Et vekselstrøm solid state relé eller SSR er en enhet som brukes til å bytte tunge vekselstrømsbelastninger på nettnivå, gjennom isolerte minimale likspenningsutløsere, uten å innlemme mekaniske bevegelige kontakter.

I dette innlegget lærer vi hvordan man konstruerer et enkelt solid state-relé eller en SSR-krets ved hjelp av en Triac, BJTs, en nullkryssende optokobler.

Fordelen med solid state SSR i forhold til mekaniske releer

Mekanisk type releer kan være ganske ineffektive i applikasjoner som krever veldig jevn, veldig rask og ren bytte.

Den foreslåtte kretsen til en SSR kan bygges hjemme og brukes på steder som krever virkelig sofistikert lasthåndtering.

En solid state-relékrets med innebygd null kryssdetektor er beskrevet i denne artikkelen.

Kretsen er veldig lett å forstå og bygge, men gir nyttige funksjoner som ren bytte, fri for RF-forstyrrelser, og i stand til å håndtere belastninger på opptil 500 watt. Vi har lært mye om releer og hvordan de fungerer.

Vi vet at disse enhetene brukes til å bytte tunge elektriske belastninger gjennom eksterne isolerte par kontakter, som svar på en liten elektrisk puls mottatt fra en elektronisk kretsutgang.

“hvordan du installerer en toveis bryter ”

Normalt er utløserinngangen i nærheten av reléspolespenningen, som kan være 6, 12 eller 24 V DC, mens belastningen og strømmen som blir slått av relékontaktene, stort sett ligger på nivåer av vekselstrømspotensialer.

I utgangspunktet er reléer nyttige fordi de er i stand til å veksle tungt koblet til kontaktene sine uten å bringe de farlige potensialene i kontakt med den sårbare elektroniske kretsen som den blir byttet gjennom.

Fordelene ledsages imidlertid av noen få kritiske ulemper som ikke kan ignoreres. Siden kontaktene involverer mekaniske operasjoner, er det noen ganger ganske inhabil med sofistikerte kretser som krever svært nøyaktig, rask og effektiv bytte.

Mekaniske reléer har også dårlig rykte for å generere RF-forstyrrelser og støy under bytte, noe som også resulterer i at kontaktene degraderes med tiden.

For en MOSFET-basert SSR referer til dette innlegget

Bruke SCR ot Triac for å lage SSR

Triacs og SCR antas å være gode erstatninger på steder der de ovennevnte reléene viser seg å være ineffektive, men disse kan også innebære problemer med generering av RF-interferens under drift.

Også SCR og Triacs når de er integrert direkte i elektroniske kretser, krever at kretsens jordlinje kobles til katoden, noe som betyr at kretsseksjonen nå ikke lenger er isolert fra dødelige vekselspenninger fra enheten - en alvorlig ulempe så langt som sikkerheten til brukeren er bekymret.

“typer positiv fortrengningspumpe ”

Imidlertid kan en triac implementeres veldig effektivt hvis de ovennevnte ulempene blir tatt hånd om. Derfor er de to tingene som må fjernes med triacs, hvis de effektivt skal byttes ut for reléer, RF-interferens under omstilling og innføring av farlig strøm i kretsen.

Solid State-reléer er designet nøyaktig med ovennevnte spesifikasjoner, som eliminerer RF-inferens og holder også de to trinnene helt borte fra andre.

Kommersielle SSR-er kan være svært kostbare og kan ikke brukes hvis noe går galt. Men å lage et solid state-relé helt av deg og bruke det til den nødvendige applikasjonen kan være akkurat det 'legen hadde bestilt.' Siden den kan bygges ved bruk av diskrete elektroniske komponenter blir den fullstendig reparerbar, modifiserbar, og dessuten gir den deg en klar ide om systemets interne operasjoner.

Her vil vi studere å lage et enkelt solid state-relé.

Hvordan det fungerer

Som diskutert i avsnittet ovenfor, i den foreslåtte SSR- eller solid state-relékretsutformingen, blir RF-forstyrrelsen sjekket ved å tvinge triacen til å bare bytte rundt nullmerket til AC-sinusfasen, og bruken av en optokobler sørger for at inngangen er holdes godt borte fra vekselstrømspotensialene som er tilstede med triac-kretsen.

La oss prøve å forstå hvordan kretsen fungerer:

Som vist i diagrammet blir optokoblingen portalen mellom avtrekkeren og bryterkretsen. Inngangsutløseren påføres lysdioden til optoen som lyser og får fototransistoren til å lede.
Spenningen fra fototransistoren passerer over samleren til emitteren og når til slutt triacens gate for å betjene den.

Ovennevnte operasjon er ganske vanlig og er ofte forbundet med utløseren til alle Triacs og SCRs. Dette kan imidlertid ikke være nok til å eliminere RF-støy.

Seksjonen som består av de tre transistorer og noen motstander, er spesielt introdusert med tanke på å kontrollere RF-generasjonen, ved å sikre at triac kun leder i nærheten av nullterskelene til AC-sinusformen.

“båndbredde for høypassfilter ”

Når vekselstrøm tilføres kretsen, blir en rettet likestrøm tilgjengelig ved samleren til optotransistoren, og den leder som forklart ovenfor, men spenningen ved krysset mellom motstandene som er koblet til basen til T1 er så justert at den leder umiddelbart etter at AC-bølgeformen stiger over 7 volt-merket. Så lenge holder bølgeformen over dette nivået T1 slått PÅ.

Dette begrunner kollektorspenningen til optotransistoren, og hindrer triac i å lede, men i det øyeblikket spenningen når 7 volt og nærmer seg null, slutter transistorene å lede slik at triacen kan bytte.

Prosessen gjentas i løpet av den negative halvsyklusen når T2, T3 utfører som respons på spenninger over minus 7 volt, og igjen blir det sut at triac bare avfyres når fasepotensialet nærmer seg null, og effektivt eliminerer induksjonen av null kryssende RF-interferenser.

Kretsdiagram over solid state SSR-krets

Deleliste for den foreslåtte solid state-relékretsen

R1 = 120 K,
R2 = 680K,
R3 = 1 K,
R4 = 330 K,
R5 = 1 M,
R6 = 100 ohm 1 W,
C1 = 220 uF / 25 V,
C2 = 474/400 V metallisert polyester
C3 = 0.22uF / 400V PPC
Z1 = 30 volt, 1 W,
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E eller lignende.

PCB-oppsett

Bruker SCR Opto-Coupler 4N40

I dag med fremkomsten av moderne optokoblinger har det virkelig blitt enkelt å lage et solid state-relé (SSR) av høy kvalitet. 4N40 er en av disse enhetene som bruker en foto-SCR for den nødvendige isolerte utløsningen av en AC-belastning.

Denne optokoblingen kan enkelt konfigureres for å skape en svært pålitelig og effektiv SSR-krets. Denne kretsen kan brukes til å utløse en 220V belastning gjennom en grundig isolert 5V logikkontroll, som vist nedenfor: