Содержание

Твердотельное реле: схема, принцип работы, подключение

Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее.

Оглавление:

  1. Твердотельное реле – принцип работы
  2. Преимущества и сфера использования твердотельного реле
  3. Разновидности твердотельных реле
  4. Выбор и покупка твердотельного реле
  5. Особенности подключения твердотельного реле

Твердотельное реле – принцип работы

Твердотельное реле – это устройство, обеспечивающее контакт между низковольтными и высоковольтными электрическими цепями.

Рассматривая структуру данного прибора, большинство моделей схожи между собой, имеют незначительные отличия, которые никак не влияют на принцип их работы.

Структура твердотельного реле включает наличие:

  • входа,
  • оптической развязки,
  • триггерной цепи,
  • цепи переключателя,
  • цепи защиты.

Входом является первичная цепь, которая характеризуется наличием резистора на постоянном изоляторе, который имеет последовательное подключение. Основная функция цепи входа состоит в принятии сигнала и передаче команды устройству твердотельного реле, которое коммутирует нагрузку.

В качестве изоляции входной и выходной сети с переменным током используется устройство оптической развязки. От типа данного компонента, зависит вид реле и его принцип работы.

Для обработки входного сигнала и переключения выхода используется конструкция триггерной цепи. Она выступает, как отдельный элемент, а в некоторых моделях входит в состав оптической развязки.

Чтобы подать силу напряжения на нагрузку используется цепь переключающего типа, которая включает транзистор, кремниевый диод и симистор.

Чтобы защитить твердотельное реле от сбоев в работе или возникновения ошибок, используется отдельная защитная цепь. Это устройство бывает двух видов: внутреннего и внешнего.

Твердотельное реле схема состоит из:

  • системы контроля,
  • устройства твердотельного реле,
  • двигателя, насоса, сварочного аппарата, трансформатора или нагревателя.

Чтобы коммутировать индуктивную нагрузку с помощью твердотельного реле следует увеличить запас тока в 6-8 раз.

Принцип работы твердотельного реле состоит в замыкании или размыкании контактов, которые передают напряжение непосредственно на реле. Чтобы привести в действие контакты необходимо наличие активатора. Его роль в твердотельном реле выполняет полупроводник или твердотельный прибор. В устройствах которые работают при переменном токе это тиристор или симистор, а для приборов с постоянным током – транзистор.

Прибор, который характеризуется наличием ключевого транзистора, является твердотельным реле. Это, например, датчик движения или света, который с помощью транзистора осуществляет передачу напряжения.

Между напряжением в катушке и силовых контактах появляется действие гальванической развязки, которое исчезает в следствие наличия оптической цепи.

Преимущества и сфера использования твердотельного реле

Твердотельное реле часто заменяет обычные контактеры из-за большого количества преимуществ перед ними. Рассмотрим основные достоинства твердотельного реле:

1. Небольшое потребление энергии – из-за отсутствия электромагнитного разнесения, электромагнитное реле потребляет много электроэнергии, так как в твердотельном реле используется полупроводник, количество электроэнергии для его работы меньше на 90%.

2. Твердотельное реле малогабаритное устройство, это качество позволяет его легко транспортировать и устанавливать.

3. Данное устройство характеризуется высоким уровнем быстродействия и не требует ожидания для запуска.

4. Низкая шумопроизводительность – еще одно преимущество твердотельного реле перед контактерами.

5. Такие приборы отличаются более длительным сроком эксплуатации и не требуют дополнительного технического обслуживания.

6. Имеют большую сферу использования и подходят для разных приборов.

7. Твердотельное реле позволяет включать цепь не допуская помех электромагнитного характера.

8. Высокий уровень быстродействия позволяет избежать дребезга контактов во время работы устройства.

9. Твердотельное реле позволяет осуществить более миллиарда срабатываний.

10. Наличие надежной изоляции между цепями входа и коммутации повышает производительность прибора.

11. Реле отличается наличием компактной герметичной конструкции и стойкой вибрацией перед ударами.

Сфера использования твердотельного реле достаточно широкая. Их используют в том случае, если возникает необходимость в коммутации индуктивной нагрузки. Рассмотрим основные области применения данного устройства:

  • система, в которой производится регулировка температуры при помощи тэна;
  • чтобы поддержать постоянную температуру в технологическом процессе;
  • для коммутирования цепи управления;
  • при выполнении замены пускателей бесконтактного реверсного типа;
  • управление электрическими двигателями;
  • контроль нагрева, трансформаторов и других технических приборов;
  • регулирование уровня освещения.

Разновидности твердотельных реле

Есть несколько разновидностей твердотельного реле, которые отличаются особенностями контролирующего и коммутируемого напряжения:

1. Твердотельные реле постоянного тока – используется при действии постоянного электричества в диапазоне от 3 до 32-х Вт. Характеризуется высокими удельными характеристиками, светодиодной индикацией, высокой надежностью. Большинство моделей имеют широкий диапазон рабочих температур от -30 до +70 градусов.

2. Твердотельные реле переменного тока отличается низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шума во время работы, низким потреблением электроэнергии и высокой скоростью работы. Рабочий интервал составляет 90-250 Вт.

3. Твердотельные реле с ручным управление, позволяют настраивать тип работы.

В соотношении с типом нагрузки выделяют:

  • однофазное твердотельное реле,
  • трехфазное твердотельное реле.

Однофазное реле позволяет коммутировать электричество в диапазоне 10-120 А, или в диапазоне 100-500 А. Фазовое управление осуществляется при помощи аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле применяют для коммутации тока сразу на трех фазах одновременно. Они имеют рабочий интервал от 10 до 120 А. Среди трехфазных реле выделяют устройства реверсивного типа, которые отличаются маркировкой и бесконтактной коммукацией. Их функция состоит в надежной коммутации каждой цепи отдельно. Специальные устройства способны надежно защищать реле от ложных включений.

Они используются во время запуска и работы асинхронного двигателя, который производит их реверс. При выборе данного устройства необходимо соблюдать большой запас мощности тока, который безопасно и эффективно эксплуатирует устройство.

Чтобы избежать возникновения перенапряжений при использовании реле, следует обязательно приобрести варистор или предохранитель быстрого действия.

Трехфазные реле отличаются более длительным сроком эксплуатации, чем однофазные. Коммукация происходит в следствие перехода тока через ноль и светодиодную индикацию.

В соотношении с методом коммукации выделяют:

  • устройства, выполняющие нагрузки емкостного типа, редуктивного типа, слабой индукции;
  • реле со случайным или мгновенным включением, используются в том случае, когда требуется мгновенное срабатывание;
  • реле с наличием фазового управления, позволяют производить настройку нагревательных элементов, ламп накаливания.

В соотношении с конструкцией твердотельные реле бывают:

  • монтируемые на Д И Н рейки,
  • универсальные, устанавливаемые на планки переходного типа.

Выбор и покупка твердотельного реле

Чтобы купить твердотельное реле, следует обратиться в специализированный магазин электроники, в котором опытные специалисты помогут подобрать устройство, в соотношении с необходимой мощностью.

Твердотельное реле цена определяется такими характеристиками:

  • тип устройства,
  • наличие крепежных элементов,
  • материал, из которого изготовлен корпус,
  • мгновенное или постепенное включение,
  • наличие дополнительных функций,
  • производитель,
  • мощность,
  • потребление электроэнергии,
  • габариты прибора.

Во время покупки твердотельного реле, следует учесть один очень важный момент. Данные устройства должны работать с запасом мощности, который превышает мощность устройства в несколько раз. Если не придерживаться этого правила, при небольшом повышении мощности, прибор мгновенно выйдет из строя.

Рекомендуется использование специальных предохранителей, которые помогут избежать поломки реле.

Есть несколько разновидностей предохранителей:

  • g R – используются во широком диапазоне мощностей, отличаются быстрым действием;
  • g S – используются во всем диапазоне тока, защищаю элементы полупроводников от повышенных нагрузок электросети;
  • a R – защищают элементы полупроводникового типа от возникновения коротких замыканий.

Такие устройства имеют достаточно высокую стоимость, которая приравнивается к стоимости самого реле, но они обеспечивают высокоэффективную защиту устройства от поломки.

Существуют другие предохранители, которые относятся к классу В, С и D. Они отличаются меньшим спектром защиты и более дешевой стоимостью.

Во время эксплуатации твердотельного реле, следует учесть, что данный прибор очень быстро нагревается. Если корпус устройства очень сильно нагрелся, то оно не способно коммутировать ток в обычном режиме, количество тока очень сильно снижается. Если температура нагрева достигнет 65 градусов, то прибор сгорит.

Поэтому во время использования реле обязательно требуется установка охлаждающего радиатора. И запас тока должен быть в три, четыре раза выше. Если производится регулировка двигателей асинхронного типа, то запас тока увеличивается в восемь-десять раз.

Особенности подключения твердотельного реле

Рекомендации по самостоятельному подключению твердотельного реле:

1. Соединения не требуют использования пайки, а осуществляются винтовым способом.

2. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать попадания в него пыли или элементов металлического происхождения.

3. Не разрешается прилагать недопустимые внешние воздействия на корпус устройства.

4. Не размещайте твердотельное реле рядом с легко воспламеняющимися предметами, а также не прикасайтесь к прибору, в то время когда он работает, чтобы избежать получения ожогов.

5. Перед включением реле следует убедиться в правильной коммутации соединений.

6. В случае нагрева корпусы выше 60 градусов, рекомендуется установка реле на радиатор охлаждения.

7. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать возникновения короткого замыкания на выходе.

 

Твердотельное реле: схема, принцип работы, подключение

Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее.

Оглавление:

  1. Твердотельное реле – принцип работы
  2. Преимущества и сфера использования твердотельного реле
  3. Разновидности твердотельных реле
  4. Выбор и покупка твердотельного реле
  5. Особенности подключения твердотельного реле

Твердотельное реле – принцип работы

Твердотельное реле – это устройство, обеспечивающее контакт между низковольтными и высоковольтными электрическими цепями.

Рассматривая структуру данного прибора, большинство моделей схожи между собой, имеют незначительные отличия, которые никак не влияют на принцип их работы.

Структура твердотельного реле включает наличие:

  • входа,
  • оптической развязки,
  • триггерной цепи,
  • цепи переключателя,
  • цепи защиты.

Входом является первичная цепь, которая характеризуется наличием резистора на постоянном изоляторе, который имеет последовательное подключение. Основная функция цепи входа состоит в принятии сигнала и передаче команды устройству твердотельного реле, которое коммутирует нагрузку.

В качестве изоляции входной и выходной сети с переменным током используется устройство оптической развязки. От типа данного компонента, зависит вид реле и его принцип работы.

Для обработки входного сигнала и переключения выхода используется конструкция триггерной цепи. Она выступает, как отдельный элемент, а в некоторых моделях входит в состав оптической развязки.

Чтобы подать силу напряжения на нагрузку используется цепь переключающего типа, которая включает транзистор, кремниевый диод и симистор.

Чтобы защитить твердотельное реле от сбоев в работе или возникновения ошибок, используется отдельная защитная цепь. Это устройство бывает двух видов: внутреннего и внешнего.

Твердотельное реле схема состоит из:

  • системы контроля,
  • устройства твердотельного реле,
  • двигателя, насоса, сварочного аппарата, трансформатора или нагревателя.

Чтобы коммутировать индуктивную нагрузку с помощью твердотельного реле следует увеличить запас тока в 6-8 раз.

Принцип работы твердотельного реле состоит в замыкании или размыкании контактов, которые передают напряжение непосредственно на реле. Чтобы привести в действие контакты необходимо наличие активатора. Его роль в твердотельном реле выполняет полупроводник или твердотельный прибор. В устройствах которые работают при переменном токе это тиристор или симистор, а для приборов с постоянным током – транзистор.

Прибор, который характеризуется наличием ключевого транзистора, является твердотельным реле. Это, например, датчик движения или света, который с помощью транзистора осуществляет передачу напряжения.

Между напряжением в катушке и силовых контактах появляется действие гальванической развязки, которое исчезает в следствие наличия оптической цепи.

Преимущества и сфера использования твердотельного реле

Твердотельное реле часто заменяет обычные контактеры из-за большого количества преимуществ перед ними. Рассмотрим основные достоинства твердотельного реле:

1. Небольшое потребление энергии – из-за отсутствия электромагнитного разнесения, электромагнитное реле потребляет много электроэнергии, так как в твердотельном реле используется полупроводник, количество электроэнергии для его работы меньше на 90%.

2. Твердотельное реле малогабаритное устройство, это качество позволяет его легко транспортировать и устанавливать.

3. Данное устройство характеризуется высоким уровнем быстродействия и не требует ожидания для запуска.

4. Низкая шумопроизводительность – еще одно преимущество твердотельного реле перед контактерами.

5. Такие приборы отличаются более длительным сроком эксплуатации и не требуют дополнительного технического обслуживания.

6. Имеют большую сферу использования и подходят для разных приборов.

7. Твердотельное реле позволяет включать цепь не допуская помех электромагнитного характера.

8. Высокий уровень быстродействия позволяет избежать дребезга контактов во время работы устройства.

9. Твердотельное реле позволяет осуществить более миллиарда срабатываний.

10. Наличие надежной изоляции между цепями входа и коммутации повышает производительность прибора.

11. Реле отличается наличием компактной герметичной конструкции и стойкой вибрацией перед ударами.

Сфера использования твердотельного реле достаточно широкая. Их используют в том случае, если возникает необходимость в коммутации индуктивной нагрузки. Рассмотрим основные области применения данного устройства:

  • система, в которой производится регулировка температуры при помощи тэна;
  • чтобы поддержать постоянную температуру в технологическом процессе;
  • для коммутирования цепи управления;
  • при выполнении замены пускателей бесконтактного реверсного типа;
  • управление электрическими двигателями;
  • контроль нагрева, трансформаторов и других технических приборов;
  • регулирование уровня освещения.

Разновидности твердотельных реле

Есть несколько разновидностей твердотельного реле, которые отличаются особенностями контролирующего и коммутируемого напряжения:

1. Твердотельные реле постоянного тока – используется при действии постоянного электричества в диапазоне от 3 до 32-х Вт. Характеризуется высокими удельными характеристиками, светодиодной индикацией, высокой надежностью. Большинство моделей имеют широкий диапазон рабочих температур от -30 до +70 градусов.

2. Твердотельные реле переменного тока отличается низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шума во время работы, низким потреблением электроэнергии и высокой скоростью работы. Рабочий интервал составляет 90-250 Вт.

3. Твердотельные реле с ручным управление, позволяют настраивать тип работы.

В соотношении с типом нагрузки выделяют:

  • однофазное твердотельное реле,
  • трехфазное твердотельное реле.

Однофазное реле позволяет коммутировать электричество в диапазоне 10-120 А, или в диапазоне 100-500 А. Фазовое управление осуществляется при помощи аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле применяют для коммутации тока сразу на трех фазах одновременно. Они имеют рабочий интервал от 10 до 120 А. Среди трехфазных реле выделяют устройства реверсивного типа, которые отличаются маркировкой и бесконтактной коммукацией. Их функция состоит в надежной коммутации каждой цепи отдельно. Специальные устройства способны надежно защищать реле от ложных включений.

Они используются во время запуска и работы асинхронного двигателя, который производит их реверс. При выборе данного устройства необходимо соблюдать большой запас мощности тока, который безопасно и эффективно эксплуатирует устройство.

Чтобы избежать возникновения перенапряжений при использовании реле, следует обязательно приобрести варистор или предохранитель быстрого действия.

Трехфазные реле отличаются более длительным сроком эксплуатации, чем однофазные. Коммукация происходит в следствие перехода тока через ноль и светодиодную индикацию.

В соотношении с методом коммукации выделяют:

  • устройства, выполняющие нагрузки емкостного типа, редуктивного типа, слабой индукции;
  • реле со случайным или мгновенным включением, используются в том случае, когда требуется мгновенное срабатывание;
  • реле с наличием фазового управления, позволяют производить настройку нагревательных элементов, ламп накаливания.

В соотношении с конструкцией твердотельные реле бывают:

  • монтируемые на Д И Н рейки,
  • универсальные, устанавливаемые на планки переходного типа.

Выбор и покупка твердотельного реле

Чтобы купить твердотельное реле, следует обратиться в специализированный магазин электроники, в котором опытные специалисты помогут подобрать устройство, в соотношении с необходимой мощностью.

Твердотельное реле цена определяется такими характеристиками:

  • тип устройства,
  • наличие крепежных элементов,
  • материал, из которого изготовлен корпус,
  • мгновенное или постепенное включение,
  • наличие дополнительных функций,
  • производитель,
  • мощность,
  • потребление электроэнергии,
  • габариты прибора.

Во время покупки твердотельного реле, следует учесть один очень важный момент. Данные устройства должны работать с запасом мощности, который превышает мощность устройства в несколько раз. Если не придерживаться этого правила, при небольшом повышении мощности, прибор мгновенно выйдет из строя.

Рекомендуется использование специальных предохранителей, которые помогут избежать поломки реле.

Есть несколько разновидностей предохранителей:

  • g R – используются во широком диапазоне мощностей, отличаются быстрым действием;
  • g S – используются во всем диапазоне тока, защищаю элементы полупроводников от повышенных нагрузок электросети;
  • a R – защищают элементы полупроводникового типа от возникновения коротких замыканий.

Такие устройства имеют достаточно высокую стоимость, которая приравнивается к стоимости самого реле, но они обеспечивают высокоэффективную защиту устройства от поломки.

Существуют другие предохранители, которые относятся к классу В, С и D. Они отличаются меньшим спектром защиты и более дешевой стоимостью.

Во время эксплуатации твердотельного реле, следует учесть, что данный прибор очень быстро нагревается. Если корпус устройства очень сильно нагрелся, то оно не способно коммутировать ток в обычном режиме, количество тока очень сильно снижается. Если температура нагрева достигнет 65 градусов, то прибор сгорит.

Поэтому во время использования реле обязательно требуется установка охлаждающего радиатора. И запас тока должен быть в три, четыре раза выше. Если производится регулировка двигателей асинхронного типа, то запас тока увеличивается в восемь-десять раз.

Особенности подключения твердотельного реле

Рекомендации по самостоятельному подключению твердотельного реле:

1. Соединения не требуют использования пайки, а осуществляются винтовым способом.

2. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать попадания в него пыли или элементов металлического происхождения.

3. Не разрешается прилагать недопустимые внешние воздействия на корпус устройства.

4. Не размещайте твердотельное реле рядом с легко воспламеняющимися предметами, а также не прикасайтесь к прибору, в то время когда он работает, чтобы избежать получения ожогов.

5. Перед включением реле следует убедиться в правильной коммутации соединений.

6. В случае нагрева корпусы выше 60 градусов, рекомендуется установка реле на радиатор охлаждения.

7. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать возникновения короткого замыкания на выходе.

 

Твердотельное реле: схема, принцип работы, подключение

Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее.

Оглавление:

  1. Твердотельное реле – принцип работы
  2. Преимущества и сфера использования твердотельного реле
  3. Разновидности твердотельных реле
  4. Выбор и покупка твердотельного реле
  5. Особенности подключения твердотельного реле

Твердотельное реле – принцип работы

Твердотельное реле – это устройство, обеспечивающее контакт между низковольтными и высоковольтными электрическими цепями.

Рассматривая структуру данного прибора, большинство моделей схожи между собой, имеют незначительные отличия, которые никак не влияют на принцип их работы.

Структура твердотельного реле включает наличие:

  • входа,
  • оптической развязки,
  • триггерной цепи,
  • цепи переключателя,
  • цепи защиты.

Входом является первичная цепь, которая характеризуется наличием резистора на постоянном изоляторе, который имеет последовательное подключение. Основная функция цепи входа состоит в принятии сигнала и передаче команды устройству твердотельного реле, которое коммутирует нагрузку.

В качестве изоляции входной и выходной сети с переменным током используется устройство оптической развязки. От типа данного компонента, зависит вид реле и его принцип работы.

Для обработки входного сигнала и переключения выхода используется конструкция триггерной цепи. Она выступает, как отдельный элемент, а в некоторых моделях входит в состав оптической развязки.

Чтобы подать силу напряжения на нагрузку используется цепь переключающего типа, которая включает транзистор, кремниевый диод и симистор.

Чтобы защитить твердотельное реле от сбоев в работе или возникновения ошибок, используется отдельная защитная цепь. Это устройство бывает двух видов: внутреннего и внешнего.

Твердотельное реле схема состоит из:

  • системы контроля,
  • устройства твердотельного реле,
  • двигателя, насоса, сварочного аппарата, трансформатора или нагревателя.

Чтобы коммутировать индуктивную нагрузку с помощью твердотельного реле следует увеличить запас тока в 6-8 раз.

Принцип работы твердотельного реле состоит в замыкании или размыкании контактов, которые передают напряжение непосредственно на реле. Чтобы привести в действие контакты необходимо наличие активатора. Его роль в твердотельном реле выполняет полупроводник или твердотельный прибор. В устройствах которые работают при переменном токе это тиристор или симистор, а для приборов с постоянным током – транзистор.

Прибор, который характеризуется наличием ключевого транзистора, является твердотельным реле. Это, например, датчик движения или света, который с помощью транзистора осуществляет передачу напряжения.

Между напряжением в катушке и силовых контактах появляется действие гальванической развязки, которое исчезает в следствие наличия оптической цепи.

Преимущества и сфера использования твердотельного реле

Твердотельное реле часто заменяет обычные контактеры из-за большого количества преимуществ перед ними. Рассмотрим основные достоинства твердотельного реле:

1. Небольшое потребление энергии – из-за отсутствия электромагнитного разнесения, электромагнитное реле потребляет много электроэнергии, так как в твердотельном реле используется полупроводник, количество электроэнергии для его работы меньше на 90%.

2. Твердотельное реле малогабаритное устройство, это качество позволяет его легко транспортировать и устанавливать.

3. Данное устройство характеризуется высоким уровнем быстродействия и не требует ожидания для запуска.

4. Низкая шумопроизводительность – еще одно преимущество твердотельного реле перед контактерами.

5. Такие приборы отличаются более длительным сроком эксплуатации и не требуют дополнительного технического обслуживания.

6. Имеют большую сферу использования и подходят для разных приборов.

7. Твердотельное реле позволяет включать цепь не допуская помех электромагнитного характера.

8. Высокий уровень быстродействия позволяет избежать дребезга контактов во время работы устройства.

9. Твердотельное реле позволяет осуществить более миллиарда срабатываний.

10. Наличие надежной изоляции между цепями входа и коммутации повышает производительность прибора.

11. Реле отличается наличием компактной герметичной конструкции и стойкой вибрацией перед ударами.

Сфера использования твердотельного реле достаточно широкая. Их используют в том случае, если возникает необходимость в коммутации индуктивной нагрузки. Рассмотрим основные области применения данного устройства:

  • система, в которой производится регулировка температуры при помощи тэна;
  • чтобы поддержать постоянную температуру в технологическом процессе;
  • для коммутирования цепи управления;
  • при выполнении замены пускателей бесконтактного реверсного типа;
  • управление электрическими двигателями;
  • контроль нагрева, трансформаторов и других технических приборов;
  • регулирование уровня освещения.

Разновидности твердотельных реле

Есть несколько разновидностей твердотельного реле, которые отличаются особенностями контролирующего и коммутируемого напряжения:

1. Твердотельные реле постоянного тока – используется при действии постоянного электричества в диапазоне от 3 до 32-х Вт. Характеризуется высокими удельными характеристиками, светодиодной индикацией, высокой надежностью. Большинство моделей имеют широкий диапазон рабочих температур от -30 до +70 градусов.

2. Твердотельные реле переменного тока отличается низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шума во время работы, низким потреблением электроэнергии и высокой скоростью работы. Рабочий интервал составляет 90-250 Вт.

3. Твердотельные реле с ручным управление, позволяют настраивать тип работы.

В соотношении с типом нагрузки выделяют:

  • однофазное твердотельное реле,
  • трехфазное твердотельное реле.

Однофазное реле позволяет коммутировать электричество в диапазоне 10-120 А, или в диапазоне 100-500 А. Фазовое управление осуществляется при помощи аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле применяют для коммутации тока сразу на трех фазах одновременно. Они имеют рабочий интервал от 10 до 120 А. Среди трехфазных реле выделяют устройства реверсивного типа, которые отличаются маркировкой и бесконтактной коммукацией. Их функция состоит в надежной коммутации каждой цепи отдельно. Специальные устройства способны надежно защищать реле от ложных включений.

Они используются во время запуска и работы асинхронного двигателя, который производит их реверс. При выборе данного устройства необходимо соблюдать большой запас мощности тока, который безопасно и эффективно эксплуатирует устройство.

Чтобы избежать возникновения перенапряжений при использовании реле, следует обязательно приобрести варистор или предохранитель быстрого действия.

Трехфазные реле отличаются более длительным сроком эксплуатации, чем однофазные. Коммукация происходит в следствие перехода тока через ноль и светодиодную индикацию.

В соотношении с методом коммукации выделяют:

  • устройства, выполняющие нагрузки емкостного типа, редуктивного типа, слабой индукции;
  • реле со случайным или мгновенным включением, используются в том случае, когда требуется мгновенное срабатывание;
  • реле с наличием фазового управления, позволяют производить настройку нагревательных элементов, ламп накаливания.

В соотношении с конструкцией твердотельные реле бывают:

  • монтируемые на Д И Н рейки,
  • универсальные, устанавливаемые на планки переходного типа.

Выбор и покупка твердотельного реле

Чтобы купить твердотельное реле, следует обратиться в специализированный магазин электроники, в котором опытные специалисты помогут подобрать устройство, в соотношении с необходимой мощностью.

Твердотельное реле цена определяется такими характеристиками:

  • тип устройства,
  • наличие крепежных элементов,
  • материал, из которого изготовлен корпус,
  • мгновенное или постепенное включение,
  • наличие дополнительных функций,
  • производитель,
  • мощность,
  • потребление электроэнергии,
  • габариты прибора.

Во время покупки твердотельного реле, следует учесть один очень важный момент. Данные устройства должны работать с запасом мощности, который превышает мощность устройства в несколько раз. Если не придерживаться этого правила, при небольшом повышении мощности, прибор мгновенно выйдет из строя.

Рекомендуется использование специальных предохранителей, которые помогут избежать поломки реле.

Есть несколько разновидностей предохранителей:

  • g R – используются во широком диапазоне мощностей, отличаются быстрым действием;
  • g S – используются во всем диапазоне тока, защищаю элементы полупроводников от повышенных нагрузок электросети;
  • a R – защищают элементы полупроводникового типа от возникновения коротких замыканий.

Такие устройства имеют достаточно высокую стоимость, которая приравнивается к стоимости самого реле, но они обеспечивают высокоэффективную защиту устройства от поломки.

Существуют другие предохранители, которые относятся к классу В, С и D. Они отличаются меньшим спектром защиты и более дешевой стоимостью.

Во время эксплуатации твердотельного реле, следует учесть, что данный прибор очень быстро нагревается. Если корпус устройства очень сильно нагрелся, то оно не способно коммутировать ток в обычном режиме, количество тока очень сильно снижается. Если температура нагрева достигнет 65 градусов, то прибор сгорит.

Поэтому во время использования реле обязательно требуется установка охлаждающего радиатора. И запас тока должен быть в три, четыре раза выше. Если производится регулировка двигателей асинхронного типа, то запас тока увеличивается в восемь-десять раз.

Особенности подключения твердотельного реле

Рекомендации по самостоятельному подключению твердотельного реле:

1. Соединения не требуют использования пайки, а осуществляются винтовым способом.

2. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать попадания в него пыли или элементов металлического происхождения.

3. Не разрешается прилагать недопустимые внешние воздействия на корпус устройства.

4. Не размещайте твердотельное реле рядом с легко воспламеняющимися предметами, а также не прикасайтесь к прибору, в то время когда он работает, чтобы избежать получения ожогов.

5. Перед включением реле следует убедиться в правильной коммутации соединений.

6. В случае нагрева корпусы выше 60 градусов, рекомендуется установка реле на радиатор охлаждения.

7. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать возникновения короткого замыкания на выходе.

 

Схема подключения реле к Arduino

Реле Arduino предназначено для подключения приборов, использующих для работы большие токи и напряжения. Подключить к плате мощный насос или даже обычную 220-вольтную лампочку без реле не получится, так как она не рассчитана на такую нагрузку. По этой причине схема подключения реле к Arduino встречается во многих проектах где есть высоковольтные потребители.

Принцип работы

Реле являются своеобразными шлюзами, позволяющими соединять вместе 2, а то и более, электрические цепи. Обычные речные шлюзы служат для соединения водных каналов, находящихся на разной высоте. Подключение реле к Arduino же даёт возможность в необходимый момент включить или выключить подключённое к нему устройство. От самого Arduino требуется лишь подача сигнала — все остальные действия, необходимые для замыкания или размыкания цепи, будут выполнены специальными внутренними механизмами реле. По своему предназначению реле Arduino чём-то напоминает дистанционный пульт, так как он тоже позволяет выполнять необходимые действия, используя при этом слабые сигналы.

В зависимости от конструктивных особенностей реле делятся на два вида: электромеханические и твердотельные. Для включения первых используется электромагнит, вторые же приводятся в действия специальными полупроводниками.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле — устройство, позволяющее в необходимый момент замыкать и размыкать электрическую цепь. Подобное реле, помимо якоря, включает в свой состав электромагнит, который представляет собой провод, намотанный на ферромагнитную катушку. Якорь представляет собой магнитную платину. Некоторые разновидности данного реле дополнительно оснащаются конденсаторами и резисторами.

Подключение реле к Arduino невозможно без электромагнитной силы. В спокойном состоянии якорь удерживается пружинной. Замыкание либо размыкание цепи происходит после подачи электрического сигнала, который заставляет магнит оттянуть якорь от пружины. После отключения напряжения магнитная пластина принимает исходное положение. Напряжение на реле обычно подаётся датчиками, электрическими микросхемами или другими устройствами, способными вырабатывать малый ток или напряжение.

Среди достоинств таких реле следует выделить не только их низкие цены, но и коммутацию большой нагрузки при относительно малых размерах устройства. Кроме этого, данный тип реле практически не нагреваешься во время работы. Если говорить о недостатках, то стоит упомянуть низкую скорость срабатывания и наличие помех.

Твердотельные реле

Твердотельный тип реле является отличной альтернативой электромагнитной вариации. Такие устройства являются полупроводниковыми устройствами, при производстве которых используется специальная гибридная технология. Твердотельные реле дополнительно оснащаются транзисторами, симисторами и тиристорами. Если сравнивать их с электромагнитными устройствами, то можно заметить ряд преимуществ: быстродействием, небольшие размеры и высокий срок службы.

К недостаткам таких реле в первую очередь относят сильный нагрев устройства во время работы. Если такое подключение реле к Arduino вызовет повышение температуры до 60-ти градусов, то начнёт уменьшаться количество регулируемого тока, а если температура дойдёт до отметки в 80 градусов, то устройство и вовсе перестанет работать.

Реле принято классифицировать по нескольким параметрам: по типу получаемой им нагрузки (трехфазная и однофазная вариация), принципу управления (может применяться как переменное, так и постоянное напряжение) и способу коммуникации.

Схема подключения реле к Arduino

 

 

Твердотельное реле.В чем его отличие от обычного электромагнитного | Электронные схемы

твердотельное реле d2n203le

твердотельное реле d2n203le

Твердотельное реле-это реле без движущихся механических контактов которые коммутируют нагрузку, включенную в цепь с высоким напряжением.Управление высоковольтной частью реле, происходит путем подачи небольшого напряжения питания в низковольтной части.Твердотельное-значит собрано на основе твердотельной электроники,например на транзисторах.

электромагнитное реле

электромагнитное реле

Отличие твердотельного реле от электромагнитного-в отсутствии механических контактов,их роль выполняет p-n переход в тиристоре или полевом транзисторе(ключи).Управляет ключом оптопара,она служит для гальванической развязки низковольтной от высоковольтной части реле.

как подключить твердотельное реле

как подключить твердотельное реле

Преимущества твердотельного реле от электромагнитного:

-отсутствие механических контактов

-большая скорость переключения

-отсутствие искр между контактами при переключении

-долговечность работы

Недостатки твердотельного реле:

-при коммутации нагрузки, реле нагревается по причине сопротивления переходов ключа,поэтому при коммутации нагрузки с большим током потребления требуется радиатор для охлаждения

-при разомкнутом состоянии потребляет небольшой обратный ток. В моем случае этот ток составил 0.03мА при положении переключателя на измерении тока 200мА

-если тиристор или полевой транзистор выйдет из строя,то могут пробиться переходы и нагрузка окажется включенной

-не выдерживают перегрузки

твердотельное реле что внутри

твердотельное реле что внутри

Разобрал твердотельное реле.Под слоем изоляции виден симистор BCR12CS на ток 12А и напряжение рабочее 600В.Слева конденсатор,справа-оптопара.

Номиналы управляющих и коммутирующих напряжений,указаны на корпусе реле.

Как подключить к микроконтроллеру нагрузку? – Конструкции простой сложности – Схемы для начинающих

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным – Вы уж меня простите  . Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы  что-то захотите добавить – буду только рад). 
Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1-включено, 0-выключено. Начнем.

1 НАГРУЗКА ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

1.1 Подключение нагрузки через резистор.
Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА. Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн [Om]

Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать – ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ. При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любойn-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность – чтоб не перегрелся.

Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
BC547.pdf – Даташит на биполярный транзистор BC547

1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
– так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.
– транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

Для применения можно порекомендовать мощные транзисторы IRF630, IRF640. Их часто используют и поэтому их легко достать.
IRF640.pdf – Даташит на полевой транзистор IRF640

1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
ULN2003.pdf – Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

2 НАГРУЗКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.

Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла – реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны  напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора – это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.


Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов – большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе – нужны цепи подавления.

Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы  типа BT138. 
BT138.pdf – Даташит на симистор (триак) BT138

2. 3 Подключение нагрузки при помощи твердотельного реле.
С недавних пор у радиолюбителей появилась очень замечательная штука – твердотельные реле. Представляют они из себя оптические приборы (еще их называют оптореле), с одной стороны, в общем случае, стоит светодиод, а с другой полевой транзистор со светочувствительным затвором. Управляется эта штука малым током, а манипулировать может значительной нагрузкой.

Подключать твердотельное реле к микроконтроллеру очень просто – как светодиод – через резистор.
Достоинства налицо: малые размеры, отсутствие механического износа, возможность манипулировать большим током и напряжением и самое главное оптическая развязка от опасного напряжения. Нагрузка может быть как постоянного, так и переменного тока в зависимости от конструкции реле. Из недостатков следует отметить относительную медлительность (чаще всего для коммутации используется полевик) и довольно значительную стоимость реле.

Если не гнаться за завышенными характеристиками можно подобрать себе прибор по приемлемой цене. Например, реле CPC1030N управляется током от 2мА, при этом способно коммутировать нагрузку переменного и постоянного тока 120мА и 350v (очень полезная для радиолюбителей вещь!)
CPC1030N.pdf – Даташит на твердотельное реле CPC1030N

Файлы к статье:
BC547.pdf – Даташит на биполярный транзистор BC547
IRF640.pdf – Даташит на полевой транзистор IRF640
ULN2003.pdf – Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003
BT138.pdf – Даташит на симистор (триак) BT138
CPC1030N.pdf – Даташит на твердотельное реле CPC1030N

Твердотельные реле

: базовый обзор

Введение

Твердотельные реле (ТТР) обладают беспрецедентными преимуществами по сравнению с другими реле, поскольку они могут замыкать и размыкать цепь без контакта или искры. Кроме того, с развитием технологий, зрелостью производства и снижением цен твердотельные реле день ото дня стали широко использоваться . В то же время его положение на мировом рынке становится все более важным.

В этой статье будут представлены твердотельные реле, их структура и принцип работы, проводка твердотельных реле, преимущества и недостатки, а также разница между твердотельными реле и обычными реле.

Рисунок 1. Твердотельное реле

Каталог

II  Что такое твердотельное реле (ТТР)?

Твердотельное реле (далее сокращенно « SSR ») представляет собой бесконтактное коммутационное устройство нового типа, полностью состоящее из твердотельных электронных компонентов, в котором используются коммутационные характеристики электронных компонентов (например, транзистор, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели включения и выключения цепи без физического контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным выключателем».

 

SSR представляет собой четырехполюсное активное устройство , в котором две клеммы являются входными клеммами, а остальные – выходными клеммами. Он не только имеет функцию усиления и управления, но также имеет функцию изоляции, поэтому он очень подходит для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле твердотельные реле более надежны, имеют более длительный срок службы, более высокую скорость и меньше взаимодействуют с внешним миром, поэтому они широко используются.

Что такое твердотельное реле?

III  Структура и W Orking P rinciple  SSR 8 9.00058 Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (муфты) и выходной цепи.

3.1.1 Входная цепь

В соответствии с типом входной цепи , входная цепь может быть разделена на входную цепь постоянного тока, входную цепь переменного тока и входную цепь переменного/постоянного тока. Некоторые входные схемы также поддерживают ТТЛ/КМОП и имеют функцию положительного и отрицательного логического управления и инверсии, что упрощает подключение к схемам ТТЛ/КМОП.

 

Для управляющих сигналов с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Ток управления гарантированно превышает 5 мА, для большого диапазона изменений управляющего сигнала (например, 3~32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать, что ток во всем диапазоне изменения напряжения в надежной работе более 5 мА.

 

3.1.2 Изоляция (муфта)

Для твердотельных реле предусмотрены два способа изоляции и соединения входных и выходных цепей: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь. Фотоэлектрическая связь обычно использует фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный световой тиристор, фотогальванический элемент для реализации контроля изоляции между стороной управления и стороной нагрузки; Высокочастотная трансформаторная связь – это использование входных управляющих сигналов, генерируемых самовозбуждающимся высокочастотным сигналом, соединенным со вторичной, после обнаружения и исправления, логической схемой обработки для формирования управляющего сигнала.

 

3.1.3 Выходная цепь

Выключатель питания твердотельного реле напрямую подключен к источнику питания и клемме нагрузки для реализации включения-выключения источника питания нагрузки. Основное применение: мощный кварцевый транзистор ( переключатель-транзистор ), однонаправленный тиристор ( тиристор или SCR ), двунаправленный тиристор ( симистор ), силовой полевой транзистор ( MOSFET ), биполярный транзистор с изолированным затвором ( БТИЗ ).Выходную цепь твердотельного реле также можно разделить на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного/постоянного тока. По типу нагрузки их можно разделить на твердотельные реле постоянного тока и твердотельные реле переменного тока. Для вывода постоянного тока можно использовать биполярные устройства или силовые полевые транзисторы. Для вывода переменного тока обычно используют два тиристора или один симистор. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на однофазные твердотельные реле переменного тока и трехфазные твердотельные реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на твердотельные реле случайного переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через нуль в зависимости от времени включения и выключения.

 

3.2. Принцип работы

SSR можно разделить на два типа: AC тип и DC тип в зависимости от случая использования. Они используются в качестве переключателей нагрузки на источниках питания переменного или постоянного тока и не могут использоваться одновременно. Далее используется AC SSR в качестве примера, иллюстрирующего принцип его работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ①~④ на рис. 1 образуют основной корпус твердотельного реле переменного тока. С общей точки зрения твердотельное реле имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D).

Рисунок 2. Принцип работы SSR

Во время работы, пока к A и B добавляется определенный управляющий сигнал, вы можете управлять «включением» и «выключением» между C и D, чтобы реализовать функцию «переключателя». Функция схемы связи состоит в том, чтобы обеспечить канал между входными и выходными клеммами для сигналов управления, поступающих на клеммы A и B, но электрически разъединить (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы чтобы выход не влиял на вход.

 

Элемент, используемый в цепи связи, представляет собой «оптический ответвитель», который имеет высокую чувствительность, высокую скорость возврата и большой допуск между входными и выходными клеммами. Поскольку входной разъем представляет собой светоизлучающий диод, входной конец твердотельного реле легко согласовывается с уровнем входного сигнала.

 

При использовании он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера, то есть он управляется «1» и «0». Функция генерирующих линий электропередач заключается в выработке сигналов, соответствующих требованиям, и включении работы схемы 4, но поскольку в автономные линии не добавляются специальные схемы управления, они производят сухое излучение и используют генераторы загрязнения типа высоковольтных. волны порядка или всплески, поэтому для этой цели специально построена «схема управления переходом через нуль».

 

пересечение нуля ” означает, что когда управляющий сигнал добавляется и переменный ток выше нуля, SSR находится в состоянии; и после открытия управляющего сигнала SSR должен дождаться точки соединения (нулевого потенциала) между положительным полупериодом и полупериодом цикла переменного тока, прежде чем SSR станет стабильным. Эта конструкция может предотвратить интерференцию высокочастотных волн и загрязнение электричества.

Цепь абсорбции предназначена для предотвращения выброса и выброса (наброса) от источника питания от включения коммутационных устройств до включения и работы управляемой кремниевой трубки (или даже работы). Обычно он используется для использования схемы поглощения серии «RC» или неразрушающего резистора (термисторного резистора).

 

IV  Электропроводка твердотельного реле, преимущества и недостатки твердотельного реле

4.1. S SR  Электропроводка

Когда выход реле подключен к катушке и выходное напряжение подключено в соответствии с напряжением нагрузки, контакты замыкаются, и лампа загорается после подачи питания, как показано на рисунке. на рисунке ниже.

Рисунок 3. Проводка твердотельного реле

Глядя на приведенную ниже физическую схему подключения твердотельного реле , можно увидеть, что оборудование имеет параметры 1, 2, 3, 4 и 60А. 60А из которых представляет световой индикатор в действии (есть два состояния, включено и выключено). Слово INPUT в середине 3 и 4 указывает на входящие терминалы, а слово OUTPUT в центре 1 и 2 указывает на исходящие терминалы. Поэтому будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении при проводке.3 и 4 используются в качестве триггерных сигналов для управления включением и выключением 1 и 2. Твердотельное реле на этой физической схеме подключения не может регулироваться, и некоторые могут регулировать напряжение постоянного тока, чтобы регулировать напряжение выходов 3 и 4.

Рис. 4. Физическая схема подключения твердотельного реле

Физическая схема подключения твердотельного реле, используемого для электромеханического оборудования, выглядит следующим образом, но обычно оно широко используется в химической промышленности, угольной шахте и других областях и требует взрывозащищенности и коррозионной стойкости.

Рисунок 5. Схема подключения твердотельного реле

ТТР

— это бесконтактные переключающие устройства с релейными характеристиками, в которых в качестве переключающих устройств используются полупроводниковые устройства вместо обычных электрических контактов. Однофазное твердотельное реле представляет собой активное устройство с 4 клеммами, которое включает в себя две входные клеммы и две выходные клеммы. Оптоизолированный, после подключения входной клеммы к определенному значению тока с помощью постоянного или импульсного сигнала, вы можете изменить выходную клемму из выключенного состояния в включенное состояние.

Рисунок 6. Физическая схема подключения твердотельного реле

4.2. Преимущества ТТР
  • Ожидаемый длительный срок службы и высокая надежность

Твердотельное реле не имеет механических частей, твердотельное устройство выполняет контактную функцию. Он не имеет движущихся частей и может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Компоненты твердотельных реле благодаря своим уникальным характеристикам определяют долговечность и высокую надежность твердотельных реле.

 

  • Высокая чувствительность, низкая управляющая мощность, хорошая электромагнитная совместимость
  • Твердотельное реле

имеет широкий диапазон входного напряжения, малую мощность возбуждения, совместимо с большинством логических интегральных схем без дополнительных буферов или драйверов.

 

Твердотельные реле используют твердотельные устройства, которые позволяют переключать скорость от миллисекунд до микросекунд.

 

  • Низкие электромагнитные помехи
  • Твердотельные реле

не имеют входной «катушки», а также дуги зажигания и рикошета, что снижает электромагнитные помехи.Большинство твердотельных реле с выходом переменного тока представляют собой переключатели с нулевым напряжением, которые включаются при нулевом напряжении и выключаются при нулевом токе, уменьшая внезапные прерывания формы тока и тем самым уменьшая переходные эффекты при переключении.

4.3. D Преимущество SSR
  • После проводимости падение напряжения на трубке велико, прямое падение напряжения SCR или двунаправленного кремния может достигать 1-2 В, а падение напряжения насыщения транзистора высокой мощности составляет также между 1-2В.Сопротивление во включенном состоянии выше, чем контактное сопротивление механических контактов.
  • Даже после выключения полупроводникового устройства может существовать ток утечки от нескольких микроампер до нескольких миллиампер, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.
  • Из-за большого падения напряжения на трубке, большой потребляемой мощности и теплотворной способности после проводимости объем мощного твердотельного реле намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности, а стоимость также высока.
  • Температурные характеристики электронных компонентов и помехоустойчивость электронных схем плохие, а также плохая радиационная стойкость. Если не принять эффективных мер, эксплуатационная надежность будет низкой.
  • Твердотельные реле более чувствительны к перегрузке и должны быть защищены от перегрузки быстродействующими предохранителями или цепями демпфирования RC. Нагрузка твердотельного реле явно связана с температурой окружающей среды: по мере повышения температуры нагрузочная способность будет быстро уменьшаться.
  • Основными недостатками являются наличие падений напряжения во включенном состоянии (нужны соответствующие меры по отводу тепла), токи утечки в выключенном состоянии, неуниверсальность переменного и постоянного тока, малое количество контактных групп. Кроме того, плохие показатели, такие как перегрузка по току, перенапряжение, скорость нарастания напряжения и скорость нарастания тока.

Рисунок 7. ТТР

В  Разница между твердотельными реле и обычными реле

5.1.  A Краткое введение в обычные реле

Обычно оно состоит из катушки реле и динамических и статических контактов. Подвижный контакт действует за счет электромагнитного притяжения катушки реле, таким образом реализуя соединение и размыкание цепи. Это означает, что есть механическое движение. Когда ток достигает определенного уровня, контакты искрят. Его низкая цена и простая конструкция могут быть привлекательными, но искры и механические движения во время работы имеют определенное влияние на срок его службы.

 

Преимуществами традиционных реле являются простота управления, хорошая изоляция и хорошая устойчивость к кратковременным перегрузкам.

Недостатками обычных реле являются большой размер (громоздкость), медленный отклик (максимальный уровень мс) и высокое энергопотребление для их управления.

5.2. Различия между твердотельными реле и обычными реле

Полностью твердотельные реле используют электронные компоненты, поэтому они имеют много преимуществ по сравнению с традиционными реле, но они также имеют некоторые ограничения.В следующей таблице показаны преимущества и недостатки твердотельных реле и традиционных реле.

Обычные реле

Преимущества

Недостатки

*Низкое остаточное выходное напряжение

* Радиатор не требуется

*Дешево

*Может иметь несколько наборов контактов и нормально разомкнутые нормально замкнутые контакты

*Ток утечки отсутствует

*Совместимость с переменным и постоянным током

*Компактный размер

*Максимальная частота коммутации ограничена (5-10 Гц)

*Шум

*Электромагнитные помехи

*Ограниченный срок службы контактов

* Действие переключения не может быть полностью синхронизировано

*Отскок контакта

*Плохие рабочие характеристики при сильном токе, приводящие к возникновению дуги.

*Для подключения к цифровой схеме

требуется интерфейс

*Высокая мощность управления, обычно более 200 мВт


ТТР

Преимущества

Недостатки

*Низкая мощность управления, обычно 10-50 мВт

*Синхронный переключатель

*низкие электромагнитные помехи в режиме синхронного переключения

*долговечность, в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

*Быстрое время отклика

*Без механических движущихся частей

*Без механических нагрузок

*Совместимость с цифровыми схемами

* Антивибрационный, противоударный

*Антикоррозийный и влагостойкий

*Без шума

* Остаточное выходное напряжение 1-1,6 В

*Выход может быть только переменного или постоянного тока, не совместим

*Обычно требуется радиатор

*Не подходит для малых выходных сигналов

*Имеется ток утечки

*Только одиночный контакт


Эти две таблицы показывают, что в обычных коммутационных приложениях твердотельные реле не имеют существенных недостатков по сравнению с традиционными реле. Для сравнения, мы должны понимать некоторые ограничения применения твердотельных реле, которые повлияют на наш окончательный выбор типа реле.

 

Наконец, мы должны принять идею о том, что ни одно реле не может использоваться во всех приложениях. Применение реле во многом зависит от механической и электрической среды, поэтому невозможно определить набор точных параметров выбора, чтобы помочь пользователям сделать лучший выбор реле. Поэтому окончательный выбор реле может быть сделан только в соответствии с каждым конкретным применением.

Разница между твердотельным реле и магнитным реле

5.3. Причины выбора SSR s
5.3.1. Ожидаемая продолжительность жизни  из R elay

При правильном использовании наиболее важными характеристиками твердотельных реле являются длительный срок службы и высокая надежность. В практическом применении контакты твердотельных реле могут использоваться постоянно, в то время как контакты традиционных реле будут подвергаться деформации, коррозии, склеиванию и т. д.Традиционные реле выйдут из строя из-за повреждения движущихся частей (пружины, электромагниты). Срок службы твердотельных реле обычно в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

5.3.2. C куча Цена

Цена является важным фактором при выборе реле. При одинаковых технических требованиях первоначальная стоимость покупки традиционных реле обычно ниже, чем у твердотельных реле. Однако при этом не учитывается срок службы традиционных реле и затраты, возникающие в будущем из-за контроля, обслуживания и замены традиционных реле.

5.3.3. Регулятор мощности

Чувствительность традиционных реле к управляющим сигналам составляет лишь одну двадцатую от чувствительности твердотельных реле, то есть в случае получения той же выходной мощности мощность, требуемая традиционными реле, обычно в 10-20 раз больше, чем у твердотельных реле. -реле состояния. Мощность, необходимая для управления твердотельными реле, составляет всего 200-500 мВт, а низкое энергопотребление может быть напрямую совместимо с цифровыми схемами.

5.3.4. Устойчивость к воздействию окружающей среды

Устойчивость к воздействию окружающей среды — очень сложная концепция, но твердотельные реле всегда имеют преимущество в этом отношении. Твердотельное реле обладает хорошими механическими свойствами, поскольку не имеет движущихся частей. Полимерная упаковка твердотельного реле обеспечивает хорошую ударопрочность, ударопрочность и коррозионную стойкость. Кроме того, влажность почти не влияет на твердотельные реле, лишь немного снижая их изоляционные характеристики.Однако традиционные реле очень чувствительны к влаге, и длительное воздействие высокой влажности вызывает коррозию традиционных реле.

5.3.5. Скорость переключения

Скорость переключения также обычно является важным фактором при выборе твердотельных реле или традиционных реле. Контроль скорости отклика очень важен, даже решающий, в некоторых приложениях автоматизации управления грузовыми машинами. В некоторых приложениях, где специальный коэффициент мощности очень низок, традиционное реле использовать нельзя.Кроме того, в некоторых ситуациях, когда переключатель работает стабильно и не допускается никаких скачков, традиционные реле использовать нельзя.

5.3.6. Электромагнитное излучение

Твердотельные реле могут переключать нагрузку, когда напряжение в цепи пересекает ноль, тем самым в значительной степени ограничивая переходные явления и избегая скачков тока и электромагнитного излучения. В некоторых ситуациях, когда коэффициент мощности очень низкий, переключатель должен быть устойчивым, а вибрация недопустима, поэтому следует выбирать твердотельные реле.

1. Как работают твердотельные реле?

Твердотельное реле (ТТР) — это электронное коммутационное устройство, которое включается или выключается при подаче внешнего напряжения (переменного или постоянного тока) на его клеммы управления. … В корпусных твердотельных реле используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы, для переключения токов до ста ампер.

 

2. В чем разница между реле и твердотельным реле?

Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в том, что в твердотельных реле (ТТР) нет подвижных контактов.В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивают высокоскоростные высокочастотные операции переключения.

 

3. Где используются твердотельные реле?

Наиболее распространенным применением твердотельных реле является переключение нагрузки переменного тока, будь то управление питанием переменного тока для включения/выключения, диммирование света, управление скоростью двигателя или другие подобные приложения, где требуется управление мощностью, эти переменные нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения.

 

4. Как работает твердотельное реле в регуляторе температуры?

Твердотельные реле серии SSRL используются для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. … Подавая управляющий сигнал, твердотельное реле включает переменный ток нагрузки, как это делают подвижные контакты механического контактора. Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 твердотельных реле.

 

5. Как сделать схему твердотельного реле?

Твердотельное реле своими руками
Шаг 1: ТО, ЧТО НАМ НЕОБХОДИМО.
Шаг 2: ОПТОПАРА.
Шаг 3: Подключите положительный контакт светодиода к контакту 1 оптопары.
Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к минусовому контакту светодиода.
Шаг 5: Установите перемычку на контакт 2 оптопары, который будет подключаться к источнику питания +ve.
Шаг 6: Соедините источник симистора с 4-м контактом оптопары.

 

6. Для чего используется твердотельное реле?

Твердотельные реле с выходом переменного тока

используются для управления потоком электроэнергии в энергосистемах переменного тока.Управляющие (эквивалентные катушке электромеханического реле) напряжения могут быть как переменными, так и постоянными.

 

7. Насколько быстродействующее твердотельное реле?

Выход SSR активируется сразу после подачи управляющего напряжения. Следовательно, это реле может включаться в любом месте синусоидальной кривой переменного напряжения. Время отклика обычно может составлять всего 1 мс. SSR особенно подходит для приложений, где требуется быстрое время отклика, таких как соленоиды или катушки.

 

8. Как узнать, что твердотельное реле неисправно?

Твердотельные реле следует проверять с помощью омметра на нормально разомкнутых (НО) клеммах при отключенном управляющем питании. Реле должны быть разомкнуты, переключены на OL и замкнуты (0,2, внутреннее сопротивление омметра) при подаче управляющего питания.

 

9. Что вызывает отказ твердотельного реле?

Если температура окружающей среды превышает номинальное значение, выходные элементы твердотельного реле могут быть повреждены…. Если твердотельное реле используется с ослабленными винтами его выходных клемм или с некачественной пайкой, аномальное выделение тепла при протекании тока приводит к перегоранию твердотельного реле. Выполните правильную проводку и пайку.

 

10. Твердотельные реле пропускают напряжение?

Твердотельные реле имеют утечку. Если вы хотите постоянно что-то включать/выключать, используйте их. Но когда вы хотите, чтобы твердотельное реле полностью отключилось, скажем, после нажатия выключателя, механическое реле должно быть подключено к нагрузке, чтобы отключить ее от твердотельного реле.Если вы не переключаетесь повторно, используйте механическое реле.

 

 

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание
Произв. Номер детали: 1N4963 Сравните: JANTX1N4963 VS 1N4963 Производители: Sensitron Semiconductor Категория: Описание: Регулятор напряжения Zener 5 Вт
Произв.Номер детали: JANTX1N5418US Сравните: Текущая часть Производители:Microsemi Категория:Диоды для ТВС Описание: Диодная коммутация 400В 3А 2Пин E-MELF
Произв. Номер детали: 1N5418US Сравните: JANTX1N5418US ПРОТИВ 1N5418US Производители:Microsemi Категория:Диоды для ТВС Описание: Диодная коммутация 400В 3А 2Пин E-MELF
Произв.Номер детали: CZ5353B Сравните: JANTX1N4963 VS CZ5353B Производители: Central Semiconductor Категория: Стабилитроны Описание: DO-201 16 В 5 Вт

Как использовать твердотельное реле | Схема подключения

Твердотельное реле

или SSR — очень полезное электронное устройство. В этой статье мы узнаем, как использовать твердотельное реле , схема подключения твердотельного реле . На рынке доступны различные типы SSR. Чтобы использовать твердотельное реле в конкретном приложении, мы должны выбрать твердотельное реле соответствующего номинала, подходящего для этого конкретного приложения. Таким образом, выбор SSR является очень важным фактором.

Обзор твердотельного реле

Твердотельное реле или SSR представляет собой статическое полупроводниковое переключающее устройство.Его основная функция заключается в переключении электрического сигнала или питания. SSR работает по принципу оптической связи, которая обеспечивает отличную изоляцию между входной и выходной цепями.

Твердотельное реле может работать с питанием от 3 В до 32 В постоянного тока и может работать с очень большим током, чем обычное реле или электромагнитное реле. Твердотельные реле обеспечивают очень быстрое переключение и могут очень эффективно работать с любыми устройствами программирования, такими как микропроцессоры, ПЛК, которые производят цифровые сигналы или высокочастотные сигналы.

Блок-схема твердотельного реле (ТТР)

Здесь вы можете увидеть внутреннюю блок-схему твердотельного реле . Существуют различные типы твердотельных реле, их принципиальная схема также отличается. Здесь дана только простая блок-схема, чтобы понять работу SSR.

Вот видите, там четыре блока. Его входная цепь подключена к светодиоду (обычно инфракрасному светодиоду), который излучает свет, когда его входная цепь подключена к источнику питания. Его выходная цепь соединена с фотодиодами и силовыми МОП-транзисторами.Как правило, МОП-транзисторы подключаются спиной к спине в противоположном направлении. В нормальном состоянии MOSFET не проводит ток. Как только питание подается на вход твердотельного реле, его инфракрасный светодиод излучает свет, падающий на фотодиод. Фотодиод вырабатывает напряжение и ток, которые включают силовой МОП-транзистор, и МОП-транзистор начинает проводить ток.

Почему мы должны использовать твердотельное реле (SSR)?

Существует так много преимуществ использования твердотельных реле.

1.Он обеспечивает очень быстрое переключение.

2. У него нет проблем с фиксацией.

3. Может работать при очень низком напряжении и токе, чем обычное электромагнитное реле.

4. Во время работы не возникает дугового разряда или искрения.

5. Оно может работать с большей силой тока, чем электромагнитное реле.

Где можно использовать твердотельные реле (ТТР)?

1. Мы можем использовать твердотельные реле для высокочастотных приложений, а также для цифровых сигналов.

2. Мы можем использовать твердотельное реле с микропроцессором, ПЛК и т. д.

3. Поскольку твердотельное реле имеет большее сопротивление в своей выходной цепи, оно не подходит для цепей с высоким реле состояния в низкоимпедансных цепях.

4. Твердотельное реле обеспечивает больше преимуществ при переключении питания переменного тока, поэтому мы можем использовать управление двигателем, управление электрическим нагревателем и т. д.

Как выбрать твердотельное реле?

Выбор надлежащего твердотельного устройства очень важен для использования в конкретном приложении, поэтому при выборе твердотельного реле необходимо учитывать некоторые важные факторы,

AC VS DC SSR: ССР. Доступны два типа твердотельных реле в соответствии с характеристиками переключения переменного и постоянного тока. Если вы хотите переключать сигналы переменного тока, вы должны выбрать твердотельное реле переменного тока, а если вы хотите переключать сигналы постоянного тока, вам следует выбрать твердотельное реле постоянного тока.

Если вы возьмете твердотельное реле переменного тока для переключения сигнала постоянного тока, оно не будет работать, потому что они используют симисторы и тиристоры в своей выходной цепи. Таким образом, нагрузка не отключается до тех пор, пока постоянный ток не упадет до нуля, даже если вы уберете входной сигнал с твердотельного реле.

Также проверьте тип входного сигнала, необходимого для твердотельного реле, поскольку большинство твердотельных реле предназначены для работы с входным сигналом постоянного тока, даже если они переключают питание переменного тока.Так что, если вы не нашли твердотельное реле, которое может работать при входных сигналах переменного тока, то вам потребовались дополнительные электронные компоненты для создания схемы выпрямителя. Вы можете преобразовать входной сигнал переменного тока в постоянный, а затем применить его к SSR.

При выборе ТТР переменного тока необходимо проверить, встроена ли в него защита от перенапряжения, поскольку в случае переменного тока возникает перенапряжение.

SSR Напряжение: Правильный выбор номинального напряжения также является очень важным фактором. Большинство твердотельных реле предназначены для работы при входном напряжении от 3 до 32 В постоянного тока.Так что входное напряжение не более важно, вы можете подать любое напряжение от 3В до 32В. Напряжение переключения важнее. Всегда выбирайте твердотельное реле с номинальным напряжением на 25% выше, чем напряжение, которое вы хотите переключать. А также проверьте, какой тип напряжения вы хотите переключать AC или DC.

Ток переключения: Его также можно назвать током нагрузки. Любая электрическая нагрузка потребляет более высокий пусковой ток, чем средний ток нагрузки в момент пуска. Поэтому при выборе твердотельного реле для конкретной нагрузки следует учитывать, какой пусковой ток может выдержать эта нагрузка в момент пуска.

Поэтому, когда вы выбираете реле, прочитайте обе спецификации, что означает спецификацию конкретной нагрузки и спецификацию твердотельного реле. После прочтения обеих спецификаций сопоставьте их характеристики, то есть ток, напряжение и т. д., а затем выберите твердотельное реле для конкретного приложения.

Как использовать твердотельное реле?

Сначала выберите подходящее твердотельное реле, подходящее для вашего применения, затем расположите компоненты и материалы. Выполните правильное соединение с твердотельным реле и нагрузкой, цепями входных сигналов.Также позаботьтесь о расположении радиатора твердотельного реле, если вы работаете с большим током.

Схема подключения твердотельного реле

Здесь приведен один пример использования твердотельного реле. Здесь вы можете увидеть схему подключения твердотельного реле для автоматического управления электронагревателем.

Здесь вы можете видеть, что нагреватель работает от сети переменного тока 230 В. В нормальных условиях датчик температуры подает непрерывный входной сигнал на ТТР, и он включает нагреватель.Как только тепло, производимое нагревателем, превысит определенный предел, измеритель температуры прекратит подачу входного сигнала на твердотельное реле, поэтому твердотельное реле выключится, и нагреватель также выключится.

Спасибо за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Твердотельные реле зажигания MSD упрощают схему подключения

Другие возможности реле

Сильноточные твердотельные реле также могут запускать компоненты, требующие широтно-импульсной модуляции. MSD говорит, что сигнал PWM можно использовать с максимальной частотой 150 герц и диапазоном рабочего цикла от 50% до 90% в течение до 30 минут.Если цепь ШИМ активна всего на несколько секунд — например, соленоид закиси азота, используемый в дрэг-рейсинге прогрессивного типа — пользователь может расширить рабочий диапазон с 30% до 90%, чтобы получить больше гибкости.

Установщик должен обратить пристальное внимание на рабочие параметры реле каждого типа (стандартное или сильноточное). Используемый калибр проволоки должен соответствовать применению, чтобы предотвратить любой риск возгорания и перегрева. Кроме того, для обеспечения устойчивости к жидкостям и нагреву требуется автомобильный провод AWG.

Обязательно соблюдайте требования к размеру провода (сечению), указанные в инструкциях для каждого модуля твердотельных реле. Все провода питания и нагрузки должны иметь правильное сечение, чтобы обеспечить безопасную и правильную работу.

Сопряжение каналов для управления электроникой с высоким спросом очень просто. Соедините выходы рядом друг с другом (правильно, конечно) и заземлите, как и любой другой компонент.

Заземление, активация 12 В и провода заземления корпуса могут быть 18–22 AWG для стандартных или сильноточных реле.Пользователь может запускать параллельные каналы для распределения нагрузки, если есть устройство, требующее большей мощности, чем может выдержать один канал. Большие электрические топливные насосы или другие компоненты с высоким спросом, такие как компрессоры с пневматической подвеской или двойные электрические вентиляторы, не являются проблемой для реле High Current.

Кроме того, каждое реле может активировать компоненты активации 12 В или заземления от одного и того же устройства, используя соответствующий канал активации в блоке реле.

Важно отметить, что реле имеют встроенную автоматическую защиту от перегрева, короткого замыкания и перегрузки для обеспечения безопасности.Встроенные светодиодные индикаторы состояния помогают пользователю провести диагностику при возникновении проблем с электричеством.

Эти реле идеально подходят для тех, кто переделывает электропроводку классического автомобиля, добавляет аксессуары к тягачу или внедорожнику бок о бок и даже сокращает беспорядок в проводке в полной гоночной сборке. Гибкость, которую они предлагают установщику для питания аксессуаров, в сочетании с надежной, но простой конструкцией обеспечивают непревзойденный уровень простоты.

Твердотельный релейный блок управления для устройств переменного тока (примечание к приложению)

Предупреждение. Для работы с этим устройством необходимо знать общие правила электробезопасности.Используемое напряжение опасно для личной безопасности. Ошибки могут привести к материальному ущербу или телесным повреждениям. Этот проект предназначен только для лиц, имеющих опыт работы с настенной/сетевой электропроводкой . Пользователь несет ответственность за обеспечение безопасной работы устройства.

Резюме:

Этот блок позволяет пользователю управлять высоковольтными устройствами (до 280 В переменного тока, 40 А, в зависимости от размера провода и охлаждающей способности), такими как конфорки, нагреватели, лампы и электродвигатели.Это устройство использовалось для консервной банки под давлением, где оно управляло нагревательной плитой с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), чтобы точно установить тепловую мощность нагревательной плиты в зависимости от давления в сосуде.

Розетка, показанная здесь, рассчитана на 20 А, но шнур, втыкаемый в стену, рассчитан на 15 А, поэтому 15 А — это максимальный ток, который может быть источником этого устройства. Для этого проекта рекомендуется использовать твердотельное реле Kyotto KD20C40AX 40A, 280VAC.Это не позволяет полностью использовать возможности реле, но подходит для большинства приложений и минимизирует затраты. Существует множество вариантов твердотельных реле, рекомендуемое реле должно работать в большинстве случаев. Поскольку рекомендуемое реле будет работать значительно ниже своих максимальных номинальных значений, тепловыделение является управляемым и легко рассеивается в окружающей среде. При нагрузке 13 А реле достигло температуры всего 32°C (90°F), что находится в пределах рабочего диапазона реле. Многие твердотельные реле, включая рекомендованное реле, оптически изолированы от стороны нагрузки реле, что снижает вероятность повреждения LabJack.

Большинство устройств на 120 В с током до 15 А можно включать и выключать с помощью этого релейного блока. Конкретное управление мощностью может быть достигнуто с помощью ШИМ-управления, но оно может не работать для вашего приложения. Нагрузки, такие как двигатели, требуют модуляции частоты волны переменного тока для изменения скорости двигателя, а не просто подачи питания в течение небольшого промежутка времени. Хотя управление скоростью двигателя переменного тока с помощью этого устройства невозможно, двигатель можно включать и выключать с помощью этого релейного блока. Простыми резистивными нагрузками, такими как конфорки или лампы, можно управлять с помощью ШИМ, поскольку нет точного времени.Дополнительную информацию см. в примечаниях по применению управляющих реле.

Выбранное нами твердотельное реле подключается только при пересечении нуля, когда напряжение переменного тока пересекает 0 В. Из-за переключения через ноль этот ШИМ-сигнал нельзя идеально масштабировать; его можно регулировать только целыми шагами. Замедляя частоту ШИМ-сигнала до 1 Гц, можно получить 60 шагов разрешения между нулевой и полной мощностью. Детальное понимание схем пересечения нуля полезно при реализации управления с помощью ШИМ.

Чтобы построить блок твердотельных реле, необходимо приобрести следующие материалы:

Часть Описание Количество   Цена (долл. США)   Номер детали   Ссылка
Твердотельное реле Переход через ноль, не менее 15А 1 19.95 КД20К40АКС Электроника Jameco
Шнур для замены инструмента 15 А Минимум 1 12,97 АВ62632 Домашний склад
Корпус 2-местная всепогодная коробка с пятью выходными отверстиями 3/4 дюйма 1 10,97 5345-0B Домашний склад
Выход, водостойкий 15A, водозащищенная розетка 1 3. 79 Р62-В5320-Т0В Домашний склад
Накладка на 2 поста 1 тумблер, 1 дуплексный выход 1 1,39 Р52-0ПДЖ18-00В Домашний склад
Компенсатор натяжения 1-дюймовый неметаллический (NM) двухвинтовой зажимной соединитель 2 1,61
Домашний склад
Крепежные винты, #8-32 x 1/2 дюйма Для монтажа твердотельного реле 1 упаковка 1.18 814201 Домашний склад
Нейлоновые стопорные гайки, #8-32 Для монтажа твердотельного реле 1 упаковка 1,18 802221 Домашний склад
Шайбы, #8-32 Для монтажа твердотельного реле 1 упаковка 1,18 800321 Домашний склад
Набор обжимных соединителей Необходимы кольца 20AWG и вилки 16AWG 1 упаковка 9. 97 ТК-806 Домашний склад
Провод управления Многожильный провод длиной 10 футов, 18AWG, нарезанный по длине 10 футов 2,70 57573199 Домашний склад
Светодиод, зеленый Дополнительно, для индикации включения/выключения реле 1 0,15 ЛГ3330 Электроника Jameco
Резистор, 220 Ом Дополнительно, для светодиода 1 0.10 CF1/4W221JRC Электроника Jameco
Термопаста Для охлаждения твердотельных реле 1 3,49 NTE303 Электроника Jameco
    Итого: 72,24 $    

 

Сборка:

1. Возьмите корпус и разметьте отверстия для крепежных винтов твердотельного реле. Для нашей коробки и реле эти отверстия были на 1-3/8 дюйма снизу и на 1 дюйм от центра. Прежде чем сверлить отверстия, убедитесь, что ваше твердотельное реле подходит. Отверстия должны соответствовать крепежному винту № 8, поэтому используйте сверло диаметром 5/32 дюйма.

2. Установите зажимы для проводов в корпус. Проденьте шнур в коробку через отверстие на противоположной стороне от только что просверленных отверстий. Возможно, вам придется восстановить изоляцию, чтобы 3 проводника могли добраться до розетки и реле.На кабеле можно завязать узел, чтобы предотвратить натяжение провода, но этот шаг не является обязательным. Подсоедините черный провод к черной стороне розетки, зеленый к зеленому винту, а белый к клемме реле (клемма 2 на рекомендуемом твердотельном реле). Выходная сторона твердотельного реле (1 на рекомендуемом твердотельном реле) должна быть подключен к белой стороне розетки. Для подключения к реле и/или розетке могут потребоваться обжимные соединители лепесткового типа.

       

Черный провод (не показан) должен быть подключен к черной стороне розетки.

3. Зачистите и подсоедините управляющие провода к управляющей стороне твердотельного реле (3 и 4 для рекомендуемого твердотельного реле). Сюда же можно подключить светодиод (дополнительно).

    

4. Нанесите термопасту на заднюю панель твердотельного реле и боковые стороны корпуса. Прижмите твердотельное реле к боковой части корпуса и переместите его на место. Вставьте винты в пазы SSR и навинтите шайбу и гайку на конец болта. Из-за ограниченного пространства может потребоваться угловая отвертка для затягивания крепежных винтов.

5. Термопару (опционально) можно прикрепить к радиатору твердотельного реле для контроля температуры реле. Тепло будет отводиться от SSR к корпусу через термопасту, где тепло может излучаться в окружающую среду.

6. Установите розетку с помощью прилагаемых винтов.

    

7. Для установки светодиода на лицевую панель использовались эпоксидная смола и белый картон, но можно использовать и другие методы.

      

8.Установите лицевую панель на корпус с помощью прилагаемого винта. При необходимости подтяните кабельные зажимы.

9. Подсоедините провода управления к LabJack. В зависимости от реле, устройства и приложения существует несколько конфигураций, которые можно использовать для управления реле. Для рекомендуемого реле есть две возможные конфигурации: использование ЦАП для управления реле или использование LJTick-DigtalOut5V, которое сдвигает линии FIO на 5В. Рекомендуемое реле активируется при напряжении 4 В, согласно техническому описанию, поэтому 3.Уровень 3 В линий ввода/вывода не будет работать для управления этим реле. Метод с использованием ЦАП позволяет включать/выключать управление, но не может использовать функциональные возможности ШИМ цифровых линий ввода/вывода. Чтобы использовать ШИМ-управление, реле должно быть подключено к линиям FIO через LJTick-DigitalOut5V.

10. Наконец, откройте устройство в Kipling (или LJControlPanel для устройств UD) и переключите линию ввода/вывода с Output-High на Output-Low. Подключите шнур к стене и подключите лампу, конфорку, нагреватель или любую другую нагрузку в пределах номинального тока устройства.Продолжайте переключать линию ввода-вывода, чтобы проверить блок реле и управлять устройством вывода.

Примечание. При управлении мощными устройствами, такими как нагреватели и двигатели, важна отказоустойчивая конструкция. Разработчик несет ответственность за реализацию отказоустойчивой конструкции, чтобы предотвратить материальный ущерб или телесные повреждения.

Автоматический выключатель переменного тока (кондиционер) ВКЛ/ВЫКЛ

Это руководство посвящено взаимодействию SSR (твердотельного реле) с arduino uno. Автоматический кондиционер с выключателем выполнен в виде проекта «сделай сам».Начнем с того, что такое SSR? SSR означает твердотельное реле. Теперь в чем разница между обычным реле и ssr? Обычные реле – это механические реле, тогда как ssr не является механическим. SSR использует механизм оптоизолятора для переключения нагрузок высокой мощности. Как и механические реле, SSR обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями, а оптоизолятор (оптопара) действует как переключатель между двумя цепями. SSR имеют некоторые преимущества перед механическими реле. Они могут включаться при гораздо более низком постоянном напряжении и токе.ТТР можно включить при минимальном напряжении 3 вольта постоянного тока. SSR может управлять гораздо более мощными нагрузками, чем механические реле. Скорость переключения сср намного больше механической. Поскольку в ssr нет механической части, они не издают звука при переключении.
SSR предлагаются многими компаниями. Некоторые ведущие компании: Broadcom, Crydom, IXYS, Omron, Panasonic, Phoenix Contact, Scneider Electric, TE Connectivity, Teledyne, Vishay. Я собираюсь использовать Crydomssr в проекте ниже.

AC auto ON/OFF on Temperature

Я собираюсь измерить температуру в комнате и в зависимости от температуры включить или выключить кондиционер.Однопроводной датчик температуры DHT22 подключается к Arduino для измерения температуры в помещении.

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

Твердотельное реле с Arduino — принципиальная схема проекта

Схема проекта

проста: соедините цифровой контакт DHT22 с цифровым контактом № 2 Arduino. Между dht22 vcc и контактом данных вставьте подтягивающий резистор 10 кОм. Заземлите контакт заземления dht22. Я подключил dht22 к выходу Arduino +5 вольт. Для SSR (твердотельное реле) я использовал цифровой контакт № 7.Подключите вход + положительный конец ssr напрямую к контакту № 7 Arduino. Заземлите другой контакт. Вставьте резистор dpwn на 10 кОм между входами твердотельного реле. Этот резистор затянет штифт SSR, чтобы он не плавал. На других концах ССР подсоединить магистральную линию электроснабжения.
Принципиальная схема проекта приведена справа. Arduino питается от внешнего блока питания +12 вольт.

Crydom SSR (твердотельное реле), взаимодействующее с датчиком температуры arduino и dht22

SSR с микроконтроллером и транзистором

У меня работала верхняя конфигурация.Запуск ssr напрямую с цифровых контактов arduino. Кридом ssr, показанный на рисунке выше, который я использовал, требует от 3 до 32 вольт постоянного тока для включения другой цепи. На стороне выхода 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 бывшие в употреблении SSR на eBay и использовал их в своих проектах, и я никогда не получал жалоб.
Некоторые говорят, что эта конфигурация им не подходит. Я думаю, это может быть связано с требуемым входным напряжением постоянного тока.Возможно, SSR, которые они используют, требуют большего напряжения и тока на входе. Поэтому я рекомендую использовать транзистор для включения ssr вместо прямого включения ssr с выводом gpio (ввод/вывод общего назначения) микроконтроллера. Конфигурация транзистора указана слева. Транзистор NPN используется для включения твердотельного реле с +12 вольт.

База транзистора управляется микроконтроллером. Я рекомендую использовать эту конфигурацию, так как она гарантирует, что напряжение не упадет ниже 3 вольт.Они также являются другими альтернативами SSR, и с их помощью мы можем управлять нагрузками большой мощности. Я написал хороший учебник по этому вопросу.​  

Переходим к части кода. Сначала я включил в код библиотеку датчика 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. Я использую DHT22, поэтому я передал DHT22 как ссылку на класс DHT. Затем я объявил управляющий контакт ssr Arduino Pin # 7 в качестве выхода и начал чтение датчика dht.

Примечание: Если у вас нет с собой DHT22. Вы можете подключить любой датчик DHT11 или DHT21 с такой же конфигурацией для DHT22. Просто замените DHT22 на DHT11 или DHT21.

Я использую DHT22 только как температуру по Цельсию/по Цельсию, хотя он также может выводить температуру по Фаренгейту. Я также не использую его значение влажности. Я выключаю кондиционер на стоградусной температуре. Если температура ниже 22 градусов по Цельсию, SSR остается выключенным. При повышении температуры от 22 градусов по Цельсию автоматически включается кондиционер.Между каждым чтением я также вставил 2-секундную задержку, чтобы убедиться, что датчик DHT22 обновил свои показания и они не совпадают с предыдущими.


Я контролировал свой домашний кондиционер с той же конфигурацией, что и выше. Единственная проблема, с которой я столкнулся, это то, что ssr становится слишком горячим, когда температура поднимается на 30 градусов по Цельсию. Поэтому я установил хороший большой радиатор с ssr. Он все еще греется, когда температура поднимается выше 33, но не так сильно, как грелся до установки радиатора.

Загрузите код проекта. Папка содержит файл проекта arduino .ino. Пожалуйста, дайте нам свой отзыв о проекте. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите их ниже в разделе комментариев.

Твердотельное реле (ТТР) — Типы твердотельных реле

Что такое твердотельное реле? Конструкция, работа, применение и типы реле SSR

В этой статье мы кратко обсудим SSR (твердотельное реле) , его конструкцию, работу, схемы и различные типы реле SSR на основе его коммутационных свойств и форм ввода/вывода.Мы также обсудим преимущества и недостатки твердотельного реле (ТТР) по сравнению с реле электромагнитного реле (ЭМР) .

Что такое твердотельное реле (ТТР)? Твердотельное реле

( SSR ) представляет собой электронное коммутационное устройство, изготовленное из полупроводников , которое включает (включает и выключает) цепь высокого напряжения, используя низкое напряжение на его клеммах управления.

В отличие от EMR (электромагнитного реле), которое имеет катушку и механический переключатель (физические контакты), реле SSR использует оптопару для изоляции цепи управления от управляемой цепи.

Разница между SSR и EMR

Работа SSR (твердотельного реле) и EMR (электромагнитного реле) или контактного реле одинакова, в то время как основное различие между SSR и EMR заключается в том, что в реле SSR нет механических частей и контактов. Обычно SSR имеет 1 контакт, а EMR имеет несколько контактов.

Другое различие между твердотельным реле и электромагнитным реле заключается в том, что во время работы твердотельного реле не возникает скачков напряжения и шума.Существует вероятность тока утечки от нескольких мкА до мА в реле SSR, в то время как значение тока утечки равно нулю (0) в EMR. С другой стороны, SSR отключает нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, что приводит к устранению шума, дребезга контактов и электрической дуги в случае индуктивной нагрузки по сравнению с реле EMR.

Строительство ТТР (твердотельных реле)
Клеммы реле SSR Реле

SSR имеет два набора клемм, то есть входные клеммы и выходные клеммы.Эти клеммы приведены ниже:

Клеммы ввода или управления

Эти две клеммы являются клеммой управления входом. Он подключен к маломощной цепи, управляющей его переключением.

Клеммы и соединения реле SSR

Управляющий вход реле SSR предназначен для цепи постоянного или переменного тока отдельно.

Выходные нормально разомкнутые (НО) клеммы

Выходные клеммы реле SSR включаются и выключаются в зависимости от управляющего входа.

Обычно электрическое соединение между этими клеммами остается разомкнутым. Когда реле активируется, эти клеммы соединяются вместе, обеспечивая замкнутый путь.

Выходные клеммы специально разработаны для цепи AC или DC . В отличие от реле EMR, реле SSR не может переключать сигналы переменного и постоянного тока с помощью одних и тех же клемм.

Выходная нормально замкнутая (НЗ) клемма

Эта клемма реле остается замкнутой до тех пор, пока реле не будет активировано.При срабатывании реле ток не течет. Он становится открытым при срабатывании реле.

ПРИМЕЧАНИЕ. Обычно используемые реле SSR не имеют нормально замкнутых клемм. Но реле SSR формы B и формы C (обсуждается ниже) использует клемму NC.

Эксплуатация и работа реле SSR

Когда на входные клеммы управления реле SSR подается низкое напряжение, на выходных клеммах нагрузки происходит короткое замыкание.

Вход реле SSR активирует оптопару, которая переключает цепь нагрузки.Оптопара не имеет физического соединения и изолирует цепь низкого напряжения от цепи высокого напряжения.

Оптопара

имеет на входе светодиод , который излучает инфракрасный свет при подаче напряжения. Эти ИК волны принимаются фотодатчиком (фототранзистор, фотодиод и т.д.) на его выходном конце. Фотодатчик преобразует световой сигнал в электрический сигнал и включает цепь.

Чтобы активировать оптопару, ее входное напряжение должно быть больше, чем ее прямое напряжение .По этой причине реле SSR не срабатывает при напряжении ниже указанного.

Выходная схема реле SSR различается для цепей переменного и постоянного тока. Обычно он состоит из симисторов или тиристоров для цепи переменного тока и силовых МОП-транзисторов для цепи постоянного тока.

Схематическая модель реле SSR

Общая схема работы реле DC/AC SSR с типовой схемой приведена ниже:

Вход постоянного тока с достаточным напряжением подается на входные клеммы управления. Имеется диод для защиты от переполюсовки приложенного DC .

При подаче напряжения на светодиод оптопары он излучает инфракрасный свет.

На другом конце Opto-TRIAC (приемник) улавливает свет и включает его. Как только оптрон включается, через него начинает протекать выход AC ток

В свою очередь, выход этой оптопары активирует симистор .  Таким образом, допускается протекание переменного тока Ток цепи нагрузки

Типы реле SSR

Существует различных типа твердотельных реле .Они либо классифицируются по форме ввода/вывода, либо по свойству переключения.

Классификация на основе ввода/вывода

Ниже приведены некоторые из распространенных типов реле SSR, классифицированных на основе входной и выходной цепи (переменный/постоянный ток).

Реле твердотельного реле постоянного тока в переменное

Это реле работает на входе постоянного тока для переключения цепи нагрузки переменного тока . Вход управления этого реле SSR работает только с входом DC .

Тот факт, что это реле не работает на входе переменного тока , объясняется тем, что оптопара работает на постоянном токе . Его входные клеммы также являются направленными. Изменение полярности входа не активирует реле. Для защиты от обратной полярности входа используется диод.

Даже после подачи требуемого входа выходной переключатель этого твердотельного реле не активируется, а только когда AC напряжение подается на его выходные клеммы.

Ниже приведена схема реле DC-TO-AC SSR.

Связанная запись: Типы трансформаторов и их применение

Реле твердотельного реле AC-AC

Реле твердотельного реле работает только тогда, когда вход и выход обеих цепей равны AC .

Как известно, оптопара работает от напряжения постоянного тока . Таким образом, перед оптопарой используется выпрямитель для преобразования AC в DC .

Когда на его входную клемму управления подается достаточное напряжение переменного тока, он активируется, обеспечивая протекание тока нагрузки AC .

Его схема приведена ниже.

Реле твердотельного реле постоянного тока

Это реле может переключать нагрузку постоянного тока высокой мощности, используя источник постоянного тока малой мощности.

Вход постоянного тока подается на оптопару, как описано в другом примере выше.

Однако для переключения нагрузки постоянного тока используется силовой MOSFET или IGBT .

МОП-транзистор проводит ток только в одном направлении, поэтому также необходимо убедиться, что выходная нагрузка подключена с соблюдением полярности.Защитный диод используется для предотвращения повреждения при обратной полярности.

При наличии индуктивной нагрузки следует использовать шунтирующий диод.

Твердотельное реле DC-AC/DC

Этот тип реле SSR может переключать нагрузку переменного и постоянного тока с помощью отдельных клемм.

Реле такого типа использует МОП-транзисторов последовательно с общими клеммами источника для переключения обеих цепей переменного и постоянного тока .

Его схема приведена ниже.

На этой схеме показана матрица фотодиодных ячеек в качестве датчика света, вырабатывающего напряжение при активации светодиода. Это напряжение подается на затворы и исток N-MOSFET , соединенных последовательно.

Чтобы использовать это реле для цепи переменного тока , используются клеммы Drain MOSFET , а клеммы истока не должны использоваться.

При использовании цепи постоянного тока , сток и исток клеммы MOSFET используются для переключения.

Классификация на основе свойств переключения Реле

SSR также классифицируются на основе их свойств переключения , которые приведены ниже.

Эти реле управляют цепями переменного тока и используются для управления требуемыми выходами в конкретном приложении

Мгновенное включение реле ТТР

Реле такого типа мгновенно включает в цепь нагрузки при подаче достаточного входного напряжения. Выключается при следующем переходе напряжения нагрузки через нуль после снятия управляющего входа.

Реле твердотельного реле с нулевым переключением

Реле этого типа включаются, когда подается входное напряжение и переменное напряжение нагрузки пересекает следующее нулевое напряжение.

Выключается как обычное реле SSR , когда входное напряжение снимается и напряжение переменного тока нагрузки достигает нуля вольт.

Работа реле переключения через нуль осуществляется схемой, известной как схема пересечения нуля , которая обнаруживает пересечение нуля и активирует TRIAC .

Реле пикового переключения SSR

Эти типы реле SSR включаются, когда выходное напряжение переменного тока достигает следующего пика после подачи требуемого входного управляющего напряжения.

Также выключается после снятия входного напряжения и перехода через ноль выходного переменного тока.

В этих реле используется блок обнаружения пиков, который запускает TRIAC , когда цикл выходного переменного тока достигает своего пика.

Реле аналогового переключения SSR

В то время как эти другие типы переключения SSR зависят от выходного цикла переменного тока, переключение этого реле зависит от его входной амплитуды.

Пусковое выходное напряжение аналогового твердотельного реле пропорционально входному управляющему напряжению.

Допустим, 3-32 В постоянного тока входное реле 3 В представляет 0% и 32 В представляет 100% пикового напряжения переменного тока нагрузки.

При снятии управляющего входа реле выключается при следующем пересечении нуля выходным переменным током.

Классификация на основе полюсов и направления Реле

SSR подразделяются на три типа или « формы » в зависимости от их полюсов и конфигурации хода.

Форма A или SPST NO Тип SSR

Форма A Реле SSR представляет собой реле SPST (однополюсное однонаправленное) с нормально разомкнутыми ( NO ) клеммами. Клеммы выходной нагрузки нормально разомкнуты, когда нет внешнего управляющего входа. Когда реле срабатывает, выходные клеммы соединяются вместе и пропускают ток.

На приведенной ниже схеме показано реле SSR, способное переключать переменный и постоянный ток на отдельных клеммах.

Фотодиодная ячейка используется в качестве приемника света, а улучшающие МОП-транзисторы с общими истоками используются для переключения цепи нагрузки.

Форма B или SPST NC Тип SSR:

Тип B реле SSR имеет нормально замкнутые клеммы нагрузки. Клеммы выходной нагрузки нормально подключены и пропускают ток при отсутствии управляющего входа. Предоставление управляющего входа разомкнет клеммы нагрузки и остановит ток.

В этом типе реле используются истощение МОП-транзисторы , которые включаются при нулевом входе и выключаются, когда его Vgs становится отрицательным.

На приведенной ниже диаграмме показано реле формы B SPST NC, использующее полевые МОП-транзисторы с истощением.

Форма C или тип SPDT SSR:

Реле SSR типа C имеет два переключающих контакта.

Имеется три клеммы нагрузки, т. е. Общий, НЗ и НО .

Когда реле не активно , общая клемма остается подключенной к клемме NC .

Когда реле активирует , общая клемма подключается к клемме NO .

Схема реле SPDT SSR приведена ниже.

Также имеется управляющая схема переключения , которая предотвращает одновременное включение МОП-транзисторов за счет обеспечения временной задержки между ее переключениями.

Преимущества и недостатки твердотельных (твердотельных) реле)
Преимущества:
  • Время переключения SSR намного быстрее , чем у реле EMR (электромеханического реле).
  • У него нет физических контактов .
  • Нет проблем с контактами искры и износ .
  • Срок службы больше, чем у реле EMR.
  • Реле SSR Выключается при 0 перем. токе нагрузки, что предотвращает любые дуги или электрические помехи .
  • Вибрации или движение не влияет на его работу.
  • Имеет очень низкое энергопотребление по сравнению с реле EMR.
  • Реле SSR очень легко управляется с помощью логики схем ( микроконтроллеров )
Недостатки
  • Имеет сложный дизайн по сравнению с реле EMR
  • Падение напряжения на клеммах нагрузки.
  • Он имеет ток утечки во время выключенного состояния .
  • Реле SSR рассеивают слишком много тепла .
  • Не может переключать низкое напряжение по сравнению с реле EMR.
  • Переключение реле SSR зависит от напряжения контролируемой цепи.

Связанная запись: Типы интегральных схем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Применение SSR ( Твердотельные) Реле

Ниже приведены общие примеры использования твердотельных реле в области электротехники и электроники.

  • Обычно реле SSR используются для переключения, т. е. для включения/выключения питания переменного тока.
  • Используется для управления мощностью, т. е. управления скоростью двигателя, затемнением света и вентилятора, переключением питания и т. д.
  • Они также используются для управления электрическими нагревателями для контроля температуры.
  • Кабину SSR
  • можно использовать в качестве защелки, которая удобна в случае чайников.
  • В линиях связи реле SSR с оптопарой используется для устранения протекающего через него тока возбуждения реле.
  • Твердотельные реле
  • в основном используются при переключении с высокой нагрузкой.

Основы твердотельных реле (твердотельных реле): переключающее устройство

В этой статье представлено введение в основные принципы работы твердотельных реле с акцентом на устройства вывода в современных твердотельных реле.

Во многих случаях нам необходимо управлять нагрузкой с высоким током/напряжением на основе работы маломощной схемы, например, при использовании выхода 5 В микроконтроллера для включения нагрузки 10 А, 240 В. В этих случаях необходимо обеспечить достаточную изоляцию между мощной и маломощной частями системы. Для достижения этой цели можно использовать различные типы реле, такие как электромеханические реле (EMR), герконовые реле и твердотельные реле (SSR).

Хотя ЭМИ по-прежнему широко используются, у них есть несколько недостатков по сравнению с ТТР.В этой статье кратко рассматриваются недостатки EMR и приводятся некоторые сведения об основных принципах работы SSR с акцентом на устройства вывода.

ЭМИ и их недостатки

Электромеханическое реле (ЭМИ) возбуждает катушку, намотанную на железный сердечник, для управления положением якоря. Для нормально разомкнутого выхода катушка под напряжением заставляет якорь переводить электрические контакты в состояние ВКЛ. Когда катушка обесточена, пружины могут вернуть контакты в положение ВЫКЛ.

Рис. 1. В ЭМИ катушка под напряжением перемещает якорь для подключения или отключения выходных клемм.

Электромеханическое реле надежно и универсально. Однако он занимает больше места и работает медленнее, чем SSR. Как правило, для переключения и установки EMR требуется от 5 до 15 мс — задержка, неприемлемая для некоторых приложений. Кроме того, из-за движущихся частей ЭМИ имеют более короткий срок службы.

Электромеханическое реле использует магнитные поля для обеспечения изоляции; твердотельное реле, напротив, достигает этой цели, как правило, за счет оптопары.Как показано на рисунке 2, в твердотельном реле для освещения светодиода используется небольшое входное напряжение, обычно от 3 до 32 В постоянного тока. Когда светодиод включен, выходное светочувствительное устройство, такое как TRIAC, включается и проводит ток.

Рис. 2. Базовая структура SSR. Изображение адаптировано из pc-control.

Твердотельные реле могут быть предназначены для переключения нагрузки постоянного или переменного тока, а некоторые типы способны переключать нагрузки как переменного, так и постоянного тока. Тип выхода твердотельного реле (переменный, постоянный или переменный/постоянный ток) определяется типом переключающего устройства: транзистор (биполярный или МОП-транзистор), тринистор или симистор.

ТТР на основе биполярных транзисторов

Упрощенная структура выходов этих твердотельных реле показана на рис. 3 (обратите внимание, что это только выходное устройство, а оптопара не показана). Когда светодиод горит, транзистор начинает проводить ток. Как показано на рисунке 3, твердотельное реле имеет гибкую нагрузку: RL можно подключить либо к коллектору (RL на рисунках 3 и 5), либо к эмиттеру (RL (ALT) на рисунках 3 и 5) клемме транзистора. Принимая во внимание хорошо известные ВАХ биполярного транзистора, показанные на рисунке 4, желательно, чтобы транзистор работал в режимах А (насыщение) или В (почти полностью выключен).

По мере того, как рабочая точка транзистора перемещается дальше от A или B к центру линии нагрузки, транзистор входит в область, в которой как напряжение коллектор-эмиттер ($$V_{CE}$$), так и ток коллектора ( $$I_{C}$$) высоки. Это приводит к высокому рассеиванию мощности, что может привести к повреждению твердотельного реле (в точках A и B либо $$V_{CE}$$, либо $$I_C$$ малы, и выделяемое тепло может быть обработано). Чтобы ускорить переход между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ, некоторые твердотельные реле используют положительную обратную связь.

Рис. 3. Использование BJT в качестве устройства вывода SSR. Изображение адаптировано из Справочника по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Рис. 4. Вольт-амперная характеристика биполярного транзистора. Изображение адаптировано из Справочника по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Когда переключающее устройство твердотельного реле включено (см. пункт A выше), на выходных клеммах твердотельного реле возникает падение напряжения, которое называется «падением напряжения во включенном состоянии».Этот параметр указан в паспорте устройства. Для твердотельных реле на основе биполярных транзисторов, таких как серия DC60, максимальное падение напряжения во включенном состоянии может составлять от 1 до 1,3 В. Предполагая, что падение напряжения на выходе твердотельного реле составляет 1 В, мы можем оценить рассеиваемую мощность твердотельного реле на основе биполярного транзистора как примерно 1 ватт на ампер.

В твердотельных транзисторах BJT для достижения более высокого коэффициента усиления от оптрона к каскаду переключения производители используют такие конструкции, как Дарлингтон и дополнительные конфигурации, как показано ниже.

Рис. 5. Darlington и дополнительные конфигурации, используемые в некоторых SSR на основе BJT. Изображение адаптировано из Справочника по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Твердотельные транзисторы на основе МОП-транзисторов

Во многих твердотельных реле в качестве переключающего устройства используются МОП-транзисторы. На рис. 6 показан пример твердотельных реле, которые можно использовать как для нагрузок переменного, так и постоянного тока. Зачем этим твердотельным реле нужны два транзистора? Используя только один транзистор, SSR не может должным образом блокировать переменное напряжение. Это связано с тем, что, как показано на рисунке 6, каждый МОП-транзистор обычно имеет паразитный диод, называемый объемным диодом, между стоком и истоком.

При наличии только одного транзистора между клеммами 4 и 3 на рис. 6 внутренний диод будет проводить половину цикла при подаче переменного тока. Следовательно, хотя ток не может протекать через сам полевой транзистор, диод включен в течение половины цикла и позволяет току проходить через устройство. Чтобы обойти эту проблему, два транзистора используются последовательно, так что в каждом полупериоде есть один диод с обратным смещением, и ток блокируется.

Каково происхождение этого диода? Каждый МОП-транзистор имеет четыре вывода: исток, сток, затвор и корпус.Для NMOS исток и сток относятся к N-типу, а корпус легирован P. Следовательно, у нас есть один диод между истоком и корпусом и еще один между стоком и корпусом. Поскольку исток обычно подключается к корпусу (особенно в мощных полевых МОП-транзисторах), между корпусом (который подключен к истоку) и стоком остается один диод. Во время нормальной работы N-канального транзистора, когда сток находится под более высоким напряжением, чем исток, диод смещен в обратном направлении. Однако, если исток подключен к более высокому напряжению, чем вывод стока, диод начнет проводить ток.

Рис. 6. Твердотельное реле на основе MOS. Изображение предоставлено Omron.

В то время как в технических описаниях твердотельных реле на основе биполярных транзисторов указывается падение напряжения во включенном состоянии, в технических описаниях твердотельных реле на основе МОП указывается сопротивление во включенном состоянии, которое значительно варьируется от одного устройства к другому и может составлять всего несколько мОм.

Некоторые твердотельные реле на базе MOS обеспечивают связь с терминалом-источником. Это позволяет использовать две разные конфигурации, как показано на рис. 7. Конфигурация только постоянного тока на рис. 7 может иметь почти половину сопротивления конфигурации переменного/постоянного тока.

Рис. 7. Конфигурация AC/DC и только постоянного тока для твердотельного реле на основе MOS. Изображение предоставлено IXYS (PDF).

Высоковольтные/токовые твердотельные реле переменного тока обычно используют тринисторы или симисторы в качестве коммутационных устройств. Эти твердотельные реле переменного тока можно использовать для переключения нагрузки 90 А, 480 В (среднеквадратичное значение) с приводом затвора только на 50 мА. В отличие от ранее обсуждавшихся коммутационных устройств, SCR и TRIAC не могут использоваться для коммутации постоянного тока. Это связано с механизмом положительной обратной связи, который присутствует в SCR и TRIAC и предотвращает отключение устройства, если ток, проходящий через устройство, не опускается ниже определенного уровня (и это обычно не происходит при нагрузке постоянного тока). Основные характеристики этих SSR кратко обсуждаются в остальной части статьи.

SSR на основе SCR и TRIAC

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) представляет собой четырехслойную структуру PNPN с тремя выводами: анод, затвор и катод. SCR включает в себя регенеративную обратную связь, так что он имеет два устойчивых состояния: ВКЛ и ВЫКЛ. Когда SCR выключен, он блокирует ток в обоих направлениях, а когда включен, SCR действует как выпрямитель и позволяет току течь от анода к катоду.Работу SCR можно понять, сравнив структуру PNPN SCR с аналогией транзистора, показанной на рисунке 8. Обратите внимание, что аналогия транзистора на рисунке 8 (b) имеет два трехслойных элемента (транзистор PNP и транзистор NPN). ), но, учитывая связь между слоями, показанную на рисунке 8(а), мы можем разделить некоторые из этих слоев между двумя транзисторами и построить всю структуру, используя только четырехслойное устройство PNPN.

Рис. 8. Структура PNPN действует как два транзистора BJT. Изображение адаптировано из Справочника по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Когда напряжение затвора на рис. 8(B) увеличивается, $$I_{C2}$$ увеличивается, что приводит к увеличению $$I_{B2}$$. Это, в свою очередь, еще больше увеличивает напряжение затвора Q2. В результате возникает механизм положительной обратной связи, который пытается увеличить ток между анодом и катодом тиристора. Хотя мы можем включить SCR, подав сигнал на его затвор, мы не можем выключить его, управляя затвором. Тиристор можно выключить, только уменьшив ток, втекающий в устройство, ниже определенного уровня, чтобы коэффициент усиления контура положительной обратной связи стал ниже единицы, и устройство перестало проводить ток.Из-за этого механизма обратной связи мы не можем использовать SCR для включения и выключения нагрузки постоянного тока.

Поскольку тиристор проводит только половину цикла, для переключения источника питания переменного тока необходимо поместить один тиристор в мостовую конфигурацию или использовать два тиристора в обратно-параллельной конфигурации, как показано на рисунке 9.

Рис. 9. SSR на основе SCR можно получить, подключив один SCR к перемычке (A) или два SCR в обратном параллельном соединении (B). Изображение адаптировано из Справочника по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

На рис. 9(A) при включенном тринисторе мостовая структура обеспечивает путь для протекания тока независимо от полярности источника питания. Одним из основных недостатков этой схемы является падение напряжения на двух дополнительных диодах, которые необходимо добавить к падению напряжения SCR. Структура, показанная на рисунке 9(B), не приводит к дополнительным потерям мощности, но требует двух управляющих сигналов для работы SCR. Одним из способов получения этих двух управляющих сигналов является использование варианта схемы, показанной на рисунке 9(A), в качестве управляющего каскада на рисунке 9(B).Общая структура будет очень похожа на ту, что показана на рисунке 11. Обратите внимание, что структура на рисунке 9 (A) подходит для использования в качестве драйвера для другого коммутационного устройства, поскольку на предыдущем этапе ток может быть намного ниже, а мощность расход управляемый.

Интегрируя два SCR в обратно-параллельную структуру, производители получают настоящий переключатель переменного тока, называемый симистором. TRIAC имеет три вывода: затвор, основной вывод 2 и главный вывод 1. Интересно, что TRIAC имеет только один вход управляющего сигнала, и когда устройство активируется через этот вывод затвора, он проводит в любом направлении.Общая характеристика переключения TRIAC аналогична характеристике двух SCR в инверсно-параллельной конфигурации.

Как показано на рис. 10, симистор можно использовать в качестве коммутационного устройства твердотельного реле. Однако можно использовать симистор в качестве драйвера для другого коммутационного устройства, как показано на рисунке 11. Эта схема позволяет маломощному твердотельному реле управлять сильноточными нагрузками с помощью внешних мощных тринисторов. На рисунке 11 показано, как мы можем использовать симистор вместе с тремя резисторами для получения двух управляющих сигналов, показанных на рисунке 9(B). Читатель может убедиться, что независимо от полярности выходного переменного напряжения на затворе тринистора будет положительное напряжение из-за тока, протекающего через симистор. Теперь, в зависимости от полярности переменного напряжения, один из двух тиристоров будет проводить ток.

Рис. 10. Симистор как выходное устройство твердотельного реле. Изображение предоставлено Справочником по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Рис. 11. Использование TRIAC в качестве драйвера для двух SCR в обратно-параллельной конфигурации. Изображение предоставлено Crydom. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.