Твердотельное реле сети переменного тока или SSR - это устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети через изолированные триггеры минимального напряжения постоянного тока без использования механических подвижных контактов.

В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле или цепь SSR с использованием симистора, BJT, оптопары перехода через нуль.

Преимущество твердотельных твердотельных реле перед механическими реле

Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.

Предлагаемую схему SSR можно построить дома и использовать в местах, где требуется действительно сложное управление нагрузкой.

В этой статье описывается схема твердотельного реле со встроенным детектором перехода через ноль.

Схема очень проста в понимании и построении, но при этом имеет такие полезные функции, как чистое переключение, отсутствие радиочастотных помех и способность выдерживать нагрузки до 500 Вт. Мы многое узнали о реле и о том, как они работают.

Мы знаем, что эти устройства используются для переключения тяжелых электрических нагрузок через внешнюю изолированную пару контактов в ответ на небольшой электрический импульс, полученный с выхода электронной схемы.

“как сделать солнечную плиту с ящиком ”

Обычно триггерный вход находится вблизи напряжения катушки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, в то время как нагрузка и ток, коммутируемые контактами реле, в основном находятся на уровнях потенциалов сети переменного тока.

В основном реле полезны, потому что они могут переключать тяжелые, подключенные к их контактам, не приводя опасные потенциалы в контакт с уязвимой электронной схемой, через которую они переключаются.

Однако преимущества сопровождаются несколькими критическими недостатками, которые нельзя игнорировать. Поскольку контакты связаны с механическими операциями, иногда они совершенно не подходят для сложных схем, которые требуют высокоточного, быстрого и эффективного переключения.

Механические реле также имеют плохую репутацию из-за того, что они создают радиопомехи и шум во время переключения, что также приводит к ухудшению характеристик контактов со временем.

Для SSR на основе MOSFET, пожалуйста, обратитесь к этому сообщению

Использование SCR или Triac для создания SSR

Считается, что симисторы и тиристоры являются хорошей заменой там, где вышеуказанные реле оказываются неэффективными, однако они также могут вызывать проблемы с генерацией радиочастотных помех во время работы.

Кроме того, тиристоры и симисторы, интегрированные непосредственно в электронные схемы, требуют, чтобы линия заземления схемы была соединена с ее катодом, что означает, что секция схемы больше не изолирована от смертельных напряжений переменного тока от устройства - серьезный недостаток с точки зрения безопасности для устройства. пользователь обеспокоен.

“что такое контроллер солнечного заряда ”

Однако симистор можно очень эффективно реализовать, если полностью устранить вышеупомянутую пару недостатков. Таким образом, две вещи, которые должны быть устранены с помощью симисторов, если они должны быть эффективно заменены на реле, - это радиочастотные помехи при переключении и попадание опасной сети в цепь.

Твердотельные реле спроектированы в точном соответствии с указанными выше спецификациями, что исключает влияние РЧ-сигналов, а также полностью обособляет две ступени друг от друга.

Коммерческие SSR могут быть очень дорогостоящими и не подлежат ремонту, если что-то пойдет не так. Однако изготовление твердотельного реле полностью вами и использование его для необходимого приложения может быть именно тем, что «доктор прописал». Поскольку он может быть построен с использованием дискретных электронных компонентов, он становится полностью ремонтируемым, модифицируемым и, более того, дает вам четкое представление о внутренних операциях системы.

Здесь мы изучим создание простого твердотельного реле.

Как это устроено

Как обсуждалось в предыдущем разделе, в предлагаемой схеме SSR или твердотельного реле радиочастотные помехи проверяются путем принудительного переключения симистора только вокруг нулевой отметки синусоидальной фазы переменного тока, а использование оптопары гарантирует, что вход держаться подальше от сетевых потенциалов переменного тока, присутствующих в цепи симистора.

Попробуем разобраться, как работает схема:

Как показано на схеме, оптрон становится порталом между триггером и схемой переключения. Триггер входа применяется к светодиоду оптопара, который загорается и заставляет фототранзистор проводить.
Напряжение от фототранзистора проходит через коллектор к эмиттеру и, наконец, достигает затвора симистора, чтобы управлять им.

Вышеупомянутая операция довольно обычна и обычно связана с триггером всех симисторов и тиристоров. Однако этого может быть недостаточно для устранения радиочастотного шума.

Секция, состоящая из трех транзисторов и некоторых резисторов, специально вводится с целью проверки генерации ВЧ, гарантируя, что симистор проводит только в окрестности нулевых пороговых значений синусоидального сигнала переменного тока.

“как восстановить точность биметаллического градусника ”

Когда сеть переменного тока применяется к цепи, выпрямленный постоянный ток становится доступным на коллекторе оптранзистора, и он проводит, как объяснено выше, однако напряжение на переходе резисторов, подключенных к базе T1, регулируется так, что оно немедленно проводит после того, как сигнал переменного тока поднимется выше отметки 7 В. Пока сигнал остается выше этого уровня, T1 остается включенным.

Это заземляет напряжение коллектора оптранзистора, препятствуя току симистора, но в момент, когда напряжение достигает 7 вольт и приближается к нулю, транзисторы перестают проводить, позволяя симистору переключиться.

Процесс повторяется в течение отрицательного полупериода, когда T2, T3 проводят в ответ на напряжения выше минус 7 вольт, снова заставляя симистор срабатывать только тогда, когда фазовый потенциал приближается к нулю, что эффективно устраняет индукцию РЧ помех при переходе через ноль.

Принципиальная схема твердотельной цепи SSR

Перечень деталей для предлагаемой схемы твердотельного реле

R1 = 120 К,
R2 = 680К,
R3 = 1 К,
R4 = 330 К,
R5 = 1 M,
R6 = 100 Ом 1 Вт,
C1 = 220 мкФ / 25 В,
C2 = 474/400 В металлизированный полиэстер
C3 = 0,22 мкФ / 400 В PPC
Z1 = 30 вольт, 1 Вт,
Т1, Т2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E или аналогичный.

Схема печатной платы

Использование оптопары SCR 4N40

Сегодня, с появлением современных оптопар, создание высококачественного твердотельного реле (SSR) стало действительно простым делом. 4N40 - одно из таких устройств, в котором используется фотоэлектрический тиристор для требуемого изолированного запуска нагрузки переменного тока.

Этот оптрон можно легко настроить для создания высоконадежной и эффективной цепи SSR. Эта схема может использоваться для запуска нагрузки 220 В через полностью изолированное логическое управление 5 В, как показано ниже: