Мрежово твърдотелно реле за променлив ток или SSR е устройство, което се използва за превключване на тежки натоварвания от променлив ток на ниво мрежа, чрез изолирани тригери с минимално постояннотоково напрежение, без да се включват механични движещи се контакти.

В този пост научаваме как да конструираме просто полупроводниково реле или SSR верига, използвайки Triac, BJTs, опто съединител с нулево пресичане.

Предимство на SSD SSD пред механичните релета

Механичният тип релета може да бъде доста неефективен в приложения, които изискват много гладко, много бързо и чисто превключване.

Предложената схема на SSR може да се изгради у дома и да се използва на места, които изискват наистина сложна работа с товара.

В тази статия е описана полупроводникова релейна верига с вграден детектор за пресичане на нула.

Веригата е много лесна за разбиране и изграждане, но предлага полезни функции като чисто превключване, без RF смущения и способна да се справи с натоварвания до 500 вата. Научихме много за релетата и как те функционират.

Знаем, че тези устройства се използват за превключване на тежки електрически товари през външна изолирана двойка контакти, в отговор на малък електрически импулс, получен от изхода на електронна верига.

“Принцип на работа на машината за точково заваряване ”

Обикновено входът на спусъка е в близост до напрежението на бобината на релето, което може да бъде 6, 12 или 24 V DC, докато натоварването и токът, превключвани от контактите на релето, са предимно на нивата на мрежовите потенциали на променлив ток.

По същество релетата са полезни, тъй като те могат да превключват тежки свързани към контактите им, без да довеждат опасните потенциали в контакт с уязвимата електронна верига, през която се превключва.

Предимствата обаче са придружени от няколко критични недостатъка, които не могат да бъдат пренебрегнати. Тъй като контактите включват механични операции, понякога са доста неумели със сложни схеми, които изискват изключително точно, бързо и ефективно превключване.

Механичните релета също имат лошата репутация, че генерират RF смущения и шум по време на превключване, което също води до влошаване на контактите му с времето.

За базиран на MOSFET SSR, моля вижте тази публикация

Използване на SCR ot Triac за създаване на SSR

Смята се, че триаците и SCR са добри заместители на места, където горните релета се оказват неефективни, но те също могат да включват проблеми с генерирането на радиочестотни смущения по време на работа.

Също така SCR и триаци, когато са интегрирани директно към електронни схеми, изискват земната линия на веригата да бъде свързана с нейния катод, което означава, че секцията на веригата вече не е изолирана от смъртоносните променливо напрежение от устройството - сериозен недостатък, що се отнася до безопасността на потребителят е загрижен.

“основни компоненти на електрониката и техните функции ”

Въпреки това триак може да бъде изпълнен много ефективно, ако обсъдените по-горе няколко недостатъка са изцяло взети под внимание. Следователно двете неща, които трябва да бъдат премахнати с симистори, ако те трябва да бъдат ефективно заменени за релета, са RF смущения по време на превключване и влизане на опасната мрежа във веригата.

Твърдотелните релета са проектирани точно с горепосочените спецификации, което елиминира RF извода и също така държи двата етапа напълно далеч от други.

Търговските SSR могат да струват много скъпо и не могат да се обслужват, ако нещо се обърка. Изработването на реле в твърдо състояние само от вас и използването му за необходимото приложение може да бъде точно това, което „лекарят беше поръчал“. Тъй като тя може да бъде изградена с помощта на дискретни електронни компоненти, става напълно ремонтируема, модифицируема и освен това ви дава ясна представа относно вътрешните операции на системата.

Тук ще проучим направата на просто твърдо реле.

Как работи

Както беше обсъдено в горния раздел, в предложения SSR или дизайн на веригата на реле на твърдо състояние, RF интерференцията се проверява чрез принуждаване на симистора да превключва само около нулевата маркировка на синусоидалната фаза на променлив ток и използването на опто съединител гарантира, че входът е се държи далеч от променливотоковите мрежови потенциали, присъстващи в симисторната верига.

Нека се опитаме да разберем как функционира веригата:

“прилагане на безжични сензорни мрежи ”

Както е показано на диаграмата, опто съединителят се превръща в портал между спусъка и превключващата верига. Входният спусък се прилага към светодиода на опто, който свети и кара фототранзистора да поведе.
Напрежението от фототранзистора преминава през колектора към излъчвателя и накрая достига вратата на симистора, за да го задейства.

Горната операция е доста обикновена и обикновено се свързва със спусъка на всички триаци и SCR. Това обаче може да не е достатъчно, за да елиминира РЧ шума.

Разделът, включващ трите транзистора и някои резистори, е специално въведен с оглед проверка на генерирането на RF, като се гарантира, че триакът се провежда само в близост до нулевите прагове на синусоидалната форма на променлив ток.

Когато към веригата се подаде променливотоково захранване, в колектора на опто транзистора се получава коригиран постоянен ток и той се провежда, както е обяснено по-горе, но напрежението на кръстовището на резисторите, свързани към основата на Т1, е така регулирано, че се провежда незабавно след като формата на вълната на променлив ток се издигне над отметката от 7 волта. За толкова дълго време формата на вълната остава над това ниво поддържа T1 включен.

Това основава колекторното напрежение на опто транзистора, възпрепятстващо провеждането на симистора, но в момента, в който напрежението достигне 7 волта и се приближи до нулата, транзисторите спират да провеждат, позволявайки на симистора да превключи.

Процесът се повтаря по време на отрицателния полуцикъл, когато T2, T3 провежда в отговор на напрежения над минус 7 волта отново, което прави заключението, че триакът се задейства само когато фазовият потенциал се приближи до нула, ефективно елиминирайки индукцията на нулеви пресичащи RF смущения.

Електрическа схема на SSD верига SSD

Списък на частите за предложената полупроводникова верига на реле

R1 = 120 K,
R2 = 680K,
R3 = 1 K,
R4 = 330 K,
R5 = 1 М,
R6 = 100 ома 1 W,
C1 = 220 uF / 25 V,
C2 = 474/400 V Метализиран полиестер
C3 = 0,22uF / 400V PPC
Z1 = 30 волта, 1 W,
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E или подобен.

Оформление на печатни платки

Използване на SCR Opto-Coupler 4N40

Днес с появата на модерни оптосъединители, правенето на висококачествено твърдотелно реле (SSR) наистина стана лесно. 4N40 е едно от тези устройства, което използва фото SCR за необходимото изолирано задействане на променлив товар.

Този опто-съединител може да бъде просто конфигуриран за създаване на високо надеждна и ефективна SSR верига. Тази схема може да се използва за задействане на 220V товар чрез напълно изолиран 5V логически контрол, както е показано по-долу: