляющий диод оптронной пары.

Момент подачи фиксируется светодиодным элементом, использование которого в исполнительной цепи допускает визуальный контроль.

Под воздействием этих импульсов происходит мгновенное срабатывание полупроводникового симистора, включенного в коммутируемую цепочку. Применение в такой схемы включения оптронной пары позволяет управлять постоянными потенциалами от 5 до 24 Вольт.

Ограничительная цепочка из резистора со стабилитроном необходима для снижения амплитуды тока, протекающего через светодиод и управляющий элемент до минимальной величины. Такое схемное решение позволяет продлить срок службы большинства используемых при построении схемы элементов.

Конструкция корпуса (заливка компаундом)

Заливка платы компаундом

Для изготовления корпуса сборного изделия в первую очередь потребуется алюминиевая пластина толщиной 3-5 мм, она будет служить основанием под электронную сборку.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Размеры выбираются произвольно при условии, что они гарантируют хороший отвод тепла в окружение. Еще одно требование, предъявляемое к этой детали – хорошо обработанная, абсолютно гладкая поверхность, отполированная специальным инструментом или до блеска зачищенная шкуркой.

На следующем шаге подготовки корпуса выбранная в качестве основания пластина оборудуется окаймлением из приклеиваемой по периметру полоски картона. В итоге получится небольшой короб, предназначенный для размещения уже собранной ранее электронной схемы. На его основании из компонентов жестко крепится только симистор, все остальные элементы удерживаются в пределах корпуса за счет собственных связей.

Для подключения к нагрузке и электропитанию наружу коробки выводятся соответствующие проводники.

В дальнейшем надежный крепеж всей сборки обеспечивается заливаемым в коробку жидкого компаунда, заранее подготовленного в подходящей емкости. После его застывания получится монолитная конструкция, по защищенности от вибраций и других воздействий не уступающая лучшим промышленным образцам. Единственный ее недостаток – невозможность разборки с целью последующего ремонта схемы.

Разновидности ТТР

При сборке схем твердотельных реле своими руками следует иметь в виду, что для этих целей могут использоваться самые различные компоненты. Ничто не мешает взявшемуся за работу человеку выбрать современные полевые транзисторы, например, отличающиеся высоким быстродействием и малым энергопотреблением. Эти элементы управляются только потенциалами, обеспечивая возможность коммутации достаточно мощных потребителей. Такие полевые структуры, как MOSFET способны переключать нагрузочные цепи, мощность в которых достигает десятков кВт.

Для самостоятельного изготовления твердотельного реле допускается подбирать другие полупроводниковые структуры, способные управлять силовыми цепями: тиристоры, например, или биполярные транзисторы. Главное – чтобы они соответствовали требованиям, предъявляемым к функциональности данной схемы и рабочим параметрам ходящих в ее состав элементов.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Все остальное зависит от подготовленности и внимательности исполнителя.

Все своими руками Твердотельное реле своими руками

Опубликовал admin | Дата 18 июля, 2018

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.

То есть вместо подвижных контактов в ТТР используются электронные полупроводниковые ключи, в которых цепи управления имеют гальваническую развязку с силовыми, коммутируемыми цепями. Благо сейчас переключательных полевых транзисторов приобрести нет никаких проблем. Таким образом, для построения твердотельного реле нам потребуется MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) транзистор, русский эквивалент термина — МОП-транзистор или полевой транзистор с изолированным затвором, и оптрон. На страницах сайта есть статьи, посвященные транзисторным ключам с оптической изоляцией – «Транзисторный ключ переменного тока»

В данной статье рассмотрен ключ для коммутации переменного тока. Используя SMD компоненты по этой схеме можно изготовить ТТР переменного тока. Часть деталей монтируется на печатной плате, которая крепится к алюминиевой положке. Транзисторы устанавливаются на подложку через слюдяные прокладки. Конденсатор С1 лучше брать или танталовый или керамический. Его емкость можно уменьшить.
Еще одна статья – «Транзисторный ключ с оптической развязкой»

В этой схеме к качестве коммутирующих транзисторов используются биполярные транзисторы разных структур.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Есть еще одна схема гальванически развязанного ключа на моп-транзисторе с защитой от предельного тока нагрузки. О нем шла речь в статье «Mощный ключ постоянного тока на полевом транзисторе»

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.

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.

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.

Для управления низковольтными нагрузками можно применить транзистор irlr024zpbf.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера При данных режимах измерения ток стока – 5А, напряжение сток – исток – 44В, напряжение затвор – исток -5В, имеет типовое значение заряд затвора Qg = 6,6nC.

Но у меня таких транзисторов нет и я для реле использовал транзисторы IRL2505 с каналом типа n. У данного транзистора Qg = 130nC !

Другой транзистор с каналом типа р — IRF4905, у этого транзистора максимальный Qg = 180nC !!!

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.

Скачать “Самодельное-твердотельное-реле” Самодельное-твердотельное-реле.rar – Загружено 756 раз – 80 КБ

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Просмотров:2 461

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.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера 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.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Помещаем устройство в корпус, предварительно испытав его при минимальной нагрузке.

Испытание прошло успешно.

Смотрите видео

Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.

рекомендации по сборке устройства своими руками и инструкция по подключению

Даже начинающий радиолюбитель способен собрать твердотельное реле. Это устройство создано на базе полупроводниковых радиодеталей. Силовые ключи собраны на тиристорах, транзисторах либо симисторах. Для изготовления схемы твердотельного реле своими руками, стоит выяснить принцип работы и особенности подключения устройства. В результате с его помощью можно повысить надежность и безопасность электроцепи.

Преимущества и недостатки

В отличие от других типов реле, твердотельное лишено подвижных контактов. Коммутация электроцепей в этом приборе выполняется по принципу электронного ключа, выполненного на полупроводниках. Чтобы при создании твердотельного реле не возникло проблем, необходимо разобраться с принципом работы прибора и его конструкцией.

Однако начать стоит с его описания основных преимуществ:

  • Возможность коммутировать мощные нагрузки.
  • Переключение происходит с высокой скоростью.
  • Качественная гальваническая развязка.
  • Способно выдерживает серьезные перегрузки на коротком временном отрезке.

Ни одно механическое реле не обладает аналогичными параметрами. Область применения твердотельного реле (ТТР) практически неограничена. Отсутствие подвижных элементов в конструкции существенно увеличивает срок службы устройства. Однако следует помнить, что прибор имеет не только преимущества.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Некоторые свойства ТТР являются недостатками. Например, во время эксплуатации мощных устройств возникает необходимость в применении дополнительного элемента для отвода тепловой энергии.

Зачастую размеры радиатора существенно превышают габариты самого реле. В такой ситуации монтаж прибора несколько затрудняется. Когда устройство закрыто, то в нем наблюдается утечка тока, что приводит к появлению нелинейной вольт-амперной характеристики. Таким образом, при использовании ТТР следует обращать внимание на характеристики переключаемых напряжений. Некоторые виды устройств способны работать только в сетях с постоянным током. При подключении твердотельного реле к цепи нужно предусмотреть способы защиты от ложных срабатываний.

Виды устройств

Твердотельные реле можно разделить на несколько групп в соответствии с определенными параметрами. Чаще всего для классификации этих прибор используется категория подключенной нагрузки, а также способ контроля и коммутации напряжения. Таким образом, можно выделить 3 вида реле:

  • Приборы, работающие в цепях постоянного тока.
  • Переключатели для электроцепей переменного тока.
  • Универсальные реле.

К первой группе принадлежат ТТР с показателями коммутируемых напряжений 3−32 В. Они обладают небольшими габаритами, оснащены светодиодной индикацией и могут эффективно работать в температурном диапазоне от -35 до 75 градусов. Представителями второй категории являются переключатели, предназначенные для работы в электроцепях переменного тока при напряжении 24−220 В. Универсальные устройства имеют возможность ручной регулировки для использования в конкретных условиях.

Если классифицировать приборы по характеру подсоединенной нагрузки, то можно выделить 2 типа приборов, работающих в сетях переменного тока, — одно- и трехфазные. С их помощью можно управлять довольно высокой нагрузкой при силе тока 10−75 А. также стоит обратить внимание на пиковые показатели электротока, которые способны достигать 500 А.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Твердотельные переключатели можно применять в различных типах цепей, например, емкостных либо резистивных. Их конструкция позволяет избавиться от шума во время работы, а также добиться плавного управления приводами, например, электромоторами или лампами. ТТР отличаются высокой надежностью, но во многом срок службы приборов зависит от производителя.

Рекомендации по изготовлению

В соответствии с особенностями конструкции, схему прибора стоит собирать не на текстолите, а с помощью навесного монтажа. Существует довольно много схемотехнических решений, а выбирать нужный следует в зависимости от различных параметров, например, коммутируемой мощности.

Электронные элементы и проверка работоспособности

В качестве примера можно рассмотреть простую схему.

Применение оптической пары МОС3083 позволяет формировать управляющий сигнал, входное напряжение которого находится в диапазоне 5−24 В. Чтобы продлить срок работы светодиода АЛ307А, в схему введена цепочка, состоящая из сопротивления и стабилитрона. Найти все электронные элементы будет несложно. Собранная схема в обязательном порядке проверяется на работоспособность.

Для этого можно не подключать к цепи напряжение 220 В, а ограничиться параллельным подсоединением тестера к линии управления симистора. На измерительном приборе предварительно следует выбрать режим «мОм» и подать питание в 5−24 В на участок генерации управляющего напряжения. Если схема была собрана правильно, то тестер покажет разницу сопротивлений в диапазоне мОм-кОм.

Конструкция корпуса

Основанием самодельного твердотельного реле будет пластина из алюминия толщиной от 3 до 5 мм. Размеры пластины принципиального значения не имеют и при выборе материала необходимо учитывать только условия качественного отвода тепла от симистора.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Также следует помнить, что поверхность основания должна быть ровной и его необходимо предварительно зачистить с помощью мелкой наждачной бумаги с двух сторон.

Следующим шагом станет установка по периметру пластины бордюра из пластика либо плотного картона. В результате должен получиться короб, который затем заливается эпоксидной смолой. Внутрь корпуса устанавливается собранная с помощью навесного монтажа схема реле. При этом на пластине из алюминия должен располагаться только симистор.

Чтобы улучшить процесс отвода тепла, следует использовать термопасту, разместив ее на всей площади контакта алюминиевого основания и полупроводникового элемента. Также следует помнить, что у некоторых симисторов анод не изолирован, и они устанавливаются только через слюдяную подложку.

Заливка компаундом

Для изготовления смеси потребуется алебастр и эпоксидная смола без отвердителя. Использование алебастра позволяет решить сразу две задачи — создается смесь идеальной консистенции и получается достаточное количество раствора при минимальном расходе эпоксидной смолы. Во время приготовления компаунд тщательно перемешивается, после чего можно добавить отвердитель и снова перемешать.

После этого созданная схема аккуратно заливается компаундом до верхнего уровня, оставляя на поверхности только часть головки контрольного светодиода. При изготовлении корпуса твердотельного переключателя можно использовать любые растворы, подходящие для литья. Единственным критерием при выборе ингредиентов является отсутствие способности проводить электроток.

Самодельное ТТР станет хорошим выбором для подключения к низковольтной цепи с малой мощностью. Собирать более мощные приборы, рассчитанные на высокие напряжения нецелесообразно. Такие схемы отличаются высокой сложностью и лучше купить готовый прибор.

Схема электронного реле на симисторе

Самодельное электронное реле можно получить, если использовать тири-сторный (точнее его назвать динисторным, но так уж принято) оптрон в со­вокупности с симистором. Схема реле показана на рис. 22.2. При подаче тока через светодиод оптрона тиристор включается при любой полярности напря­жения на симисторе и тем самым обеспечивает ток управляющего электрода в обоих полупериодах. Если управляющий ток выключить, то по окончании очередного полупериода и тиристор и симистор закроются. Разумеется, ни­какой zero-коррекции здесь нет. Величина управляющего тока— порядка 5—10 мА. Чтобы сделать схему более экономичной по управляющим цепям, вместо одного длительного импульса можно подавать пачку коротких, с час­тотой не менее нескольких сотен герц. Можно приспособить эту схему и к фазовому управлению нагрузкой (см. главу 10).

Рис. 22.2. Самодельное электронное реле переменного тока 220 В на нагрузку 1 кВт

Между прочим, резистор 330 Ом отнюдь не находится под сетевым напряже­нием, как может показаться на первый взгляд: в разомкнутом состоянии ти­ристора оптрона мост представляет собой обрыв цепи, а при замыкании его посреди полупериода симистор открывается практически мгновенно, и почти все падение напряжения приходится на нагрузку. Реле при указанных на схе­ме типономиналах может обеспечить мощность в нагрузке до 1 кВт, сими­стор, однако, при этом следует поставить на радиатор площадью порядка 50—100 см1

Для многих схем силовой электроники твердотельное реле стало не просто желательно но и необходимо. Их преимущество – в количестве срабатываний несоизмеримо больших, по сравнению с электромеханическими, на порядок (а на практике и того больше).

До изготовления твердотельного реле я обычно изготавливал цепочки из симистора и схемы управления с гальванической развязкой типа симистороной оптопары MOC30***. Для примера будем использовать следующие (базовые) компоненты:

  1. Симисторная оптопара MOC3083 (VD1)
  2. Симистор с изолированным анодом марки BT139-800 16A (V1 от Philips)
  3. Сопротивление для ограничения тока через светодиод MOC3083 (R1 750Ом 0,5Вт)
  4. Светодиод индикации АЛ307А (LD1)
  5. Резистор на управляющий электрод симистора 160 Ом (R2 , 0.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера 125Вт)

Рис 1

Твердотельное реле – эта как бы инкапсуляция такой цепочки. Для изготовления твердотельного реле воспользуемся рекомендациями предложенными в сборнике [1 ] . В ней автор рекомендует для повышения надежности электронных устройств (и самодельных в том числе) заключать их в эпоксидный брикет, приводя подробное описание данной технологии. Посмотрим, что нам понадобиться для изготовления твердотельного реле по этой методике. (см. фото 1). Отметим попутно, что во время написания статьи [ 1 ] клеевые пистолеты ещё не были столь распространены как сейчас.

Итак, выбираем подложку из металла, который быстро проводит тепло, например алюминий. Размер и толщина подложки выбираются исходя из количества тепла, которое потребуется отвести от симистора с учетом того , что сама подложка для этой цели, может быть установлена на металлической поверхности. Далее выбираем опалубку для заливки, с таким расчетом, чтобы внутри нее разместить все элементы указанной цепочки. В качестве опалубки используем любые удобные элементы из пластика напр. цилиндр от пластиковой трубы, часть пластикового короба от кабельного лотка, в моем случае опалубка изготовлена из части пенала для принтерных расходников. Далее приклеиваем пистолетом опалубку к подложке, и заклеиваем отверстия и щели, если они есть. Помещаем схему, спаенную и проверенную. Здесь необходимо отметить, что выводы у симистора определяются не всегда однозначно. Чтобы проверить открывается ли симистор от протекания тока через светодиод оптопары MOC3083, в большинстве случаев, можно узнать (без подключения напряжения 220В), подцепившись тестером на мегаомах к выходным концам симистора схемы. При открывании симистора сопротивление будет падать от десятком мегаом до единиц килом (по тестеру).

Для симистора, в обязательном порядке, делаем промежуточный слой между спинкой корпуса и подложкой из теплопроводной пасты марки КПТ-8. Если у симистора анод не является изолированным, необходима также изоляционная прокладка, например из пластинки слюды, вырезанной по размеру корпуса и обработанной пастой КПТ с обеих сторон (все элементы схемы не должны иметь электрического контакта с подложкой!).Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Далее, прижав корпус симистора, фиксируем его на подложке с помощью клеевого пистолета (рис 2).

Укладываем остальные части схемы, обращая внимание, чтобы они не касались металлической подложки, а находились как бы «на весу». Готовим компаунд для заливки формы в отдельной емкости. Для этого основной компонент эпоксидки смешиваем с порошком алебастра, не добавляя пока отвердитель. Следует отметить, что алебастр добавляем не только для увеличения объема компаунда, но и для снижения текучести эпоксидки. В противном случае раствор ЭДП будет вытекать через мельчайшие отверстия в форме. Добавляем отвердитель к полученной массе компаунда и вновь перемешиваем. Масса должна сохранять текучесть. Заполнив форму не следует беспокоиться об образовавшихся неровностях на поверхности брикета. (рис 3).

Если расположить его на горизонтальной поверхности, то силы гравитации сделают поверхность достаточно гладкой в течении получаса (рис 4) и имеющую цвет светлого кофе. Автор далек от мысли, чтобы настаивать на указанных материалах и технологии, как единственно возможной. Наверняка, например, подойдет использование клея типа «жидкие гвозди» или полиуретановая пена в качестве компаунда, лишь бы материал обладал низкой электропроводностью и достаточной электрической прочностью.

Теперь внимательно посмотрим на исходную схему. Если подключать новоиспеченное реле к Arduino и т.п. устройствам на микроконтроллерах с питанием не более 5В, этой схемы будет достаточно. Что же делать , если необходимо расширить диапазон управляющих напряжений, скажем, от 5 до 24 В? Схемотехника MOC30** позволяет нам это сделать без дополнительных ухищрений, поскольку диапазон тока через светодиод оптопары простирается там до 50 мА. Сложнее обстоит дело с индикаторным светодиодом, таким, например, как АЛ307А . Согласно рекомендациям производителей: не следует устанавливать постоянный прямой ток /ПР через светодиод, близкий к максимальному пределу, указанному в даташите.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Обычно это 20 мА. Длительная работа с таким током снижает долговременную надёжность. Для получения приемлемой яркости свечения достаточно задать ток 4…10 мА. Т.Е. нужно каким-то образом организовать схему так, чтобы ток, протекающий по цепи АЛ307 – 1,2 MOC3083 мало зависел бы от прилагаемого напряжения. Кажется , что наиболее просто этого добиться подключив стабилитрон D после балластного сопротивления R1, учитывая тот факт, что напряжение на светодиоде, как правило линейно зависит от протекаемого тока, начиная от некоторого уровня (напр. 1,6 В) . В этом случае стабилитрон с опорным напряжением 3,3В откроется при достижения опорного, и будет «стравливать» избыточный ток через себя.

Но более эффективны в этом случае схемы с питанием данной цепи источником тока [ 2, 3 ].

Следуя рекомендациям указанных источников, построим схему с питанием стабильным током в диапазоне 7—14 мА и в диапазоне питающих напряжений 4—24В.

Рис 2

Освоив данную технологию и «набив руку», без сомнения, можно изготавливать твердотельные реле в больших количествах словно «горячие пирожки».

Литература:

  1. Бирюков С.А.Устройства на микросхемах: цифровые измерительные устройства, источники питания, любительские конструкции, Москва «Солон-Р», 2000, стр. 188
  2. П. Хоровиц, У Хилл Искусство схемотехники, Москва, «Мир» ред. М.В. Гальперина 1986 Том 1. Стр.103
  3. Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства (Справочник) М. «Радио и связь» 1984г

Изготовить твердотельное реле своими руками под силу даже начинающему радиолюбителю. Ничего сложного в конструкции этого устройства нет, но разобраться со схемотехникой, особенностями применения и подключения, все же нужно. Твердотельное реле – это элемент, изготовленный на основе полупроводников. В его конструкции имеются силовые ключи на симисторах, тиристорах или транзисторах. Эти реле, работающие бесшумно, являются хорошей заменой контакторам и пускателям. С их помощью устройства подключаются более надежно и безопасно.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Простая схема реле

В силовой электронике часто возникает необходимость использовать одно- или 3 х-фазное твердотельное реле. Своими руками изготовить это устройство можно по одной из схем, представленных в статье.

Преимущество твердотельного реле перед механическими контакторами очевидно – у них ресурс намного выше. И это из-за того, что в них нет ни одного механического компонента, а именно они являются наиболее уязвимыми.

Для изготовления твердотельного реле можно использовать цепочки, состоящие из схемы управления и симистора. Гальваническую развязку осуществляет симисторная оптопара. В схеме используются такие элементы:

  1. Оптопара типа МОС3083.
  2. Симистор марки ВТ139-800 16А с изолированным анодом.
  3. Ограничивающий резистор, который снижает ток, проходящий через светодиод.
  4. Светодиод для индикации работы устройства.
  5. К управляющему электроду симистора подключается резистор 160 Ом.

А теперь давайте рассмотрим более детально процесс изготовления устройства.

Особенности процесса изготовления

Рекомендуется заключать все элементы схемы в металлический корпус, чтобы охлаждение происходило намного лучше. Для надежности нужно заливать короб при помощи клеевого пистолета. Главное при работе – это правильно подобрать металлическую подложку, чтобы обеспечить наилучшее отведение тепла. Для изготовления используется опалубка, в которую заключается твердотельное реле постоянного тока. Своими руками ее изготовить можно из любого материала.

Идеально подойдет пластиковая коробка или отрезок трубы. Все зависит от того, какой размер у изделия. Металлическая подложка должна размещаться в этой опалубке. Тщательно нужно залить клеем все элементы схемы, отверстия в корпусе, чтобы обеспечить качественную изоляцию. Обратите внимание на то, что у симисторов выводы обычно неоднозначно определяются, поэтому их нужно заранее проверить. Для проверки открытия симистора необходимо использовать мегомметр.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Как только симистор откроется, сопротивление изменится от нескольких десятков мегаом до 1-2 кОм.

Особенности устройства твердотельного реле

Независимо от того, какой производитель твердотельного реле, элементная база у него постоянна – в редких случаях можно найти незначительные различия. На входе обычно устанавливается резистор, соединяется он последовательно с оптическим устройством. Иногда сопротивление изготавливается по сложной конструкции, в которую включается защита от обратной полярности и регулятор тока. Нужно выделить такие свойства твердотельных реле:

  1. При помощи оптической развязки обеспечивается изоляция различных цепей электронного устройства.
  2. При помощи переключающей цепи удается осуществить подачу на нагрузку питающего напряжения.
  3. С помощью триггерной цепи обрабатывается входной сигнал и происходит его переключение на выход.

Промышленный образец Siemens V23103-S2232-B302

Схема твердотельного приведена на рисунке:

По этой схеме своими руками твердотельное реле можно довольно быстро изготовить, трудностей при этом не возникнет. Главное – это найти необходимые компоненты или аналоги. Защита может находиться как внутри корпуса реле, так и отдельно. Теперь нужно рассмотреть дополнительные устройства, которые необходимо использовать совместно с реле.

Особенности защитной цепи

Как видите, трудностей при изготовлении нет никаких. Если сомневаетесь в своих силах, то лучше, конечно, приобрести промышленный образец устройства. Можно выделить ключевые особенности самодельных реле:

  1. Управляющее напряжение – 3..30 В, ток постоянный.
  2. К выходу допускается подключать источники напряжением 115..280 В.
  3. Выходная мощность порядка 400 Вт.
  4. Минимальный ток, при котором работает устройство, составляет около 50 мА.

Если устройство используется для коммутации низких токов (до 2 А), то нет необходимости устанавливать радиатор. Но если токи высокие, будет происходить сильный нагрев элементов.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Поэтому об охлаждении нужно позаботиться – установите дополнительный радиатор и кулер (если имеется возможность организовать питание для него).

Обратите внимание на то, что при управлении асинхронными моторами нужно увеличивать примерно в 10 раз запас по току. При запуске двигатель «тянет» из сети ток, который в несколько раз превышает рабочее значение. Именно по этой причине нужно использовать силовые элементы со значительным запасом по току.

Особенности работы и схемы включения реле

При изготовлении своими руками твердотельного реле на полевом транзисторе важно учитывать параметры схемы, в которой оно будет использоваться. Но давайте, чтобы разобраться в особенностях работы твердотельных элементов, рассмотрим обычные электромагнитные реле. В них, когда на обмотку подается напряжение, генерируется магнитное поле. С его помощью происходит притягивание контактов.

При этом цепь либо размыкается, либо замыкается. Есть один недостаток у такого механизма – имеется в конструкции немало подвижных элементов. У твердотельных их нет, а это является основным преимуществом. Также можно выделить следующие особенности:

  1. Включение и отключение нагрузки происходит только в том случае, когда напряжение проходит через нуль.
  2. При работе не происходит появление помех электрического типа.
  3. Достаточно большой диапазон напряжений, при котором работает устройство.
  4. Между цепями управления и нагрузкой качественная изоляция.
  5. Высокая механическая прочность изделия.

А еще при работе не издается ни единого звука – просто открывается и закрывается переход полупроводника.

Пример подключения твердотельного реле

Вы знаете, как изготовить твердотельное реле своими руками. Аналоги такого устройства встречаются в продаже достаточно часто. Можно использовать как любительские схемы, так и промышленные – зависит от того, какие возможности нужно получить от устройства. С помощью такого устройства обеспечивается контакт высоковольтной и низковольтной цепей.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Большая часть промышленных устройств и самоделок имеет схожую структуру. Отличия несущественные, на работу не влияют никак. Убедиться в этом несложно. На рисунке приведена простейшая схема включения реле:

  1. Оптическая развязка цепей.
  2. Триггерная цепь (может быть несколько).
  3. Защитные устройства и переключатели.
  4. Входы.

Вход – это первичная цепь, в которой устанавливается постоянное сопротивление. Функция входа заключается в приеме сигнала и передаче нужной команды на устройство, которое производит коммутацию нагрузки.

Развязка оптического типа

Оптическая развязка – это прибор, который осуществляет изоляцию входов и выходов. Когда происходит обработка сигнала, поступающего на вход, обязательно нужно использовать триггерную цепь. Это отдельный компонент, но иногда он включен в конструкцию оптической развязки. Цепь переключения используется в том случае, когда нужно подать напряжение к нагрузке.

Твердотельное реле переменного тока из недорогих компонентов

Многие статьи на этом сайте могут показаться тривиальными. Ну и пусть. Это результат моего личного опыта: мне надоело изобретать колесо снова и снова, и я решил публиковать любые электронные пустяшки, которые  мне пригодились хотя бы раз.

Сегодня промышленность выпускает твердотельные реле (SSR) практически под любые требования, какие только можно себе представить. Только плати — и будет тебе черная коробочка, подав на вход которой несколько миллиампер можно управлять чем угодно: от слабых измерительных сигналов до многих киловатт нагрузки и более.

Маленький камушек оптореле, рассчитанный на коммутацию нескольких сот ватт от бытовой сети будет стоить порядка $10 или более. В то же время, если ограничиться твердотельным реле с максимальным током коммутации в 100мА — мы сразу попадаем в ценовую категорию в районе одного доллара.

Мощное оптореле своими руками

Предлагаю вот такую несложную схему, общая стоимость компонентов в которой едва ли превысит пару баксов.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Используя «телефонное» твердотельное реле и широко распространённый симистор (идёт во всякие бытовые диммеры), можно управлять весьма большими мощностями.

  • «Телефонное» твердотельное реле (SSR) = Lh2500 (datasheet)
  • Симистор (TRIAC) = BT139

    
Демпферная цепочка из резистора и конденсатора, т.н. «snubber circuit», ставится для предотвращения нежелательного отпирания симистора в случае очень высокой скорости нарастания напряжения на коммутаторе. На практике, в приложениях типа управления лампами да моторами такое практически не случается. Но в любом случае советую оставить эту цепочку — она ведь ещё служит и хорошим подавителем помех.  По поводу рассчёта этой цепи отсылаю моих читателей к замечательной работе от  Fairchild Semiconductor: Application Note AN-3008 RC Snubber Networks for Thyristor Power Control and Transient Suppression (на английском, если действительно надо — спрашивайте, помогу разобраться).

Если быть педантичным, к схеме надо ещё добавить какой-нибудь вариант подавителя высоковольтных выбросов напряжения. К счастью, симисторы норовят сами просто открыться в подобных сценариях и ограничивают импульсы перенапряжения весьма эффективно. К тому же, в цивилизованном мире, наша схема будет ведь запитана через сообразный фильтр сетевых помех 😉

Как этим управлять

Схемы управления твердотельными реле могут быть очень разнообразны. В простейшем случае сгодится выход ТТЛ или КМОП логики с токоограничивающим резистором последовательно с управляющим входом реле.

В достаточно серьёзной системе, с потенциально длинными кабелями, разделяющими схемы управления и исполнительные (силовые) коробки, я использовал источники тока, управляемые непосредственно от микроконтроллера. Светодиод (1.7В падения) в данной схеме не несёт никакой особой функциональности кроме собственно индикации. Если он не нужен — сопротивление токозадающего резистора следует увеличить до 430 Ом, чтобы обеспечить ток управления в районе 10 мА.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Чтобы облегчить себе жизнь и позволить витым парам действительно перекручиваться так как им заблагорассудится — удобно поставить маленький диодный мостик прямо перед входом реле. Дополнительный резистор в 100 Ом защищает светодиод оптрона от немедленного сгорания в случае неверной коммутации и подачи не слишком высокого питающего напряжения прямо на вход нашего реле. К сожалению все эти удобства «роняют» на себе несколько дополнительных вольт напряжения, поэтому управлять схемой, что идёт ниже, надо источником тока с достаточно большим запасом по напряжению (вольт 12 хотя бы) — как раз сгодится предыдущая схема.

Внимание: приведённая в данной статье схема твердотельного реле противопоказана к применению в аудио разработках и рядом с ними. Несмотря на применение демпфирующей цепочки, а так же сколько бы дополнительных фильтров на неё ни навесить — производимые схемой переключательные помехи норовят самым неприятным образом просочиться в аудио сигнал. Кстати, фирменные твердотельные реле с контролем перехода через ноль на поверку шумят ещё больше.

Вот как фирма Siemens, выпускающая Lh2500, предлагает включать сей продукт в своей документации:

Application:   Motor, Light, Heat, Solenoid Control  [Приложения: управление моторами, освещением, обогревом и соленоидами]

Equipment:    Industrial Controls, Programmable Controllers, Factory Automation Equipment, Appliances  [Оборудование: индустриальные контроллеры, программируемые контроллеры, заводское оборудование, бытовая техника]

Есть вопросы? Пишите в комментариях.

Поделитесь статьёй со знакомыми.

DIY твердотельное реле — Hackster.io

Вы когда-нибудь хотели избавиться от звука тик-так, производимого электромагнитными реле? Электромагнитным реле требуется бесшумное питание для включения / выключения электромагнита, и для этого нужна схема драйвера, о! ждать! Кроме того, им нужен обратный диод, чтобы избежать риска индуктивных всплесков, которые могут не подходить для проектов, работающих от батареи, или проектов, которые вы хотите обеспечить энергоэффективностью.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера

Если вы хотите избавиться от всех этих вещей, оказавшись в нужном месте, здесь я покажу вам, как сделать твердотельное реле, используя всего пару компонентов.

ВНИМАНИЕ: — ДАННЫЙ ПРОЕКТ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ (СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА). ИСПОЛЬЗУЙТЕ ПОЛНЫЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ. Я НЕ БУДУ ОТВЕЧАТЬ ЗА ЛЮБОЙ ВИД УЩЕРБА, ПРИЧИНЕННЫЙ ВАМ.

НАЧАТЬ !!

ЗДЕСЬ ПОЛНОЕ ВИДЕОУЧЕБНИК ДЛЯ ТОГО ЖЕ.

Шаг 1: ЧТО НАМ НУЖНО

(https://www.utsource.net/ — это онлайн-платформа для технических специалистов, производителей, энтузиастов и детей, которые могут покупать электронные компоненты

  • Симистор — BT136
  • Оптопара — MOC3021 (используется для изоляции высокого напряжения от входа низкого напряжения)
  • Резисторы — 220 Ом и 470 Ом
  • Светодиод — Только для индикации состояния
  • Макетная плата — Для изготовления прототипа
  • Перемычки
  • Источник питания 5 В (для этого я буду использовать свою ардуино)

Наконец, схема.

Шаг 2: OPTOCOUPLER

Добавьте его на макетную плату.

Шаг 3: Добавьте положительный вывод светодиода к выводу 1 оптопары.

Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к выводу -ve светодиода.

Шаг 5: Добавьте перемычку к контакту 2 оптопары, которая будет подключаться к источнику питания + ve.

Шаг 6: Подключите источник симистора к 4-му выводу оптопары.

Шаг 7: Добавьте резистор 470 Ом между стоком и 6-м контактом оптопары.

Шаг 8: Добавьте две перемычки, одну для слива, а другую — для затвора.

Шаг 9: БИНГО! время проверить

Шаг 10: Добавьте блок питания

Я использовал свою Arduino Mega со скетчем мигания.

Шаг 11: Распечатайте окончательную печатную плату

Не знаете, как печатать печатные платы? Смотри.

Здесь вы можете скачать файл печатной платы с расширением .pcb.

Не знаете, как печатать печатные платы?

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ — вам нужно сделать дорожки толстыми, потому что это высоковольтный проект, чтобы узнать, как оловить печатную плату, см.Твердотельное реле самодельное: Страница не найдена – Совет Инженера Это руководство.

Чтобы увидеть работу, посмотрите видео, которое я связал во Введении.

Спасибо мастеру DIY за вдохновение для этого проекта.

Спасибо, что пришли сюда!

Увидимся снова,

Tanishq Jaiswal

Цепь твердотельного реле (SSR) с использованием полевых МОП-транзисторов

SSR или твердотельные реле — это мощные электрические переключатели, которые работают без механических контактов, вместо этого они используют твердотельные полупроводники, такие как MOSFET, для переключения электрическая нагрузка.

SSR могут использоваться для работы с мощными нагрузками за счет небольшого входного триггерного напряжения при незначительном токе.

Эти устройства могут использоваться как для работы с нагрузками переменного тока большой мощности, так и с нагрузками постоянного тока.

Твердотельные реле

высокоэффективны по сравнению с электромеханическими реле благодаря нескольким отличительным особенностям.

Основные характеристики и преимущества SSR

Основными особенностями и преимуществами твердотельных реле или SSR являются:

  • SSR могут быть легко построены с использованием минимального количества обычных электронных компонентов
  • Они работают без какого-либо щелчка из-за отсутствие механических контактов.
  • Твердотельное состояние также означает, что твердотельные реле могут переключаться с гораздо большей скоростью, чем традиционные электромеханические типы.
  • SSR не зависят от внешнего источника питания для включения, а извлекают питание от самой нагрузки.
  • Они работают с незначительным током и поэтому не разряжают батарею в системах с батарейным питанием. Это также обеспечивает пренебрежимо малый ток холостого хода для устройства.

Базовая концепция работы SSR с использованием полевых МОП-транзисторов

В одном из своих предыдущих постов я объяснил, как двунаправленный переключатель на основе полевого МОП-транзистора можно использовать для управления любой желаемой электрической нагрузкой, как и стандартный механический переключатель, но с исключительными преимуществами.

Та же концепция двунаправленного переключателя MOSFET может быть применена для создания идеального устройства SSR.


Для SSR на основе симистора см. Этот пост клеммы, соединенные вместе друг с другом.

D1 и D2 — это внутренние диоды соответствующих полевых МОП-транзисторов, которые при необходимости могут быть усилены внешними параллельными диодами.

Входной источник постоянного тока также можно увидеть подключенным к общим клеммам затвор / исток двух полевых МОП-транзисторов. Этот источник питания используется для включения полевых МОП-транзисторов или для постоянного включения полевых МОП-транзисторов во время работы блока SSR.

Источник переменного тока, который может быть до уровня сети, и нагрузка подключены последовательно через два стока полевых МОП-транзисторов.

Как это работает

Работу предлагаемого проданного реле состояния можно понять, обратившись к следующей диаграмме и соответствующим деталям:

При вышеуказанной настройке, из-за подключенного питания входного затвора, T1 и T2 оба во включенном положении.Когда вход переменного тока на стороне нагрузки включен, на левой диаграмме показано, как положительный полупериод проходит через соответствующую пару МОП-транзистор / диод (T1, D2), а на правой диаграмме показано, как отрицательный цикл переменного тока проходит через другой дополняющий МОП-транзистор / диодная пара (Т2, Д1).

На левой диаграмме мы видим, что один из полупериодов переменного тока проходит через T1 и D2 (T2 имеет обратное смещение) и, наконец, завершает цикл через нагрузку.

На правой диаграмме показано, как другой полупериод завершает цепь в противоположном направлении, проводя через нагрузку, T2, D1 (в этом случае T1 имеет обратное смещение).

Таким образом, два полевых МОП-транзистора T1, T2 вместе с соответствующими внутренними диодами D1, D2 позволяют проводить оба полупериода переменного тока, идеально питая нагрузку переменного тока и эффективно выполняя роль SSR.

Создание практической схемы SSR

До сих пор мы изучили теоретическую конструкцию SSR, теперь давайте продвинемся вперед и посмотрим, как можно построить практический модуль твердотельного реле для переключения желаемой мощной нагрузки переменного тока без каких-либо внешних вход постоянного тока.

Вышеупомянутая схема SSR сконфигурирована точно так же, как обсуждалось в предыдущей базовой конструкции.Однако здесь мы находим два дополнительных диода D1 и D2, а также корпусные диоды MOSFET D3, D4.

Диоды D1, D2 используются для определенной цели, так что они образуют мостовой выпрямитель вместе с корпусными диодами D3, D4 MOSFET.

Крошечный выключатель может использоваться для включения / выключения SSR. Этим переключателем может быть геркон или любой слаботочный переключатель.

Для высокоскоростной коммутации вы можете заменить переключатель оптопарой, как показано ниже.

По сути, теперь схема удовлетворяет трем требованиям.

  1. Он питает нагрузку переменного тока через конфигурацию MOSFET / Diode SSR.
  2. Мостовой выпрямитель, образованный D1 — D4, одновременно преобразует входной переменный ток нагрузки в выпрямленный и фильтрованный постоянный ток, и этот постоянный ток используется для смещения затворов полевых МОП-транзисторов. Это позволяет МОП-транзисторам надлежащим образом включаться через саму нагрузку переменного тока, независимо от внешнего постоянного тока.
  3. Выпрямленный постоянный ток дополнительно завершается как вспомогательный выход постоянного тока, который может использоваться для питания любой подходящей внешней нагрузки.

Проблема цепи

При более внимательном рассмотрении приведенной выше конструкции можно предположить, что эта конструкция SSR может иметь проблемы с эффективной реализацией намеченной функции. Это связано с тем, что в момент, когда коммутирующий постоянный ток достигает затвора полевого МОП-транзистора, он начинает включаться, вызывая обход тока через сток / исток, уменьшая напряжение затвора / истока.

Рассмотрим MOSFET T1. Как только выпрямленный постоянный ток начинает достигать затвора T1, он начинает включаться примерно с 4 В и далее, вызывая эффект обхода источника питания через его выводы стока / истока.В этот момент постоянный ток будет изо всех сил пытаться подняться на стабилитроне и начнет падать до нуля.

Это, в свою очередь, приведет к выключению полевого МОП-транзистора, и между стоком / истоком полевого МОП-транзистора и затвором / истоком полевого МОП-транзистора будет происходить постоянная борьба или перетягивание каната, что препятствует правильной работе SSR.

Решение

Решение вышеупомянутой проблемы может быть выполнено с использованием следующего примера принципиальной схемы.

Цель состоит в том, чтобы убедиться, что полевые МОП-транзисторы не проводят ток до тех пор, пока на стабилитроне или на затворе / истоке полевых МОП-транзисторов не будет достигнуто оптимальное напряжение 15 В.

Операционный усилитель гарантирует, что его выход срабатывает только после того, как Линия постоянного тока пересекает опорный порог стабилитрона 15 В, что позволяет затворам полевого МОП-транзистора получить оптимальное значение 15 В постоянного тока для проводимости.

Красная линия, связанная с выводом 3 микросхемы IC 741, может быть переключена через оптопару для требуемого переключения от внешнего источника.

Как это работает: Как мы видим, инвертирующий вход операционного усилителя связан с стабилитроном 15 В, который формирует опорный уровень для вывода 2 операционного усилителя. Контакт 3, который является неинвертирующим входом операционного усилителя, подключен к положительной линии. Эта конфигурация гарантирует, что выходной контакт 6 операционного усилителя выдает напряжение 15 В только после того, как его напряжение на контакте 3 достигает отметки 15 В. Действие гарантирует, что полевые МОП-транзисторы проводят только через допустимое оптимальное напряжение затвора 15 В, обеспечивая правильную работу SSR.

Изолированное переключение

Основной особенностью любого SSR является предоставление пользователю возможности изолированного переключения устройства с помощью внешнего сигнала.

Вышеупомянутая конструкция на основе операционного усилителя может быть упрощена с помощью этой функции, как показано в следующей концепции:

Как диоды работают как мостовой выпрямитель

Во время положительных полупериодов ток проходит через D1, 100 кОм, стабилитрон, D3 и обратно к источнику переменного тока.

Во время другого полупериода ток проходит через D2, 100k, стабилитрон, D4 и возвращается к источнику переменного тока.

Ссылка: SSR

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Твердотельное реле с выходом постоянного тока

Твердотельное реле с выходом постоянного тока, 10 А, 60 В постоянного тока (оптически изолированный вход)

Этот проект был разработан на основе TLP250 / 352, который представляет собой драйвер затвора оптопары IGBT / MOSFET от Toshiba и Mosfet IRFP260 от IR. Это реле состоит из оптически изолированного драйвера затвора и низкоомного Mosfet.Сочетание низкого сопротивления и способности выдерживать высокие токи нагрузки делают это реле пригодным для различных коммутационных приложений. Эти устройства идеально подходят для управления высоковольтными и токовыми нагрузками постоянного тока с твердотельной надежностью, обеспечивая при этом изоляцию 3750 В от входа к выходу.

Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается небольшое внешнее напряжение. SSR состоят из оптоизолятора, который реагирует на соответствующий вход (управляющий сигнал), твердотельного электронного переключающего устройства, которое переключает питание на схему нагрузки, и механизма связи, позволяющего сигналу управления активировать этот переключатель без механических частей.Это реле предназначено для переключения нагрузки постоянного тока до 10А. Он выполняет ту же функцию, что и электромеханическое реле, но не имеет движущихся частей. Твердотельные реле имеют высокую скорость переключения по сравнению с электромеханическими реле и не имеют физических контактов, которые могут изнашиваться. Входное триггерное напряжение от 3 до 9 В постоянного тока (от 1,5 до 12 В с транзистором), выходная нагрузка 10 А и подача от 12 до 60 В постоянного тока (также возможно 100 В постоянного тока). Драйвер затвора требует питания от 12 В до 18 В постоянного тока. Радиатор необходим для пиковой нагрузки.

  • ПРИМЕЧАНИЕ 1: Q2, R1, J2 являются дополнительными для входа сигнала запуска с низким током
  • ПРИМЕЧАНИЕ 2: J1 (VC-J) Закрытие при питании нагрузки и питание логического затвора одинаковы: от 12 В до 18 В постоянного тока для работы с одним входом питания
  • ПРИМЕЧАНИЕ 3: Готово, используйте светодиод R4, D1, если напряжение питания выше 24 В постоянного тока
  • ПРИМЕЧАНИЕ 4: J3 для катодного заземления в случае входа одиночного импульса

Характеристики

  • Питание + В 60 В постоянного тока (возможно 100 В постоянного тока) для нагрузки
  • Источник питания VC 12 В — 18 В постоянного тока для драйвера затвора оптопары
  • Перемычка J1 для работы с одним источником питания (если напряжение питания нагрузки находится в диапазоне от 12 В до 18 В постоянного тока)
  • Ток нагрузки до 10 А (требуется радиатор большого размера для сильноточной нагрузки)
  • Два варианта входа: 1.Вход катода анода 2. Вход сигнала через вход
  • базы транзистора

  • Входной триггер От 3 В до 9 В постоянного тока — анод и катод (изменение сопротивления резистора для триггерного входа 24 В постоянного тока)
  • Входной сигнал от 1,5 В до 12 В постоянного тока на базе транзистора (измените значение базового резистора для более высокого входа триггера)
  • Напряжение изоляции: 3750 В (драйвер затвора)
  • Рабочая входная частота до 50 кГц (дополнительную информацию см. В листе технических данных TLP352)

Подключения

  1. Катод 2.Анод 3. Вход слаботочного сигнала 4. VCC-12V-18V 5. GD-Ground
  2. + V и GD Источник питания от 12 В до 60 В постоянного тока
  3. + V и DR Нагрузка (DR-Drain: –загрузка и + V: + Load)

Приложения

  • Органы управления двигателем
  • Робототехника
  • Медицинское оборудование
  • Железная дорога / Управление движением
  • Бытовая техника
  • Промышленный контроль
  • Электромагнитное управление
  • TEC Драйверы
  • Сильноточные драйверы светодиодов
  • Низковольтные диммеры для галогенных ламп
  • Светодиодные диммеры
  • Драйверы катушек Тесла
  • Индукционная варочная панель
  • Бытовая техника

Схема

Список деталей

Фото

Видео

TLP250 / 352 Datahseet

TLP250_datasheet_ru_20170526 (1)

Введение в твердотельные реле

ВВЕДЕНИЕ:

Благодаря своим превосходным характеристикам твердотельное реле стало важным промышленным устройством управления во многих областях.
Это введение в твердотельные реле, из этой статьи вы узнаете, что такое твердотельное реле? Какие типы твердотельных реле? Как работают твердотельные реле? Как выбрать твердотельное реле? Как использовать твердотельные реле?

Вы можете быстро переходить к интересующим вас главам с помощью каталога ниже и быстрого навигатора в правой части браузера.

СОДЕРЖАНИЕ

§1. Что такое твердотельное реле (SSR)

Твердотельное реле (также известное как SSR, реле SS, реле SSR или переключатель SSR, твердотельный контактор, силовой электронный переключатель, автомобильные реле, электронные силовые реле и контакторы электрических сигналов) представляет собой интегрированное бесконтактное электронное переключающее устройство, которое компактно собрано из интегральной схемы (ИС) и дискретных компонентов.В зависимости от характеристик переключения электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, двунаправленные тиристоры и другие полупроводниковые компоненты), SSR могут очень быстро переключать состояние нагрузки «ВКЛ» и «ВЫКЛ» через электронную схему, точно так же, как и функции традиционных механических реле. По сравнению с предыдущим реле с «герконовым контактом», а именно электромеханическим реле (EMR), внутри SSR нет подвижной механической части, а также отсутствует механическое воздействие во время процесса переключения SSR.Поэтому твердотельное реле еще называют «бесконтактным переключателем».

По своим конструктивным характеристикам переключатель SSR превосходит EMR. Основными преимуществами твердотельных реле являются следующие:

● Полупроводниковый компонент действует как переключатель для реле, которое имеет небольшие размеры (компактный размер) и долгий срок службы (длительный срок службы).

● Лучшая электромагнитная совместимость, чем ЭМИ — невосприимчивость к радиочастотным помехам (RFI) и электромагнитным помехам (EMI), низкий уровень электромагнитных помех и низкий уровень электромагнитного излучения.

● Отсутствие движущихся частей, отсутствие механического износа, отсутствие шума при работе, отсутствие механических повреждений,
и высокая надежность.

● Нет искры, дуги, горения, дребезга контактов и износа между контактами.

● Благодаря функции «переключение при нулевом напряжении, отключение при нулевом токе» легко добиться переключения «при нулевом напряжении».

● Быстрая скорость переключения (скорость переключения SSR в 100 раз выше, чем у обычного EMR), высокая рабочая частота.

● Высокая чувствительность, управляющие сигналы низкого электрического уровня (SSR может напрямую управлять большими токовыми нагрузками через малоточные управляющие сигналы),
совместим с логической схемой (схемы TTL, CMOS, DTL, HTL), легко реализует несколько функций.

● Обычно упаковывается из изоляционного материала, с хорошей влагостойкостью, устойчивостью к плесени, коррозии, вибростойкости, механической ударопрочности и взрывозащищенности.

Кроме того, функция усиления и возбуждения твердотельного реле очень подходит для управления мощным исполнительным механизмом, который более надежен, чем электромагнитный.
реле (ЭМИ). Управляющие переключатели твердотельных реле требуют очень низкой мощности, поэтому низкие управляющие токи можно использовать для управления большими токами нагрузки.И
В твердотельном реле используется отработанная и надежная оптоэлектронная технология изоляции между входными и выходными клеммами. Эта технология позволяет
выходной сигнал устройства с низким энергопотреблением должен быть напрямую подключен к входным клеммам управления твердотельного реле для управления высокой мощностью
устройство на выходной клемме твердотельного реле без необходимости в дополнительных схемах защиты для защиты устройства слабого тока, потому что «устройство малого тока управления» (подключенное к входной клемме SSR) и «большое устройство управления
источники питания »(подключенные к выходной клемме SSR) были электрически изолированы.Кроме того, твердотельные реле переменного тока используют «детектор перехода через ноль».
технология для безопасного применения AC-SSR к выходному интерфейсу компьютера, не вызывая серии помех или даже серьезных сбоев в работе компьютера. И эти функции не могут быть реализованы EMR.

Из-за присущих твердотельным реле характеристик и вышеуказанных преимуществ, SSR широко используется в различных областях с момента его появления в 1974 году и полностью заменил электромагнитные реле во многих областях, где электромагнитные реле
не может применяться.Особенно в области компьютерных систем автоматического управления, потому что твердотельное реле требует очень низкого
мощность привода и совместимы с логической схемой, а также могут напрямую управлять выходной схемой без необходимости в дополнительном промежуточном цифровом буфере.

В настоящее время твердотельные реле хорошо работают в военной, химической, промышленной
устройства управления автоматикой, электромобиль, телекоммуникации,
гражданское электронное оборудование управления, а также приложения для обеспечения безопасности и контрольно-измерительные приборы, такие как система нагрева электрической печи, машина с числовым программным управлением (станок с ЧПУ), оборудование для дистанционного управления, электромагнитный клапан, медицинское оборудование, система управления освещением (например, светофор, сцинтиллятор, система управления сценическим освещением), бытовая техника (например, стиральная машина, электрическая плита, духовка, холодильник, кондиционер), оргтехника (например, копировальный аппарат, принтеры, факсы и многофункциональные принтеры), системы пожарной безопасности, зарядка электромобилей система и так далее.В общем, твердотельные реле могут использоваться в любом приложении, требующем высокой стабильности (оптическая изоляция, высокая устойчивость), высокой производительности (высокая скорость переключения, высокий ток нагрузки),
и небольшой размер упаковки.

Конечно, твердотельные реле также имеют некоторые недостатки, в том числе: наличие падения напряжения в открытом состоянии и выходного тока утечки, необходимость мер по рассеиванию тепла, более высокая стоимость покупки, чем у EMR, реле постоянного и переменного тока не универсальны, единое состояние управления, небольшое количество контактных групп и плохая перегрузочная способность.Хотя некоторые специальные настраиваемые твердотельные реле могут решить некоторые из вышеперечисленных проблем, эти недостатки необходимо учитывать и оптимизировать при проектировании схем и применении SSR, чтобы максимизировать
преимущества твердотельных реле.

§ 2. Какова структура твердотельных реле

Твердотельные реле представляют собой четырехконтактные активные устройства, две из четырех клемм — это клеммы управления входом, а две другие клеммы
клеммы управления выходом. Хотя типов и спецификаций SSR-переключателей много, их структуры схожи и состоят в основном из трех частей (как показано на рисунке 2.1): входная цепь (цепь управления), цепь привода и выход
Цепь (управляемая цепь).

Входная цепь:

Входная цепь твердотельного реле, также называемая цепью управления, обеспечивает контур для входного управляющего сигнала, делая управляющий сигнал источником запуска для твердотельного реле. В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, переменного тока.
входная цепь и входная цепь переменного / постоянного тока.

Входную цепь постоянного тока можно разделить на резистивную входную цепь и входную цепь постоянного тока.

1) Резистивная входная цепь, входной ток которой линейно увеличивается с увеличением входного напряжения, и наоборот. Если управляющий сигнал имеет фиксированное управляющее напряжение, следует выбрать входную цепь резистора.

2) Входная цепь постоянного тока. Когда входное напряжение входной цепи постоянного тока достигает определенного значения, ток больше не будет явно увеличиваться при увеличении напряжения. Эта функция позволяет использовать твердотельное реле постоянного тока на входе в довольно широком диапазоне входного напряжения.Например, когда диапазон изменения напряжения управляющего сигнала довольно большой (например, 3 ~ 32 В), будет рекомендовано твердотельное реле постоянного тока с входной цепью постоянного тока, чтобы твердотельное реле постоянного тока могло надежно работать над весь диапазон входного напряжения.

Некоторые из этих входных схем управления имеют управление с положительной и отрицательной логикой, инвертирование и другие функции, а также совместимость
логических схем. Таким образом, твердотельные реле могут быть легко подключены к схемам TTL (схемы транзисторно-транзисторной логики), схемам CMOS (схемы комплементарных металлооксидных полупроводников), схемам DTL (схемам диодно-транзисторной логики) и схемам HTL (схемам логики высокого порога).В настоящее время DTL постепенно заменяется TTL, а HTL заменяется CMOS. И если сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) используется в качестве входного сигнала, переключение ВКЛ / ВЫКЛ
частоту источника питания переменного тока следует установить менее 10 Гц, иначе частота переключения выходного сигнала выходной цепи ТТР переменного тока не сможет поспевать за ней.

Цепь управления:

Цепь управления твердотельным реле состоит из трех частей: изолирующей цепи связи, функциональной цепи и цепи запуска.Однако, согласно
Фактические потребности твердотельного реле, могут быть включены только одна / две из этих частей.

1. Изолированная цепь связи:

Методы изоляции и связи для цепей ввода / вывода (ввод / вывод
Схема) твердотельных реле в настоящее время используются два способа: схемы оптопары и схемы высокочастотного трансформатора.

1) Оптопара (также называемая фотопарой, оптическим соединителем, оптоизолятором или оптическим изолятором) непрозрачно снабжена инфракрасным светодиодом (светоизлучающим диодом) и оптическим датчиком для обеспечения изолированного управления между «стороной управления» и «нагрузкой сторона », потому что между« излучателем света »и« датчиком света »нет электрического или физического соединения, кроме луча.Типы комбинаций «источник-датчик» обычно включают: «светодиод-фототранзистор» (фототранзистор), «светодиод-симистор» (фототриак) и «светодиод-фотодиод».
матрица »(стек фотодиодов используется для управления парой полевых МОП-транзисторов или IGBT).

2) В схеме связи высокочастотного трансформатора используется высокочастотный трансформатор для преобразования управляющего сигнала на входе в управляющий сигнал на выходе. Подробный процесс заключается в том, что входной управляющий сигнал создает автоколебательный высокочастотный сигнал, который будет передаваться через сердечник трансформатора во вторичную обмотку трансформатора, и после обработки схемой обнаружения / выпрямления и логической схемой сигнал в конечном итоге станет управляющий сигнал для управления триггерной схемой.

2. Функциональная схема:

Функциональная схема может включать в себя различные функциональные схемы, например схему обнаружения, схему выпрямителя, схему перехода через нуль, схему ускорения, схему защиты, схему отображения и т. Д.

3. Схема запуска:

Цепь триггера используется для подачи триггерного сигнала на выходную цепь.

Выходная цепь:

Выходная цепь твердотельного реле управляется триггерным сигналом для включения / выключения источников питания нагрузки.

Выходная цепь в основном состоит из выходного компонента (микросхемы) и контура поглощения (который действует как подавитель переходных процессов) и иногда включает в себя цепь обратной связи. До сих пор выходной компонент твердотельных реле в основном включает в себя: биполярный переходной транзистор (биполярный транзистор или BJT, который делится на два типа, PNP и NPN), тиристор (кремниевый выпрямитель или SCR), симистор (двунаправленный триод, Двунаправленный тиристор, двунаправленный управляемый выпрямитель
или BCR), полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), MOSFET из карбида кремния (SIC MOSFET, разновидность широкозонного транзистора с максимальной рабочей температурой перехода в промышленном масштабе 200 °). C, низкое энергопотребление и компактный размер) и так далее.

Выходную цепь твердотельного реле можно разделить на три типа: выходная цепь постоянного тока, выходная цепь переменного тока и выходная цепь переменного / постоянного тока. В выходной цепи постоянного тока обычно используется биполярный компонент (такой как IGBT или MOSFET) в качестве выходного компонента, а в выходной цепи переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор в качестве выходного компонента.

§3. Символ твердотельного реле

Символ твердотельного реле на принципиальной схеме показан ниже (Рисунок 3.1).

Следует отметить, что:
● Символ электрода должен быть нанесен отдельно (внутри или вне рамки) рядом с каждым контактом графического символа.
● Входные и выходные клеммы обычно не могут быть нарисованы на одной или смежных сторонах.
● Когда несколько твердотельных реле появляются на одной схеме, числовой номер может быть добавлен после текстового символа, чтобы различать реле. (например, SSR1, SSR2).

§4. Типы твердотельных реле

Типы твердотельных реле разнообразны, и стандарты классификации разнообразны.Твердотельные реле обычно классифицируются по следующим критериям.

1. Тип источника питания нагрузки:

Твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельные реле переменного тока (AC-SSR) в зависимости от типа источника питания нагрузки. В твердотельных реле постоянного тока используются силовые полупроводниковые транзисторы в качестве переключающего элемента (например, BJT, MOSFET, IGBT) для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки постоянного тока, а в твердотельных реле переменного тока используются тиристоры (например, как Triac, SCR) в качестве переключающего элемента для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки переменного тока.

1.1 DC-SSR:

В зависимости от формы входа, SSR типа постоянного тока можно разделить на твердотельные реле постоянного тока с резистивным входом и твердотельные реле постоянного тока постоянного тока.

1.2 AC-SSR:

SSR типа AC можно классифицировать в соответствии со следующими стандартами.

1.2.1 Режим запуска управления:

В зависимости от режима запуска управления (время включения и выключения), SSR переменного тока можно разделить на твердотельные реле переменного тока с переходом через нуль, случайное включение Тип твердотельные реле переменного тока и пиковое включение
Тип твердотельные реле переменного тока.

1) Твердотельные реле переменного тока с нулевым переходом (рис. 4.2), также известные как твердотельные реле переменного тока с триггером нулевого перехода, твердотельное реле с нулевым перекрестным включением, твердотельные реле переменного тока с нулевым переключением, твердотельные реле переменного тока с нулевым напряжением , или твердотельные реле переменного тока. Для реле SSR с переходом через нуль их состояние переключения выходной цепи синхронизируется с выходным
сигнал, то есть «синхронный» с источником питания. Когда входной сигнал включен, если напряжение питания нагрузки находится в зоне, отличной от перехода через нуль, выходной терминал твердотельных реле с переходом через ноль не будет включаться; но если напряжение питания нагрузки достигает нулевой зоны, выходная клемма реле SSR перехода через ноль будет включена, а также цепь нагрузки будет
быть включенным.Этот режим триггера может эффективно снизить пусковой ток, генерируемый при включении SSR, а также одновременно уменьшает сигнал помех в электросети и входной цепи управления. В
Следовательно, твердотельные реле с переходом через ноль являются наиболее распространенным типом во многих областях.

2) Твердотельные реле переменного тока случайного включения (рис. 4.3), также известные как твердотельные реле переменного тока с произвольным включением, твердотельные реле переменного тока с произвольным включением, твердотельное реле переменного тока с произвольной проводимостью, твердотельное реле переменного тока с произвольным зажиганием , Твердотельное реле мгновенного включения, твердотельные реле переменного тока с ненулевым переключением, твердотельные реле переменного тока мгновенного включения, твердотельные реле мгновенного действия переменного тока, асинхронные твердотельные реле переменного тока или твердотельные реле переменного тока с фазовой модуляцией.Режим переключения выходной цепи реле ТТР произвольного типа
управляется только сигналом управления и не зависит от сигнала источника питания, т. е. «асинхронен» с источником питания. Твердотельные реле случайного типа будут немедленно включены, пока есть входные сигналы на входных клеммах и независимо от состояния напряжения нагрузки. Поскольку случайное твердотельное
Реле включается или выключается в любой фазе источника питания переменного тока, в момент включения может генерироваться сильный сигнал помехи.

3) Твердотельные реле переменного тока с пиковым включением также известны как твердотельные реле переменного тока с пиковым переключением или пиковое пожарное реле переменного тока.
твердотельные реле. При подаче входного управляющего сигнала реле SSR пикового типа включаются в первой точке пика выходного напряжения переменного тока.
для уменьшения пускового тока; если входной управляющий сигнал удален, твердотельные реле пиковых значений будут выключены.

1.2.2 Фаза:

В зависимости от фазы источника питания переменного тока AC-SSR можно разделить на твердотельные реле однофазного переменного тока и твердотельные реле трехфазного переменного тока.

1) В зависимости от функции однофазные твердотельные реле переменного тока можно разделить на однофазные твердотельные реле переменного / постоянного тока, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, одно открытое и одно закрытое однофазные твердотельные реле, однофазные твердотельные реле прямого и обратного направления, однофазные сдвоенные твердотельные реле и т. д. Следует отметить, что двойное реле (рис. 4.4), которое представляет собой однофазное твердотельное реле.
реле, которое объединяет два однофазных промышленных твердотельных реле в один стандартный промышленный корпус с двойными входными клеммами и двойными выходными клеммами, причем каждый набор клемм ввода / вывода не зависит от другого набора, то есть двойного
Реле SSR имеют больше контактов и могут обеспечивать более разнообразное управление, чем обычные типы.

2) Трехфазные твердотельные реле переменного тока могут использоваться непосредственно для управления трехфазными двигателями переменного тока, а трехфазные твердотельные реле переменного тока вперед-назад (или трехфазные реверсивные
Твердотельное реле переменного тока) может использоваться для управления трехфазными двигателями прямого и обратного хода (трехфазные двунаправленные двигатели переменного тока или
трехфазные двухоборотные двигатели переменного тока).

1.2.3 Компонент переключателя:

В соответствии с компонентами переключателя AC-SSR можно разделить на твердотельные реле переменного тока обычного типа и твердотельные реле расширенного типа.В реле SSR обычного типа используется симистор.
в качестве компонента переключения выхода, а реле SSR улучшенного типа использовали встречно-параллельный SCR в качестве компонента переключения.

2. Форма ввода / вывода:

В соответствии с формой ввода / вывода твердотельные реле можно разделить на четыре типа: твердотельные реле типа входа постоянного тока и выхода переменного тока (DC-AC
SSR реле), твердотельные реле постоянного и постоянного тока на выходе (реле постоянного и постоянного тока SSR), твердотельные реле переменного и переменного тока на выходе (твердотельные реле переменного-переменного тока), твердотельные реле переменного тока на входе и выходе постоянного тока (AC- Реле постоянного тока SSR).

3. Тип переключателя:

В зависимости от типа переключателя, SSR-переключатели можно разделить на твердотельные реле нормально открытого типа (или NO-SSR) и твердотельные реле нормально закрытого типа (или NC-SSR). Нормально разомкнутые твердотельные реле будут включены только тогда, когда на входные клеммы подается управляющий сигнал. Напротив, нормально закрытый твердотельный
реле будут выключены, когда входной сигнал будет подан на входной терминал. (Если не указано иное, твердотельные реле в этом документе по умолчанию относятся к нормально разомкнутым твердотельным реле.)

4. Изоляция / соединение:

В соответствии с методами изоляции / соединения, SSR можно разделить на твердотельные реле с герконовым реле, твердотельные реле с трансформаторной связью, твердотельные реле с фотосвязью и твердотельные реле гибридного типа. государственные реле.

1) Герконовое реле SSR (рис. 4.5, а) использует герконовый переключатель в качестве метода изоляции. При подаче управляющего сигнала
непосредственно (или через предусилитель) к катушке герконового реле, герконовый переключатель сразу замкнется, а тиристорный переключатель будет активирован, чтобы заставить нагрузку проводить.

2) В ТТР с трансформаторной муфтой (рис. 4.5, б) в качестве изолирующего устройства используется трансформатор. Трансформатор может преобразовывать управляющий сигнал малой мощности от первичной катушки во вторичную катушку, чтобы генерировать сигнал для возбуждения
электронный переключатель. И если входной управляющий сигнал представляет собой напряжение постоянного тока, во входной цепи требуется преобразователь постоянного тока в переменный. После обработки путем выпрямления, усиления или других модификаций сигнал от вторичной катушки можно использовать для
управлять переключающим компонентом.

3) SSR с фотосвязью (рис. 4.5, c), также известный как фотоизолированный SSR или оптопара.
SSR использует оптический ответвитель в качестве изолятора. Оптический соединитель представляет собой оптоизолятор, который состоит из источника инфракрасного излучения (обычно светоизлучающего диода или светодиода) и светочувствительного полупроводникового компонента (такого как светочувствительный диод,
фоточувствительный транзистор и фоточувствительный тиристор). В соответствии с различными компонентами (рис. 4.6), оптопара может быть в опто-диодном соединителе (фото-диодном соединителе), оптранзисторном соединителе (фото-транзисторном соединителе), опто-тиристорном соединителе (фото-тиристорном соединителе), и опто-симисторный ответвитель (фото-симисторный ответвитель).

Фото-полупроводниковое устройство обнаруживает инфракрасное излучение от светодиода, а затем выдает сигнал для управления полупроводниковым переключателем. По сравнению с герконовым реле и трансформатором, оптический изолятор имеет лучшую физическую изоляцию, чтобы
Обеспечьте электрическую изоляцию между цепью нагрузки на выходе высокого напряжения и цепью входного сигнала низкого напряжения. А благодаря отличным изоляционным характеристикам и очень компактным размерам оптопары, твердотельное реле оптопары
используется в очень широком диапазоне приложений.

4) Гибридное твердотельное реле — это специальное твердотельное реле, которое объединяет
преимущества EMR и SSR, с высоким КПД и низким энергопотреблением. Входные и выходные цепи гибридных твердотельных реле состоят из реле SSR и герконового переключателя (или микроэлектромагнитного реле), включенных параллельно и управляемых.
различными управляющими сигналами (рисунок 4.7).

При подаче входного сигнала 1 SSR немедленно переключается во включенное состояние. Поскольку в электронном переключателе нет движущихся частей, он может стабильно и быстро переключать нагрузку и не генерирует дугу из-за высокого сетевого напряжения или сильного импульсного тока.
во время переключения.После генерирования тока нагрузки ЭМИ будет управляться управляющим сигналом 2 и включаться. Поскольку ЭМИ подключено параллельно с ТТР, выходной контакт ЭМИ запитан без напряжения, и
на контактах нет дуги. Затем, после некоторой задержки, дребезг контактов ЭМИ стабилизируется, и SSR будет выключен. EMR работает почти без нагрева, поэтому гибридные реле SSR могут работать без установленного радиатора.

5. Структура схемы:

В зависимости от структуры схемы твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле с дискретной структурой и твердотельные реле с гибридной структурой.Твердотельные реле с дискретной структурой в основном собраны из дискретных компонентов.
и печатная плата, а затем упакованные в заливку из эпоксидной смолы, пластиковую герметизацию или обертывание смолой. Твердотельные реле с гибридной структурой
использовать технологию толстопленочного комбайна для сборки дискретных компонентов и полупроводниковых интегральных схем (ИС), а затем заключить их в металлический или керамический корпус.

6. Производительность:

По характеристикам твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле стандартного типа и твердотельные реле промышленного типа.Номинальный ток стандартного твердотельного реле обычно составляет от 10 до 120 А, а номинальный ток промышленного твердотельного реле относительно велик, может составлять от 60 до 2000 А или больше.
Следовательно, промышленные реле SSR могут соответствовать строгим требованиям промышленной среды и промышленного оборудования.

7. Монтаж:

В соответствии с методами монтажа твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле для монтажа на панели (или для поверхностного монтажа), твердотельные реле для монтажа на DIN-рейку и для монтажа на печатной плате. твердотельные реле (или тип монтажа на печатную плату).И
SSR для монтажа на печатной плате можно разделить на SSR для гнездового монтажа (или вставного типа) и SSR для кронштейна (или для фланцевого монтажа). Вставные твердотельные реле со многими стандартными пакетами (например, SIP, Mini-SIP и DIP),
может быть напаян непосредственно на печатную плату, полагаясь на естественное охлаждение, без необходимости использования радиатора; твердотельные реле с фланцевым креплением требуют дополнительной металлической пластины или радиатора для отвода тепла.

8. Приложение:

В соответствии с приложением твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле общего назначения, твердотельные реле с двусторонней передачей, автомобильные твердотельные реле, твердотельные реле с фиксацией (входной сигнал проходит как логический
Исключающее ИЛИ или XOR, поэтому любой вход может блокировать / разблокировать выход) и т. Д.
Реле с фиксацией может продолжать проводить и непрерывно выводить управляющий сигнал даже при отключении управляющего тока, и его можно выключить только путем ввода обратного тока или кнопки выключения. Блокировка обычно используется в высоковольтных цепях, чтобы избежать распространения аварий.

§5. Каковы основные параметры твердотельных реле

Основные параметры твердотельных реле делятся на три категории: входные параметры, выходные параметры и другие параметры.

Входные параметры:

Диапазон входного напряжения / входной ток:

1) Диапазон входного напряжения относится к значению диапазона напряжения, которое должно быть входным (т. Е. Минимальным) или допустимым входным (т. Е. Максимумом) для
твердотельное реле для нормальной работы при температуре окружающей среды 25 ° C.

2) Входной ток относится к соответствующему входному току.
значение при определенном входном напряжении.

Напряжение включения / Напряжение выключения:

1) Напряжение включения (напряжение включения).Когда входное напряжение (напряжение, приложенное к входной клемме) больше или равно
напряжение включения, выходной терминал будет включен.

2) Напряжение выключения (напряжение выключения). Когда входное напряжение (напряжение
приложено к входному зажиму) меньше или равно напряжению отключения, выходной зажим будет отключен.

Напряжение перехода через нуль:

Строго говоря, напряжение перехода через ноль — это не точка напряжения, а диапазон напряжений, который определяется внутренними компонентами реле перехода через нуль, который обычно очень низок и почти несущественен.Если напряжение источника питания ниже напряжения перехода через нуль, реле перехода через ноль не будет включено; и если напряжение превышает напряжение перехода через нуль, переход через ноль
реле будет во включенном состоянии.

Выходные параметры:

Номинальное выходное напряжение / номинальный рабочий ток:

1) Номинальное выходное напряжение — это максимальное рабочее напряжение нагрузки, которое могут выдержать выходные клеммы.

2) Номинальный рабочий ток — это максимальный установившийся рабочий ток, который может проходить через выходные клеммы при температуре окружающей среды
25 ° С.

Падение выходного напряжения / выходной ток утечки:

1) Падение выходного напряжения — это измеренное выходное напряжение при номинальном рабочем токе, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии.

2)
Выходной ток утечки относится к измеренному значению тока, протекающего через нагрузку, при условии, что твердотельное реле находится в
в выключенном состоянии, и на выходную клемму подается номинальное выходное напряжение.
Этот параметр является показателем качества и производительности твердотельных реле.Чем меньше падение выходного напряжения и выходной ток утечки, тем лучше твердотельное реле.

Пусковой ток:

Пусковой ток, также известный как ток перегрузки, входной импульсный ток или импульсный ток включения, относится к неповторяющемуся максимальному значению (или току перегрузки), при котором устройство не будет необратимо повреждено, и
выходные клеммы могут выдерживать, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии. Пусковой ток SSR переменного тока составляет 5 ~ 10 раз (за один цикл) номинального рабочего тока, а SSR постоянного тока равен 1.5 ~ 5 раз (за одну секунду)
номинального рабочего тока.

Другие параметры:

Потребляемая мощность:

Потребляемая мощность — это максимальное значение мощности, потребляемое самим твердотельным реле во включенном и выключенном состоянии.

Время включения / время выключения:

1) Время включения (или время включения) — это время, которое требуется нормально разомкнутому твердотельному реле для запуска после включения
входное управляющее напряжение до тех пор, пока выходная клемма не начнет включаться и выходное напряжение не достигнет 90% окончательного изменения.

2) Время выключения (или время выключения) — это время, которое требуется нормально разомкнутому твердотельному реле, чтобы начать с момента отключения входного управляющего напряжения до тех пор, пока выходная клемма не начнет отключаться, и выходное напряжение достигает 90% окончательной вариации.

Это также важный параметр для оценки характеристик твердотельных реле. Чем короче время включения и выключения, тем лучше коммутационная способность твердотельного реле.

Сопротивление изоляции / диэлектрическая прочность:

1) Сопротивление изоляции относится к измеренному значению сопротивления между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле при приложении определенного постоянного напряжения (например, 550 В).Он также может
Включите измеренное значение сопротивления между входной клеммой и внешним кожухом (включая радиатор), а также измеренное значение сопротивления между выходной клеммой и корпусом.

2) Диэлектрическая прочность, или выдерживаемое напряжение диэлектрика, относится к максимальному значению напряжения, которое может выдерживаться между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле. Он также может включать максимальное напряжение
допустимое напряжение между выходной клеммой и корпусом, а также максимальное допустимое напряжение между входной клеммой и внешним корпусом.

Рабочая температура / максимальная температура перехода:

1) Рабочая температура относится к допустимому диапазону нормальной рабочей среды, когда твердотельное реле устанавливает радиатор в соответствии со спецификацией или когда радиатор не установлен.

2) Температура перехода, сокращенно от температуры перехода транзистора, — это фактическая рабочая температура полупроводника в электронном устройстве. В процессе эксплуатации она обычно выше температуры корпуса и внешнего
температура компонента.Максимальная температура перехода — это самая высокая температура перехода, допускаемая компонентом переключения выхода.

§6. Каков принцип работы твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, как работают твердотельные реле. Из-за различных условий применения твердотельные реле имеют немного разные внутренние компоненты, но принцип работы схож. Схема внутреннего замещения обычных твердотельных реле показана на рисунке.
ниже (рисунок 6.1). Принцип работы твердотельных реле можно описать просто так: для NO-SSR, когда соответствующий сигнал управления подается на
Входной терминал (IN) твердотельного реле, выходной терминал (OUT) будет переключен из выключенного состояния во включенное состояние; если управляющий сигнал отменен, выходной терминал (OUT) будет возвращен в выключенное состояние. В этом процессе
твердотельные реле осуществляют бесконтактное управление состояниями переключателя источника питания нагрузки, подключенного к выходным клеммам.Следует отметить, что входной терминал может быть подключен только к управляющему сигналу, а нагрузка должна быть только
быть подключенным к выходной цепи.

В зависимости от типа нагрузки SSR можно разделить на два типа: твердотельное реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельное реле переменного тока (AC-SSR). DC-SSR действуют как переключатель нагрузки на источниках питания постоянного тока, а AC-SSR действуют как переключатель нагрузки на питании переменного тока.
запасы. Они несовместимы друг с другом и не могут быть смешаны.

1) Твердотельное реле постоянного тока (рисунок 6.1, слева), напряжение управляющего сигнала которого поступает с входной клеммы (IN), а затем подается управляющий сигнал.
к приемной цепи через оптопару, и в конечном итоге сигнал усиливается усилителем, чтобы управлять состоянием переключения транзистора. Очевидно, что выходной терминал (OUT) твердотельного реле постоянного тока разделен на положительный
Клемма (+ полюс) и отрицательная клемма (- полюс), будьте осторожны, чтобы не допустить ошибок при подключении выходной клеммы реле постоянного тока SSR к управляемой цепи.

2) Твердотельное реле переменного тока (Рисунок 6.1, справа) используется для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ цепи нагрузки переменного тока. В отличие от твердотельных реле постоянного тока, реле переменного тока SSR используют двунаправленный тиристор (симистор) или другие электронные переключающие компоненты переменного тока. Следовательно, на выходном терминале нет положительного / отрицательного вывода.
(OUT) твердотельного реле переменного тока.

Принцип работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль

Поскольку твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль являются более совершенными и более типичными, чем твердотельные реле других типов, подробности работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль могут помочь проиллюстрировать Полный принцип работы реле SSR:

1.Функция каждой части:

Ниже представлено представление SSR перехода через ноль переменного тока (рисунок 6.2). А схема A ~ E на блок-схеме образует тело SSR переменного тока с переходом через ноль. В целом реле SSR представляет собой четырехконтактный переключатель нагрузки, имеющий всего две входные клеммы.
(③ и ④) и две выходные клеммы (① и ②). Когда реле SSR с переходом через ноль переменного тока работает, до тех пор, пока к клеммам ③ и ③ добавлен определенный управляющий сигнал, можно управлять состоянием ВКЛ / ВЫКЛ контура между клеммами ① и.

Цепь связи A используется для обеспечения канала ввода-вывода для устройства управления, подключенного к клеммам ③ и, и электрического отключения соединения между входными клеммами и выходными клеммами SSR, чтобы предотвратить
выходная цепь от вмешательства во входную цепь. Наиболее часто используемым компонентом в схеме связи является оптопара с высокой чувствительностью срабатывания, высокой скоростью отклика и высокой диэлектрической прочностью (выдерживаемым напряжением) между ними.
входные и выходные клеммы.Поскольку входная нагрузка фотоэлемента представляет собой светоизлучающий диод (LED), это позволяет легко согласовывать входное значение твердотельного реле с уровнем входного сигнала устройства управления и дает возможность подключения
входные клеммы реле SSR напрямую подключаются к выходному интерфейсу компьютера, то есть твердотельное реле может управляться логическим уровнем «1» и «0».
Функция триггерной цепи B — генерировать подходящий триггер.
сигнал для приведения в действие схемы переключения D.Однако, если не добавить специальную схему управления, схема переключения будет генерировать радиочастотные помехи (RFI), которые будут загрязнять сеть более высокими гармониками и пиками,
поэтому схема C детектора перехода через ноль специально разработана для решения этой проблемы.
Демпферный контур E предназначен для предотвращения скачков и скачков напряжения в источнике питания, вызывающих удары и помехи (даже неисправности).
к переключающим транзисторам. Обычно в качестве демпфирующей цепи используется RC-цепь (цепь резистор-конденсатор, RC-фильтр или RC-цепь) или нелинейный резистор (например, варистор).Варистор,
также называемый резистором, зависящим от напряжения (VDR), представляет собой электронный компонент, значение сопротивления которого изменяется нелинейно с приложенным напряжением, и наиболее распространенным типом варистора является варистор на основе оксида металла (MOV), такой как нелинейный резистор на основе оксида цинка (ZNR).

2. Функция каждого компонента:

На рисунке ниже показаны внутренние принципиальные схемы триггера перехода через ноль типа AC-SSR (рисунок 6.3)

R1 — это ограничивающий ток резистор, который ограничивает ток входного сигнала и обеспечивает что оптопара не повреждена.Светодиод используется для отображения состояния входа входного управляющего сигнала. Диод VD1 используется для предотвращения повреждения оптопары при инвертировании положительного и отрицательного полюсов входного сигнала. Оптопара OPT электрически изолирует входные и выходные цепи. Триод M1 действует как инвертор и составляет схему обнаружения перехода через нуль.
с тиристором SCR одновременно, а рабочее состояние тиристора SCR определяется транзистором M1 обнаружения нуля переменного напряжения.VD2 ~ VD4 образуют двухполупериодный выпрямительный мост (или двухполупериодный диодный мост) UR. Двунаправленный пусковой импульс для включения симистора BCR может быть получен от SCR и UR. R6 — шунтирующий резистор, используемый для защиты
BCR. R7 и C1 образуют сеть, поглощающую скачки напряжения, для поглощения скачков напряжения или скачков тока в электросети для предотвращения ударов или помех.
к схеме переключения. RT — это термистор, который действует как защита от перегрева, чтобы предотвратить повреждение твердотельных реле из-за чрезмерных температур.VDR — это варистор, который действует как устройство ограничения напряжения, фиксирующее
напряжение и поглощает избыточный ток для защиты твердотельного реле, когда выходная цепь перенапряжения.

3. Процесс работы:

Твердотельное реле с переходом через ноль переменного тока имеет характеристики включения, когда напряжение пересекает ноль, и выключения, когда ток нагрузки пересекает ноль.

Когда оптопара OPT выключена (т. Е. Управляющий вывод OPT не имеет входного сигнала), M1 насыщается и включается, получая базовый ток от R2, и, как результат, напряжение запуска затвора (UGT) тиристора SCR зажимается
к низкому потенциалу и выключили.Следовательно, симистор BCR находится в выключенном состоянии, потому что на выводе R6 управления затвором нет запускающего импульса.
Когда входной управляющий сигнал поступает на входную клемму твердотельного реле,
фототранзистор OPT включен (т.е. на управляющую клемму OPT поступает входной сигнал). После деления напряжения питающей сети на R2 и R3, если напряжение в точке A больше, чем напряжение перехода через нуль M1 (т.е. VA> VBE1),
M1 будет в состоянии насыщенной проводимости, а тиристоры SCR и BCR будут в выключенном состоянии.Если напряжение в точке А меньше точки перехода через ноль
напряжение M1 (т.е. VA С помощью описанного выше процесса можно понять, что M1 используется в качестве детектора напряжения переменного тока для включения твердотельного реле, когда напряжение нагрузки пересекает ноль и включения
выключение твердотельного реле, когда ток нагрузки пересекает ноль.А благодаря функции детектора перехода через нуль влияние цепи нагрузки на нагрузку соответственно уменьшается, и генерируются радиочастотные помехи.
в контуре управления также значительно сокращается.

4. Определение перехода через нуль:

Здесь необходимо пояснить, что такое переход через нуль. В переменном токе переход через нуль — это мгновенная точка, в которой отсутствует напряжение, то есть соединение между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом.
формы волны переменного тока.В каждом цикле переменного тока обычно происходит два перехода через ноль. А если электросеть переключается в момент перехода через нуль, электрические помехи возникать не будут. Твердотельное реле переменного тока
(оснащенный схемой управления переходом через ноль) будет находиться в состоянии ВКЛ, когда входная клемма подключена к управляющему сигналу и выходное напряжение переменного тока пересекает ноль; и наоборот, когда управляющий сигнал выключен, SSR находится в выключенном состоянии.
состояние до следующего перехода через ноль.
Кроме того, следует отметить, что переход через ноль твердотельного реле на самом деле не означает нулевое напряжение формы волны напряжения источника питания. Рисунок 6.5 представляет собой разрез синусоидального сигнала переменного напряжения.
волна. В соответствии с характеристиками переключающего компонента переменного тока напряжение переменного тока на рисунке разделено на три области, которые соответствуют трем состояниям выходной цепи SSR. А U1 и U2 соответственно представляют пороговое напряжение и напряжение насыщения переключающего компонента.

1) Область Ⅰ — это зона нечувствительности (область отключения, область отключения или область отключения) с абсолютным значением диапазона напряжения 0 ~ U1. А также
в этой зоне переключатель SSR не может быть включен, даже если добавлен входной сигнал.

2) Область Ⅱ — это область ответа (активная область,
Область включения, область включения или область включения) с абсолютным значением диапазона напряжения U1 ~ U2. В этой зоне SSR сразу включается, как только добавляется входной сигнал, а выходное напряжение увеличивается по мере увеличения напряжения питания.

3) Область Ⅲ — это область подавления (область насыщения) с абсолютным значением диапазона напряжений, превышающим U2. В этом регионе,
переключающий элемент (тиристор) находится в состоянии насыщения. И выходное напряжение твердотельного реле больше не будет увеличиваться с увеличением напряжения источника питания, но ток увеличивается с увеличением напряжения, что может
можно рассматривать как состояние внутреннего короткого замыкания выходной цепи твердотельного реле, то есть твердотельное реле находится во включенном состоянии как электронный переключатель.

На рис. 6.6 показана форма сигнала ввода / вывода твердотельного реле с переходом через ноль. И из-за природы тиристора твердотельное реле будет в
состояние включено после того, как напряжение на выходных клеммах достигнет порогового напряжения (или напряжения триггера схемы триггера). Тогда твердотельное реле будет в фактическом включенном состоянии после достижения напряжения насыщения, и в то же время
время, генерировать очень низкое падение напряжения в открытом состоянии. Если входной сигнал отключен, твердотельное реле выключится, когда ток нагрузки упадет ниже тиристорного.
ток удержания или следующая точка коммутации переменного тока (т.е. первый раз ток нагрузки проходит через ноль после выключения реле SSR).

§7. Каково применение твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, где использовать твердотельные реле и для чего они используются.

Система управления освещением:

Быстрое переключение, длительный срок службы и высокая надежность твердотельных реле отлично подходят для систем управления освещением. В области светофоров рабочая среда светофоров сложная, но твердотельные реле с
с ней могут столкнуться отличные характеристики (влагозащищенность, взрывозащищенность, антикоррозийность).И твердотельные реле могут соответствовать требованиям для светофоров с мигающим сигналом, которые часто закрываются и открываются, потому что они могут поддерживать
интервалы переключения 10 миллисекунд или больше. А в системах управления сценическим освещением (обычно применяемых в постановках театра, танцев, оперы и других исполнительских искусств) твердотельные реле могут работать с компьютерной системой для управления несколькими
огни и реализовать сложные световые эффекты, чтобы усилить атмосферу сцены.

Система дистанционного управления:

Для систем дистанционного управления обычно требуются малоточные сигналы для управления мощным оборудованием, таким как электродвигатели, импульсные клапаны и другое оборудование. В качестве электронного переключающего элемента без механических контактов твердотельные реле широко используются в системах дистанционного управления с превосходными преимуществами: гибкое управление, высокая надежность,
высокая долговечность, отсутствие искр, отсутствие шума, быстрое переключение, высокая рабочая частота, сильная противоинтерференционная способность и т. д.

Оборудование с числовым программным управлением:

Многие традиционные механические реле в оборудовании с числовым программным управлением (станки с ЧПУ) постепенно заменяются твердотельными реле. Благодаря отличной прочности и высокой чувствительности твердотельные реле
применяется для обеспечения высокой точности и качества обработки с ЧПУ. В сервосистеме станка с ЧПУ твердотельное реле может непрерывно получать управляющий сигнал и точно управлять обрабатывающим станком.

Оборудование для обогрева / охлаждения:

Обычно существует три способа управления оборудованием для обогрева / охлаждения:
твердотельное реле (SSR), тиристорный модуль (модуль SCR) и контактор переменного тока. В настоящее время твердотельные реле и модули SCR очень распространены в охлаждающем / нагревательном оборудовании, но, в отличие от них, модули SCR не рентабельны, поэтому твердотельные реле
чаще всего используется в отопительном / охлаждающем оборудовании, таком как электрические духовки, кофеварки, торговые автоматы, сковороды, фритюрницы, кондиционеры, холодильники и т. д.Твердотельные реле также хорошо работают в оборудовании для контроля температуры. Таймер
SSR управления микроконтроллером SSR и SSR ПИД-регулирования (пропорционально-интегрально-производный контроллер) используются в устройстве контроля температуры для поддержания температурной стабильности устройства, например HVAC (Отопление, вентиляция и воздух.
Кондиционирование).

Медицинское оборудование:

В области медицинского оборудования оборудование имеет строгие требования к рабочей частоте и точности операций, поэтому компоненты медицинского оборудования
должны иметь хорошие характеристики (высокую точность, долговечность и т. д.). Твердотельные реле могут удовлетворить эти требования большинства медицинских устройств, например, устройства инфракрасного излучения имеют огромную тепловую инерцию, но при подключении твердотельных реле
к пластине излучения, становится очень легко контролировать температуру устройства инфракрасного излучения через твердотельные реле.

Электромобили:

Твердотельные реле широко применяются в области электромобилей. Например, взрывозащищенные твердотельные реле используются в топливных элементах.
транспортных средств (водородные топливные элементы) во избежание возникновения электрической дуги и некорректной работы при вибрации.Кроме того, каждый блок питания высокого напряжения защищен комбинацией нескольких твердотельных реле, предохранителей и фильтрующих конденсаторов.

Химическая и горнодобывающая промышленность:

Учитывая сложные условия работы и особые требования (взрывозащищенность, влагостойкость и антикоррозионные свойства) химической и горнодобывающей промышленности,
традиционные механические реле не могут удовлетворить такие требования, поэтому многие твердотельные реле используются для промежуточных контроллеров основного механического оборудования, такого как твердотельные реле, установленные в больших угольных лифтах.

Компьютерная система управления:

Компьютерная система управления (включая периферийные устройства компьютера) предъявляет высокие требования к реле, но типы твердотельных реле различны.
может помочь компьютерным устройствам управлять различными блоками питания для управления большим механическим оборудованием автоматизации или гидравлическим и пневматическим оборудованием, потому что твердотельные реле имеют характеристики: переход через ноль, хорошая электромагнитная совместимость, высокая чувствительность, быстрая скорость переключения, низкий уровень управляющих сигналов , совместим с логической схемой (TTL, CMOS, DTL, HTL) и даже может быть напрямую подключен к устройству управления микрокомпьютером и т. д.

Дополнительные приложения:

Промышленные устройства — промышленная обработка, станок с ЧПУ, автоматизированная сборочная линия …

Кухня / бытовая техника — Кухонная техника, бытовая техника …

Электродвигатель — двигатель постоянного тока, двигатель переменного тока , Реверсивный двигатель …

Система автоматического управления — программируемый контроллер, шкаф электрического управления …

Офисное оборудование — принтер, измельчитель …

Система управления батареями — резервный источник питания, зарядная батарея, новая энергия …

Сварочные / режущие аппараты — Аппарат точечной сварки, Электросварочный аппарат, Аппарат плазменной резки …

Система управления освещением — Сценическое освещение, Интеллектуальное освещение, Освещение дорожного движения …

Медицинское устройство — Ультразвуковой генератор , Автоклав …

§8. Как выбрать твердотельные реле

При выборе подходящих твердотельных реле следует учитывать следующие варианты на основе фактических требований:

1) Напряжение нагрузки — переменный или постоянный ток

2) Ток нагрузки — максимальный ток и минимальный Сила тока

3) Тип нагрузки — резистивная, индуктивная или емкостная

4) Входной управляющий сигнал — переменный или постоянный ток

5) Способ монтажа — монтаж на печатной плате, панели или на DIN-рейке

6) Температура окружающей среды — для расчета коэффициента снижения номинальных характеристик и размер радиатора

7) Международная сертификация — Underwriter Laboratories (UL), Канадская ассоциация стандартов (CSA), Британский совет по утверждению телекоммуникаций (BABT), Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE), Technischen Uberwachungs Vereine (TUV), Conformite Europeene (CE) или другой.

Напряжение нагрузки:

Первое, что нужно учитывать, это то, является ли напряжение нагрузки переменным или постоянным, чтобы определить, выбрано ли напряжение AC-SSR или DC-SSR. Во-вторых, следует учитывать напряжение источника питания нагрузки, которое не может быть больше номинального выходного напряжения и меньше.
чем минимальное напряжение твердотельного реле. Затем рассмотрите величину напряжения нагрузки и переходного напряжения. Напряжение нагрузки относится
к установившемуся напряжению, приложенному к выходной клемме переключателя SSR, а переходное напряжение относится к максимальному напряжению, которое выходные клеммы
реле SSR выдерживают.Когда индуктивная нагрузка переменного тока, нагрузка однофазного двигателя или нагрузка трехфазного двигателя переключается или активируется, напряжение на выходе реле SSR может быть в два раза больше пикового напряжения источника питания, и это напряжение
не может быть больше переходного напряжения SSR, чтобы чрезмерное ударное напряжение не повредило электронный переключатель. Поэтому при выборе SSR лучше всего оставить запас для выходного напряжения и выбрать реле SSR с RC-цепью, чтобы защитить твердотельное реле и оптимизировать dv / dt.

RC-цепь:

RC-цепь, также известная как RC-фильтр, RC-демпфер или RC-цепь, представляет собой цепь, состоящую из резистора и конденсатора. Рекомендуется выбирать твердые
реле состояния с варисторной абсорбционной цепью и RC-демпфирующей цепью. Цепь RC блокирует прохождение определенных частот и позволяет другим
частотные сигналы, чтобы отфильтровать мешающие сигналы. Кроме того, RC-цепь также может использоваться для уменьшения скорости нарастания выходного напряжения (dv / dt), для поглощения импульсного напряжения, подавления чрезмерного переходного напряжения / тока и
предотвратить выход твердотельного реле из строя из-за перенапряжения.

Ток нагрузки:

Значение выходного тока твердотельного реле — это установившийся ток, протекающий через выходные клеммы SSR, который обычно равен
току нагрузки, подключенной к выходной клемме SSR. Поскольку переключающие элементы SSR-переключателей очень чувствительны к температуре, а перегрузка по току может генерировать большое количество тепла, перегрузочная способность SSR
слабый. Следовательно, выходной ток реле SSR не должен превышать его номинальный выходной ток, а импульсный ток не должен превышать перегрузочную способность, особенно для индуктивных / емкостных нагрузок, которые склонны генерировать импульсные токи.
а также пусковой ток, генерируемый самим источником питания.
Выходной ток требует запаса, чтобы избежать чрезмерных пусковых токов, которые сокращают срок службы твердотельного
реле. Для обычных резистивных нагрузок номинальное эффективное значение рабочего тока можно выбрать на основе 60% от номинального значения. Кроме того, можно подумать о быстром предохранителе и воздушном переключателе для защиты выходного контура или для добавления контура приемника RC.
и варистор (MOV) на выходе реле. Спецификация выбора варистора заключается в выборе MOV 500 В ~ 600 В для SSR 220 В переменного тока и MOV 800 В ~ 900 В для SSR 380 В переменного тока.

Пусковой ток:

Практически все контролируемые нагрузки генерируют большие пусковые токи в момент включения. Например:

1) Электронагревательные приборы, такие как лампы накаливания,
электрические печи и т. д. Это чисто резистивные нагрузки с положительным коэффициентом стабильности, но сопротивление невелико при низкой температуре, поэтому ток при запуске будет в несколько раз превышать ток в установившемся режиме.

2) Некоторые типы ламп имеют низкий импеданс при перегораниях.

3) Когда двигатель включен, ротор заблокирован и выключен, он будет генерировать большой пусковой ток и напряжение. Заблокированный ротор — это ситуация, в которой двигатель все еще выдает крутящий момент при скорости 0 об / мин, в то же время коэффициент мощности двигателя будет чрезвычайно низким, а ток может достигать 7
раз номинального тока.

4) Когда промежуточное реле или соленоидный клапан закрывается ненадежно и отскакивает, это также будет генерировать большой пусковой ток.

5) При переключении конденсаторной батареи или источника питания конденсатора возникает аналогичное короткое замыкание и генерируется очень большой ток.

6) Когда двигатель с конденсаторной коммутацией работает в обратном направлении, напряжение конденсатора и напряжение питания накладываются на выходную клемму SSR, и SSR будет
выдерживают скачки напряжения, вдвое превышающие напряжение питания.

Чрезмерный пусковой ток может повредить полупроводниковые переключатели внутри SSR. Поэтому при выборе реле в первую очередь следует проанализировать импульсные характеристики управляемой нагрузки, чтобы реле могло выдерживать пусковой ток, обеспечивая при этом работу в установившемся режиме.Номинальный ток твердотельного реле следует выбирать в соответствии с фактическими требованиями к коэффициенту снижения номинальных характеристик. И если выбранное реле должно работать в месте с частым срабатыванием, длительным сроком службы и высокой надежностью, номинальный ток следует разделить на 0,6 на основе известного коэффициента снижения номинальных характеристик, чтобы обеспечить надежность работы. Кроме того, резистор или катушка индуктивности могут быть подключены последовательно к выходному контуру для дальнейшего ограничения тока.
Внимание: пожалуйста, не используйте значение импульсного тока SSR в качестве основы для выбора пускового тока нагрузки.Поскольку значение импульсного тока реле SSR основано на импульсном токе электронного переключателя с предварительным условием половины (или одного) цикла питания,
то есть 10 мс или 20 мс.

Тип нагрузки:

Нагрузки можно разделить на три типа в зависимости от электрического сопротивления: тип резистивной нагрузки (или чисто резистивная нагрузка), тип индуктивной нагрузки и тип емкостной нагрузки. В обычных электрических сетях нет чисто индуктивной нагрузки и чисто емкостной нагрузки.
устройств, потому что эти два типа нагрузки не вырабатывают активной мощности.В последовательно-параллельной цепи, если емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного реактивного сопротивления, цепь является емкостной нагрузкой; и наоборот.

Активная нагрузка:

В двух словах, нагрузка, которая работает только с резистивными компонентами, называется резистивной нагрузкой. Однако некоторые нагрузки имеют низкое сопротивление при низких температурах,
что приводит к большему пусковому току. Например, при включении электропечи ток в 1,3–1,4 раза больше стабильного; при включении лампы накаливания ток в 10 раз превышает установившийся ток.
Q1: Какие характеристики у резистивной нагрузки (при работе)?
A1: В цепи постоянного тока соотношение между током и напряжением соответствует фундаментальному закону Ома, I = U / R; в AC
В цепи фаза тока совпадает с фазой напряжения (по сравнению с источником питания).
Q2: Какие резистивные нагрузки?
A2: Нагревательное устройство, которое нагревается электрическим сопротивлением (например, печь сопротивления, духовка, электрический водонагреватель, горячее масло и т. Д.), И лампы, которые используют резистивный провод для излучения света (например, йодно-вольфрамовая лампа, лампа накаливания и т. Д.)).

Индуктивная нагрузка:

Вообще говоря, индуктивная нагрузка — это нагрузка, которая применяет принцип электромагнитной индукции (с параметрами индуктивности), например, высокомощная.
электротехническая продукция (например, холодильники, кондиционеры и т. д.). Индуктивная нагрузка увеличит коэффициент мощности цепи, и ток через индуктивную нагрузку не может резко измениться. При запуске индуктивный
нагрузка требует гораздо большего пускового тока (примерно в 3-7 раз), чем ток, необходимый для поддержания нормальной работы.Например, пусковой ток асинхронного двигателя в 5-7 раз превышает номинальное значение, а пусковой ток двигателя постоянного тока немного больше, чем пусковой ток
двигатель переменного тока; некоторые металлогалогенные лампы имеют время включения до 10 минут, а их импульсные токи до 100 раз превышают постоянный ток.
Кроме того,
когда питание включено или выключено, индуктивная нагрузка будет создавать противодействующую электродвижущую силу (обычно в 1-2 раза превышающую напряжение питания), а противодействующая электродвижущая сила (сокращенно счетная ЭДС или просто CEMF) будет накладываться на источник питания. напряжение, и результирующее напряжение до трех раз превышает напряжение питания.Таким образом, когда тип нагрузки является индуктивной, выходной терминал твердотельного реле
следует подключить варистор с выдерживаемым напряжением в 1,6–1,9 раза превышающим напряжение нагрузки. ЭДС счетчика — это неопределенное значение, которое изменяется в зависимости от L и di / dt, и если
текущая скорость изменения (di / dt) слишком высока, SSR будет поврежден. В практических приложениях CEMF может быть уменьшена последовательной индуктивностью L, а величина индуктивности L зависит от размера и стоимости.
Q3: Каковы характеристики
индуктивной нагрузки (при работе)?
A3: Индуктивные нагрузки отстают (ток отстает от напряжения).В цепи постоянного тока индуктивная нагрузка позволяет току протекать через катушку индуктивности и накапливать энергию, а ток отстает от напряжения.
В цепи переменного тока фаза тока отстает от фазы напряжения (по сравнению с источником питания), и фаза может отставать на четверть цикла (или 90 градусов) максимум.
Q4: Что такое индуктивные нагрузки?
A4: Лампы, работающие под напряжением.
газ для излучения света (например, лампы дневного света, натриевые лампы высокого давления или лампы HPS, ртутные лампы, металлогалогенные лампы и т. д.), а также
электрическое оборудование большой мощности (например, моторное оборудование, компрессоры, реле и т. д.).

Емкостная нагрузка:

Обычно нагрузка с параметром емкости называется емкостной нагрузкой, а емкостная нагрузка снижает коэффициент мощности схемы. Во время зарядки или разрядки емкостная нагрузка эквивалентна короткому замыканию, потому что напряжение на конденсаторе не может быть изменено резко.
Q5: Каковы характеристики индуктивной нагрузки (при работе)?
A5: Емкостные нагрузки идут впереди (напряжение токоведущих проводов).В цепях постоянного тока емкостные нагрузки предотвращают протекание тока, но могут накапливать энергию. В цепях переменного тока фаза тока опережает фазу напряжения (по сравнению с источником питания),
а фаза может составлять максимум четверть цикла (или 90 градусов).
Q6: Какие индуктивные нагрузки?
A6: Устройство с конденсатором, например компенсационным конденсатором. И устройства управления питанием, такие как импульсные источники питания, ИТ-оборудование и т. Д.

Как выбрать твердотельное реле в соответствии с типом нагрузки

1) Для индуктивных и емкостных нагрузок следует использовать твердотельное реле с более высоким значением dv / dt. рекомендуется, если применяется большая dv / dt (скорость экспоненциального нарастания напряжения)
к выходной клемме реле во время включения / выключения твердотельного реле переменного тока.

2) Для резистивных нагрузок переменного тока и большинства индуктивных нагрузок переменного тока доступны реле перехода через нуль, чтобы продлить срок службы нагрузки и реле, а также уменьшить собственные радиочастотные помехи.

3) В качестве фазового выходного контроллера следует использовать твердотельное реле произвольного типа.

* Коэффициент мощности:

В электротехнике коэффициент мощности системы переменного тока определяется как отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи, и является безразмерным числом в замкнутом интервале. от -1 до 1.Если не указано иное, мощность нагрузки обычного продукта — это полная мощность (включает как активную, так и реактивную мощность). Но общая характеристика индуктивной нагрузки часто дает величину активной мощности. Для
Например, несмотря на то, что люминесцентная лампа имеет маркировку от 15 до 40 Вт (ее активная мощность), ее балласт потребляет приблизительно 8 Вт мощности, поэтому для расчета общей мощности следует добавить 8 Вт к 15 ~ 40 Вт. Индуктивная часть продукта (т. Е.
количество реактивной мощности) можно рассчитать исходя из заданного коэффициента мощности.

Входной управляющий сигнал:

1) Входное управляющее напряжение: входное управляющее напряжение имеет широкий диапазон от 3 до 32 В.

2) Входной управляющий ток: входной ток SSR постоянного тока и однофазных SSR переменного тока обычно составляет около 10 мА, а входной ток трехфазных SSR переменного тока обычно составляет около 30 мА, который также можно настроить на менее 15 мА. .

3) Управляющая частота: рабочая частота управления твердотельных реле переменного тока обычно не превышает 10 Гц, а период управляющего сигнала твердотельного реле постоянного тока должен быть более чем в пять раз больше суммы «времени включения» и «времени выключения». «.

Метод установки:

Во многих случаях мощность нагрузки ограничивает то, устанавливается ли SSR на печатной плате, панели или на DIN-рейке.

Температура окружающей среды:

Когда реле находится во включенном состоянии, оно выдерживает рассеиваемую мощность P = V (падение напряжения в открытом состоянии) × I (ток нагрузки), и это сильно влияет на нагрузочную способность SSR. по температуре окружающей среды и собственной температуре. Если температура окружающей среды слишком высока, нагрузочная способность SSR неизбежно соответственно снизится, кроме того, переключатель SSR может выйти из-под контроля или даже постоянно работать.
поврежден.Следовательно, необходимо установить определенный запас в соответствии с фактической рабочей средой и выбрать подходящий размер радиатора, чтобы обеспечить условия отвода тепла. Для токов нагрузки более 5А следует использовать радиатор.
быть установлен. Для токов выше 100 А радиатор и вентилятор должны быть оборудованы для сильного охлаждения. Если реле SSR работает при высоких температурах (40 ° C ~ 80
° C) в течение длительного времени ток нагрузки может быть уменьшен в соответствии с максимальным выходным током и кривой температуры окружающей среды, предоставленной производителем для обеспечения нормальной работы, а ток нагрузки обычно регулируется в пределах 1/2 от
номинальное значение.

* Коэффициент снижения номинальных характеристик:

В таблице ниже показан рекомендуемый коэффициент снижения номинального выходного тока твердотельных реле, применяемых к различным нагрузкам при комнатной температуре (допустимая перегрузка и импульсный ток нагрузки).
считается).

Есть два способа использования коэффициента снижения номинальных характеристик:

1) Номинальное значение тока твердотельного реле может быть выбрано в соответствии с коэффициентом снижения номинальных характеристик для различных сред и различных типов нагрузки.Номинальный ток реле SSR равен значению продолжительного тока нагрузки, деленному на коэффициент снижения номинальных характеристик.

2) Если выбрано твердотельное реле и тип нагрузки
или изменения окружающей среды, ток нагрузки следует регулировать в зависимости от кривой нагрузки и коэффициента снижения мощности в определенных условиях. Настроенный ток, умноженный на коэффициент снижения мощности, должен быть ниже номинального значения твердотельного реле.

Кроме того, когда SSR используются в приложениях, требующих более частой работы, более длительного срока службы и более стабильной надежности, коэффициент снижения мощности необходимо дополнительно умножить на 0.6 на основании данных таблицы. Однако ток нагрузки не должен быть ниже минимального выходного тока твердотельного реле, в противном случае реле не включится или состояние выхода изменится.
быть ненормальным.

§9. Внимание при использовании или установке твердотельных реле

1) Фактические условия применения продукта должны полностью соответствовать требованиям к параметрам и характеристикам твердотельных реле.

2) SSR не следует использовать в приложениях с большим количеством компонентов с низким или высоким уровнем гармоник (например, несколько наборов нагрузок на выходе инвертора необходимо переключать отдельно).Если твердотельное реле используется в инверторе в качестве электронного переключателя, из-за высших гармоник твердотельные реле не смогут надежно переключаться, и RC-цепь внутри реле SSR будет взорвана из-за перегрева.

3) Реле SSR следует держать вдали от источников сильных электромагнитных помех и источников радиопомех, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу SSR, избегая потери управления.

4) За исключением твердотельного реле с номинальным током 1 ~ 5 А, которое может быть непосредственно установлено на печатной плате, другие твердотельные реле должны быть оборудованы соответствующими радиаторами.Термопаста должна быть приложена между опорной плитой SSR и радиатором, и ввинчивается плотно, чтобы сделать их близко друг к другу для оптимального отвода тепла. Или установите переключатель контроля температуры рядом с объединительной панелью реле SSR, и точка контроля температуры обычно устанавливается в диапазоне от 75 ° C до 80 ° C.

5) Когда входное напряжение входного управляющего сигнала слишком велико и превышает номинальный параметр SSR, входной резистор можно подключить последовательно к входной цепи, чтобы уменьшить превышение значения.Точно так же, когда входной ток слишком велик, шунтирующий резистор можно подключить параллельно входному порту.

6) Управляющий сигнал и источник питания нагрузки должны быть стабильными, а колебания не должны превышать 10%, в противном случае следует принять меры по регулированию напряжения.

7) При использовании твердотельного реле для управления первичной цепью трансформатора следует учитывать влияние переходного напряжения вторичной цепи на первичную цепь. Кроме того, поскольку ток асимметричен в обоих направлениях, трансформатор также может генерировать импульсные токи, вызванные насыщением.В этом случае осциллограф можно использовать для измерения пускового тока и напряжения, которые могут быть вызваны, чтобы можно было выбрать соответствующие SSR и меры защиты.

8) Выход твердотельного реле не полностью изолирован, когда мощность нагрузки подается на выходные клеммы, даже если твердотельное реле не работает, на выходных клеммах будет некоторый ток утечки, который должен это следует учитывать при использовании и проектировании схемы. Во время технического обслуживания обслуживающий персонал должен отключить источники питания перед проверкой выходной цепи.

9) Если твердотельное реле необходимо заменить из-за неисправности, рекомендуется использовать реле SSR той же модели или технических параметров, чтобы оно соответствовало исходной схеме применения и обеспечивало надежную работу системы.

§10. Внимание при тестировании твердотельных реле

1) Прежде чем приступить к тестированию, необходимо знать взаимосвязь между выходным током и температурой корпуса (температурой окружающей среды), чтобы избежать необратимого повреждения твердотельного реле из-за перегрузки, поскольку номинальный выходной ток будет падать, когда дело
повышается температура или нет радиатора.

2) При тестировании напряжения включения и выключения DC-SSR входное напряжение не может оставаться в состоянии между включением и выключением слишком долго, в противном случае возрастет потребляемая мощность выходной клеммы.
резко и перегорает выходные коммутационные компоненты.

3) Не увеличивайте произвольно скорость действия во время теста (обычно один период входного сигнала должен более чем в 5 раз превышать сумму времен включения / выключения), в противном случае реле SSR не будет работать из-за большого динамических потерь переключения, или даже компоненты переключения выхода будут выгорены.

4) Твердотельные реле не могут обеспечить полную изоляцию между выходными клеммами в выключенном состоянии, и там
будет определенный ток утечки на выходе. Когда выдерживаемое напряжение диэлектрика и сопротивление изоляции проверяются при более высоком напряжении, он подвержен поражению электрическим током, поэтому сопротивление изоляции или выдерживаемое напряжение не должны проверяться на выходных клеммах.

Сделайте эту схему драйвера твердотельного реле для микроконтроллера

Вот простая схема драйвера твердотельного реле (SSR), использующая транзистор.SSR аналогичен по работе традиционному электромагнитному реле с подвижными / физическими контактами. В нем используется оптический полупроводник, называемый оптопарой, для разделения входных и выходных сигналов; и переключающие элементы, такие как тиристор, симистор, диод и транзистор. Важной особенностью SSR является то, что в нем не используются переключающие контакты, поэтому нет проблем с физическим износом.

Схема и рабочая

Принципиальная схема драйвера SSR для микроконтроллера (MCU) представлена ​​на рис.1. Он состоит из двух диодов 1N4007 (D1 и D2), стабилитрона 5,6 В, SSR G3MB-202P (SSR1), транзистора 2N2222 (T1) и некоторых других компонентов.

Рис. 1: Принципиальная схема драйвера твердотельного реле

Схема может питаться от источника постоянного тока 5 В. Транзистор T1 и связанные с ним компоненты, резисторы R1 и R2, позволяют принимать управляющий сигнал постоянного тока от других схем, таких как микроконтроллеры. Коллектор T1 подключен к входу SSR1 для отвода тока от положительной шины, а его эмиттер подключен непосредственно к заземляющей шине.

Резистор R3 используется для ограничения рабочего тока светодиода LED1. Медленное срабатывание (медленное срабатывание) — важный компонент — для обеспечения полной безопасности добавлен предохранитель F1 на 2 А. Аналогичным образом диод D1 и стабилитрон ZD1 (опция) защищают оставшуюся цепь. Изображение SSR G3MB-202P, используемого в этой схеме, показано на рис. 2.

Рис. 2: Твердотельное реле G3MB-202P

Схема работы проста. Когда на входе MCU высокий уровень, скажем, 5 В, SSR1 активируется, и нагрузка, подключенная к разъему CON3, включается. Когда на входе MCU низкий уровень, скажем, 0 В, SSR1 отключается, и нагрузка отключается.

Строительство и испытания

Компоновка печатной платы SSR-переключателя постоянного тока в переменный для MCU показана на рис. 3, а расположение его компонентов — на рис. 4. Соберите схему на печатной плате. Подключите источник постоянного тока 5 В к разъему CON1, чтобы проверить цепь и / или управляющий сигнал от MCU к CON2.

Рис. 3: Схема печатной платы реального размера драйвера твердотельного реле 4: Компоновка компонентов печатной платы

Загрузите компоновку печатной платы и компонентов в формате PDF: нажмите здесь

После успешного построения проверьте схему, выполнив шаги, указанные ниже.

  1. Подайте питание 5 В постоянного тока на вход питания через CON1.
  2. Переведите цифровой мультиметр в режим непрерывности или зуммера и подключите его измерительные щупы к переключающему выходу CON3.
  3. Нажмите переключатель проверки S1, чтобы включить звук на мультиметре. Если звука не слышно, скорее всего, цепь не работает.

В противном случае подключите нагрузку переменного тока к CON3. Нагрузкой можно управлять, управляя входным сигналом от MCU на CON2.


T.K. Хариендран — основатель и промоутер TechNode Protolabz

.

Твердотельное реле DIY или Купить

видео описание

Твердотельное реле DIY или Купить
Слордмо: Множество недавних комментариев.так что мое мнение о китайском. ты получаешь то, за что платишь. Хлам. вот и все, покупайте либо американские, либо европейские названия. вы получите действительно номинальную деталь и, возможно, некоторые лучшие характеристики, поскольку она имеет встроенный демпфер (индуктор / колпачки) для подавления шума. и сертификаты безопасности тоже. Я бы построил свое собственное, вместо того, чтобы использовать это «неизвестное» дерьмо в горшке, просто говоря. что, если бы у него была деталь на 6 ампер. вы бы рискнули сжечь фабрику (что угодно), не потратив 40 на «настоящую»? Не забывайте, ЛЮБАЯ коммерческая единица ДОЛЖНА иметь подходящий радиатор.при использовании при «тяжелых» нагрузках. просто говорю.
Дата: 2020-09-05

Комментарии и обзоры: 9

Jeff
Ну, я купил твердотельное реле на 8, 40A, но в реальной жизни они могут делать только 12A! Это если они такие же, как у вас. Мне нужно будет разобрать один и разобрать детали. Я не могу рисковать пожаром!
Я должен знать, с чем я работаю. Возможно, я смогу обойти проблему и использовать 2 твердотельных реле для параллельной обработки тока. Но, как я уже сказал; Мне придется разорвать один на части, прежде чем подавать питание на реле.

Leon
9: 54 Может ли это также случиться с товарным продуктом, когда вы устанавливаете его на охлаждающую пластину?
Btw. В таком приложении заявлено, что компонент принимает 40А, тогда как он может принимать только 16А, это большое преступление. Это опасность для жизни людей. Просто упомяну, что SSR — это е. грамм. использование в самолетах. Я надеюсь, что Airbus, Boeing, Douglas и все остальные не купят свои запчасти в Китае.

Robert
Если вы вытаскиваете 40A на ПОКУПКУ, разве вы не рискуете жизнью и здоровьем с сетью? По крайней мере, DYI, о котором вы знаете, не поднимется выше 12А.
Я надеялся на реле постоянного тока, просто чтобы посмотреть, как я могу сделать 4-позиционный твердотельный переключатель на 30 А.

Lay
Здравствуйте,
Как известно, механическое реле обеспечивает 3 подключения. Com / NO / NC.
Есть ли способ сделать собственное твердотельное реле с 3 подключениями?
Я не электронщик, так что помогите мне.

Дебора
Отличная работа. Что бы вы порекомендовали в качестве наиболее актуального, чтобы использовать SSR на 40 А с хорошим охлаждением (радиатор и вентилятор? Я использую его на 23 А, и у меня еще не было ни одного отказа, но лед тонкий

Энтони
перестаньте использовать фразу так называемый уже. Это фраза на английском языке, которая обозначает скептицизм.Похоже, вы хотите переименовать каждый попадающийся электронный компонент.

Ney
Извините, но вы не можете сказать, что твердотельное реле обеспечивает гальваническую развязку, просто проверяя непрерывность с вашим измерителем. Вам понадобится хотя бы мегометр, чтобы это проверить.

Златко
Разве ток в цепи с резистором 1000 Ом не равен 0. 024 А, если пренебречь сопротивлением реле, то потеря мощности составит 0. 035 Вт. Просто говорю

Guillaume
Есть довольно много видео тех фальшивых китайских SSR вокруг, которые взорвались дымом.Мне еще предстоит интегрировать свой в проект, так как я им не доверяю

Автоматический выключатель переменного тока (кондиционер)

Это руководство посвящено взаимодействию SSR (твердотельного реле) с arduino uno. Автокондиционер на выключателе выполнен в виде поделок. Начнем с того, что такое SSR? SSR означает твердотельное реле. В чем разница между обычным реле и ssr? Обычные реле — это механические реле, тогда как ssr не является механическим. SSR использует механизм оптоизоляции для переключения нагрузок большой мощности.Подобно механическим реле, ssr обеспечивает гальваническую развязку между двумя цепями, а оптоизолятор (оптрон) действует как переключатель между двумя цепями. SSR имеет ряд преимуществ перед механическими реле. Их можно включить с гораздо более низким постоянным напряжением и током. SSR может быть включен с минимальным напряжением 3 В постоянного тока. SSR может управлять гораздо более мощными нагрузками, чем механические реле. Скорость переключения сср намного больше механической. Поскольку у них нет механической части в ssr, они не производят звука во время переключения.
SSR предлагаются многими компаниями. Некоторые ведущие компании — это Broadcom, Crydom, IXYS, Omron, Panasonic, Phoenix Contact, Scneider Electric, TE Connectivity, Teledyne, Vishay. Я собираюсь использовать Crydomssr в проекте ниже.

Автоматическое включение / выключение переменного тока при температуре

Я собираюсь измерить температуру в комнате и в зависимости от температуры буду включать или выключать кондиционер. Однопроводной датчик температуры DHT22 соединен с Arduino для измерения температуры в помещении.

DHT22 — это базовый недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостной датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха. Он выводит цифровой сигнал на вывод данных. Он прост в использовании, но требует аккуратного выбора времени для сбора данных. Единственным реальным недостатком этого датчика является то, что вы можете получать от него новые данные только каждые 2 секунды. DHT22 — это повышение до DHT11. DHT22 имеет больший диапазон температуры и влажности, а также более точен, чем dht11.

Твердотельное реле с Arduino — Принципиальная схема проекта

Схема

Project проста: цифровой вывод DHT22 соединяется с цифровым выводом №2 Arduino.Между dht22 vcc и выводом данных вставьте подтягивающий резистор 10 кОм. Заземлите контакт заземления dht22. Я запитал dht22 с выходом Arduino +5 В. Для SSR (твердотельного реле) я использовал цифровой контакт №7. Подключите вход + положительный конец ssr непосредственно к контакту № 7 Arduino. Заземлите другой контакт. Вставьте резистор на 10 кОм между входами SSR. Этот резистор заставит штифт ssr не плавать. К другим концам сср подключают сетевую линию электричества.
Принципиальная схема проекта приведена справа.Arduino питается от внешнего источника питания +12 В.

Crydom SSR (твердотельное реле) с подключением к arduino и датчику температуры dht22

ТТР с микроконтроллером и транзистором

У меня работала верхняя конфигурация. Запуск ssr напрямую с цифровых контактов Arduino. Crydom ssr, показанный на рисунке выше, который я использовал, требует от 3 до 32 вольт постоянного тока для включения другой цепи.К выходу вы можете подключить максимальную нагрузку 240 вольт переменного тока и до 40 ампер тока. Crydom ssr хороши, и я использовал их во многих своих проектах. Я даже купил использованные SSR на eBay и использовал их в своих проектах, и я никогда не получал жалоб.
Некоторые люди сказали, что эта конфигурация у них не работает. Я думаю, это может быть связано с требуемым входным напряжением постоянного тока. Возможно, твердотельные реле, которые они используют, требуют большего напряжения и тока на входе. Поэтому я рекомендую использовать транзистор для включения ssr вместо прямого включения ssr с помощью вывода gpio (универсальный ввод / вывод) микроконтроллера.Конфигурация транзистора показана слева. Транзистор NPN используется для включения ssr с напряжением +12 вольт.

База транзистора управляется микроконтроллером. Я рекомендую использовать эту конфигурацию, поскольку она гарантирует, что напряжение не упадет ниже 3 В. Они также являются альтернативой SSR, и с их помощью мы можем управлять нагрузками высокой мощности. Я написал по нему хороший учебник.

Переходим к части кода. Сначала я включил в код библиотеку датчиков температуры dht.Библиотека действительна для датчиков температуры DHT11, DHT21 и DHT22, что означает, что мы можем использовать три датчика с одной и той же библиотекой.