รีเลย์สถานะโซลิดสเตตของไฟ AC หรือ SSR เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเปลี่ยนโหลด AC หนักที่ระดับไฟหลักผ่านตัวกระตุ้นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขั้นต่ำที่แยกได้โดยไม่ต้องรวมหน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวทางกล

ในโพสต์นี้เราได้เรียนรู้วิธีสร้างโซลิดสเตตรีเลย์แบบธรรมดาหรือวงจร SSR โดยใช้ Triac, BJTs, ออปโปคัปโปที่ข้ามศูนย์

ข้อได้เปรียบของ Solid State SSR เหนือรีเลย์เชิงกล

รีเลย์ประเภทกลไกอาจไม่มีประสิทธิภาพในการใช้งานที่ต้องการการสลับที่ราบรื่นรวดเร็วและสะอาดมาก

วงจรที่เสนอของ SSR สามารถสร้างได้ที่บ้านและใช้ในสถานที่ที่ต้องการการจัดการโหลดที่ซับซ้อนอย่างแท้จริง

วงจรโซลิดสเตตรีเลย์ที่มีตัวตรวจจับการข้ามศูนย์ในตัวอธิบายไว้ในบทความนี้

วงจรนี้เข้าใจและสร้างได้ง่ายมาก แต่ยังมีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์เช่นการสวิทช์ที่สะอาดปราศจากสัญญาณรบกวนจากคลื่นความถี่วิทยุและสามารถรองรับโหลดได้ถึง 500 วัตต์เราได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับรีเลย์และวิธีการทำงาน

เราทราบดีว่าอุปกรณ์เหล่านี้ใช้สำหรับเปลี่ยนโหลดไฟฟ้าหนักผ่านคู่สัมผัสที่แยกได้ภายนอกเพื่อตอบสนองต่อพัลส์ไฟฟ้าขนาดเล็กที่ได้รับจากเอาต์พุตวงจรอิเล็กทรอนิกส์

“ความถี่เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า ic ”

โดยปกติอินพุตทริกเกอร์จะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของขดลวดรีเลย์ซึ่งอาจเป็น 6, 12 หรือ 24 V DC ในขณะที่โหลดและกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนโดยหน้าสัมผัสรีเลย์ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ระดับศักย์ไฟ AC

โดยทั่วไปรีเลย์มีประโยชน์เนื่องจากสามารถสลับการเชื่อมต่อที่หนักหน่วงกับหน้าสัมผัสได้โดยไม่ต้องนำอันตรายที่อาจเกิดขึ้นไปสัมผัสกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีช่องโหว่ซึ่งกำลังถูกเปลี่ยน

อย่างไรก็ตามข้อดีนั้นมาพร้อมกับข้อเสียที่สำคัญบางประการซึ่งไม่สามารถละเลยได้ เนื่องจากหน้าสัมผัสเกี่ยวข้องกับการทำงานทางกลบางครั้งจึงค่อนข้างไม่เหมาะสมกับวงจรที่ซับซ้อนซึ่งต้องการการสลับที่แม่นยำรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง

รีเลย์เชิงกลยังมีชื่อเสียงที่ไม่ดีในการสร้างสัญญาณรบกวน RF และสัญญาณรบกวนระหว่างการเปลี่ยนซึ่งส่งผลให้หน้าสัมผัสเสื่อมโทรมตามเวลา

สำหรับ SSR ที่ใช้ MOSFET โปรด อ้างถึงโพสต์นี้

การใช้ SCR ot Triac สำหรับการสร้าง SSR

Triacs และ SCRs ถูกคิดว่าเป็นการทดแทนที่ดีในสถานที่ที่รีเลย์ข้างต้นพิสูจน์แล้วว่าไม่มีประสิทธิภาพอย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับปัญหาการสร้างสัญญาณรบกวน RF ขณะใช้งาน

นอกจากนี้ SCRs และ Triacs เมื่อรวมเข้ากับวงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยตรงจำเป็นต้องเชื่อมต่อสายกราวด์ของวงจรด้วยแคโทดซึ่งหมายความว่าตอนนี้ส่วนของวงจรไม่ได้แยกออกจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ถึงตายจากอุปกรณ์อีกต่อไปซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบที่ร้ายแรงถึงความปลอดภัย ผู้ใช้มีความกังวล

“สวิตช์แรงเหวี่ยงคืออะไร ”

อย่างไรก็ตาม Triac สามารถนำไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพหากข้อเสียที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการดูแลอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นสองสิ่งที่ต้องถอดออกด้วยไตรแอกหากจะเปลี่ยนรีเลย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพคือสัญญาณรบกวน RF ขณะเปลี่ยนและการเข้าสู่แหล่งจ่ายไฟหลักที่เป็นอันตรายในวงจร

โซลิดสเตทรีเลย์ได้รับการออกแบบอย่างตรงตามข้อกำหนดข้างต้นซึ่งจะกำจัดการอนุมาน RF และยังป้องกันไม่ให้ทั้งสองขั้นตอนห่างจาก exh อื่น ๆ

SSR เชิงพาณิชย์อาจมีค่าใช้จ่ายสูงมากและไม่สามารถให้บริการได้หากมีอะไรผิดพลาด อย่างไรก็ตามการสร้างโซลิดสเตตรีเลย์โดยคุณทั้งหมดและใช้สำหรับแอปพลิเคชันที่จำเป็นอาจเป็นเพียงสิ่งที่ 'แพทย์สั่ง' เนื่องจากสามารถสร้างขึ้นโดยใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกจึงสามารถซ่อมแซมได้อย่างสมบูรณ์ปรับเปลี่ยนได้และยิ่งไปกว่านั้นยังให้แนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับการทำงานภายในของระบบ

ที่นี่เราจะศึกษาการสร้างโซลิดสเตตรีเลย์อย่างง่าย

มันทำงานอย่างไร

ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อข้างต้นในการออกแบบวงจร SSR หรือโซลิดสเตทรีเลย์ที่นำเสนอจะมีการตรวจสอบสัญญาณรบกวน RF โดยบังคับให้ Triac สลับเฉพาะรอบเครื่องหมายศูนย์ของเฟสไซน์ AC และการใช้ตัวเชื่อมออปโปเพื่อให้แน่ใจว่าอินพุตเป็น เก็บให้ห่างจากศักยภาพของไฟ AC ที่มีอยู่ในวงจรไตรแอก

ลองทำความเข้าใจว่าวงจรทำงานอย่างไร:

ดังที่แสดงในแผนภาพ opto coupler กลายเป็นพอร์ทัลระหว่างทริกเกอร์และวงจรสวิตชิ่ง ทริกเกอร์อินพุตถูกนำไปใช้กับ LED ของออปโปซึ่งส่องสว่างและทำให้โฟโต้ทรานซิสเตอร์ดำเนินการ
แรงดันไฟฟ้าจากโฟโต้ทรานซิสเตอร์จะส่งผ่านตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยและในที่สุดก็มาถึงประตูของไตรแอคเพื่อใช้งาน

“ดึงขึ้นหรือดึงลง ”

การดำเนินการข้างต้นค่อนข้างธรรมดาและมักเกี่ยวข้องกับทริกเกอร์ของ Triacs และ SCR ทั้งหมด อย่างไรก็ตามสิ่งนี้อาจไม่เพียงพอที่จะกำจัดสัญญาณรบกวน RF

ส่วนที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สามตัวและตัวต้านทานบางตัวได้รับการแนะนำโดยเฉพาะในมุมมองของการตรวจสอบการสร้าง RF โดยตรวจสอบให้แน่ใจว่าไตรแอกดำเนินการเฉพาะในบริเวณใกล้เคียงกับเกณฑ์ศูนย์ของรูปคลื่นไซน์ AC เท่านั้น

เมื่อใช้ไฟ AC เข้ากับวงจร DC ที่แก้ไขแล้วจะมีอยู่ที่ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ออปโปและดำเนินการตามที่อธิบายไว้ข้างต้นอย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับฐานของ T1 จะถูกปรับเพื่อให้ดำเนินการได้ทันที หลังจากรูปคลื่น AC สูงขึ้นเหนือเครื่องหมาย 7 โวลต์ เป็นเวลานานรูปคลื่นจะอยู่เหนือระดับนี้ทำให้ T1 เปิดอยู่

สิ่งนี้เป็นเหตุให้แรงดันไฟฟ้าสะสมของทรานซิสเตอร์ออปโปยับยั้งไม่ให้ไตรแอกนำไฟฟ้า แต่ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าถึง 7 โวลต์และใกล้ศูนย์ทรานซิสเตอร์จะหยุดดำเนินการเพื่อให้ไตรแอกสลับ

กระบวนการนี้จะทำซ้ำในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบเมื่อ T2, T3 ดำเนินการเพื่อตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าลบ 7 โวลต์อีกครั้งทำให้ไตรแอกยิงเฉพาะเมื่อศักย์ของเฟสใกล้ศูนย์ซึ่งจะกำจัดการเหนี่ยวนำของการรบกวน RF ข้ามศูนย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แผนภาพวงจรของวงจร Solid State SSR

รายการชิ้นส่วนสำหรับวงจรโซลิดสเตตรีเลย์ที่เสนอ

R1 = 120 K,
R2 = 680K,
R3 = 1 K,
R4 = 330 K,
R5 = 1 ล้าน
R6 = 100 โอห์ม 1 W,
C1 = 220 ยูเอฟ / 25 โวลต์
C2 = 474/400 V โพลีเอสเตอร์ Metalized
C3 = 0.22uF / 400V PPC
Z1 = 30 โวลต์ 1 วัตต์
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = บีที 36
OP1 = MCT2E หรือคล้ายกัน

เค้าโครง PCB

การใช้ SCR Opto-Coupler 4N40

วันนี้ด้วยการถือกำเนิดของตัวเชื่อมต่อออปโปที่ทันสมัยทำให้โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) เกรดสูงกลายเป็นเรื่องง่าย 4N40 เป็นหนึ่งในอุปกรณ์เหล่านี้ที่ใช้ SCR ภาพถ่ายสำหรับการเรียกโหลด AC แบบแยกที่จำเป็น

opto-coupler นี้สามารถกำหนดค่าเพื่อสร้างวงจร SSR ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสูง วงจรนี้สามารถใช้เพื่อกระตุ้นโหลด 220V ผ่านการควบคุมลอจิก 5V ที่แยกได้อย่างละเอียดดังที่แสดงด้านล่าง: