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:
- Твердотельное реле — принцип работы
- Преимущества и сфера использования твердотельного реле
- Разновидности твердотельных реле
- Выбор и покупка твердотельного реле
- 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,
- 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 своими руками
В последнее время набрали популярность твёрдотельные реле. Для очень многих устройств силовой электроники твёрдотельные реле стали просто необходимы. Их преимущество в несоизмеримо большем количестве срабатываний, по сравнению с электромагнитными реле и большой скоростью переключений.
С возможностью подключения нагрузки в момент перехода напряжения через ноль, тем самым избегая тяжёлых пусковых токов. В некоторых случаях их герметичность тоже играет свою положительную роль, но одновременно лишая владельца такого реле преимущества в возможности ремонта с заменой некоторых деталей. Твёрдотельное реле, в случае выхода из строя, не ремонтируется и подлежит замене целиком, это его отрицательное качество. Цены на такие реле несколько кусаются, и получается расточительно. Попробуем вместе сделать твёрдотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.
Схема
Посмотрим схему этого очень полезного и нужного устройства.
Основу схемы составляют силовой симистор Т1 — BT138-800 на 16 Ампер и управляющий им оптрон МОС3063. На схеме выделены чёрным цветом проводники, которые нужно проложить медным проводом повышенного сечения, в зависимости от планируемой нагрузки.
Управление светодиодом оптрона мне удобнее запитать от 220 Вольт, а можно от 12 или 5 Вольт, кому как нужно.
Для управления от 5 Вольт, нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково.
Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения.
Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно – чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.
Детали и корпус
Нам потребуется:
- F1 — предохранитель на 100 мА.
- S1 — любой маломощный переключатель.
- C1 – конденсатор 0.063 мкФ 630 Вольт.
- C2 – 10 — 100 мкФ 25 Вольт.
- C3 – 2.7 нФ 50 Вольт.
- C4 – 0.047 мкФ 630 Вольт.
- R1 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R2 – 100 Ом 0.25 Ватт.
- R3 – 330 Ом 0.5 Ватт.
- R4 – 470 Ом 2 Ватта.
- R5 – 47 Ом 5 Ватт.
- R6 – 470 кОм 0.25 Ватт.
- R7 – варистор TVR12471, или подобный.
- R8 – нагрузка.
- D1 – любой диодный мост на напряжение не менее 600 Вольт, или собрать из четырёх отдельных диодов, например — 1N4007.
- D2 – стабилитрон на 6. 2 Вольта.
- D3 – диод 1N4007.
- T1 – симистор ВТ138-800.
- LED1 – любой сигнальный светодиод.
2 Вольта.Изготовление твердотельного реле
Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.
Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.
Далее размещаем следующие детали в соответствии со схемой и припаиваем их.
Припаиваем провода для подключения питания и нагрузки.
Помещаем устройство в корпус, предварительно испытав его при минимальной нагрузке.
Испытание прошло успешно.
Смотрите видео
Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.
Терморегулятор высокотемпературный термостат до 450 °С и твердотельное реле 40А с нагрузкой до 6200 Вт
Терморегулятор W3003 в комплекте с твердотельным реле ZGT-40AA до 40 Ампер на 220 В с максимально подключаемой нагрузкой до 6200 Вт.
Это высокотемпературный цифровой регулятор температуры термостат для автоматического поддержания температуры в термических установках с температурой от 0 до 450 °С.Работает как на нагрев так и на охлаждения в диапазоне 0 до 450 °С.В комплекте с терморегулятором идет твердотельное реле на 40А и жаростойкий термодатчик, который устанавливается в место, где необходимо контролировать температуру.
Термодатчик — это термопара К типа. Длина датчика 1 метр.
На окончании датчика нарезана резьба М6.
Схема подключения твердотельного реле к терморегулятору ZFX-W3003
Как правильно рассчитать максимальную нагрузку в зависимости от максимального тока твердотельного реле:
- Резистивная нагрузка: 70% от максимального тока реле (нагревательный элемент (ТЭН), электрическая плита, бойлер и т. д.)
- Индуктивная нагрузка: 20% от максимального тока реле (компрессоры, электродвигатели, электромагниты, катушки дросселей, трансформаторы, выпрямители, преобразователи построенные на тиристорах и т. д.)
- Емкостная нагрузка: 10% от максимального тока реле (нагрузки с конденсатором во входной цепи, электронные блоки питания галогенных или люминесцентных ламп и т. д.)
д.)Внимание: при токе нагрузки 5 Ампер или больше, твердотельное реле нужно обязательно устанавливать на радиатор с использованием термопасты для необходимого охлаждения реле !
Терморегулятор ZFX-W3003 имеет два режима:
- нагрева или охлаждения,
- пользователи могут свободно установить температуру включения и отключения нагревателя.
Имеет большой и четкий светодиодный дисплей для лучшей читаемости и термозонд в специальной оболочке длиной 1 метр.
Прибор прост в использовании. Для подключения необходимо только подать питание 220 В и подключить к устройству для обогрева (охлаждения), которым будет управлять терморегулятор
Прибор имеет три кнопки для удобства эксплуатации: SET, стрелка вверх и стрелка вниз При кратковременном нажатие на кнопку стрелочка вверх, на дисплее мы видим температуру, при которой терморегулятор включит нагрузку.
При коротком нажатии на кнопку стрелочка вниз, мы видим температуру, при которой терморегулятор выключит нагрузку.
4 режима установки:
- P0 — температура включения от 0 °C до 450 °C,
- P1 — температура выключения от 0 °C до 450 °C
- P2 коррекции температуры (если термостат показывает не верно) от -10 до +10 °C
- PЗ задержка включения в минутах 0 — 10
Два режима работы:
нагрев (температура запуска меньше температуры остановки),
охлаждение (температура запуска выше температуры остановки)
Важно: все установки температурного режима, сохраняются в энергонезависимой памяти и сохраняются. Даже если выключили электроэнергию и через какое-то время снова включили в терморегуляторе сохранятся все настройки температуры и задержки включения нагрузки. Этот режим можно использовать в качестве защиты компрессоров холодильников и морозильников от частых всплесков в течении нескольких минут включений и отключений электричества.
Электронный термостат может применяться: в термических установках с температурой выше 100 °С, в электрических котлах, нагревателях масла, электрических духовках, паровых установках, отопительных системах, в промышленных установках инкубаторах, брудерах, курятниках, в подсобном хозяйстве, в теплицах, гроубоксах, в аквариумах, гидропонике, коптильнях и т. д., где требуется поддержания температуры с точностью до ± 0,2° С..
Водонепроницаемый наконечник датчика с резьбой 6 мм и длиной 1 метр, может использоваться для воды или другой жидкости, не коррозирует, позволяет измерять температуру воды для аквакультуры, декоративных рыб, гидропоники других и жидкостей.
Настройка Терморегулятора :
1) нажать кнопку с иероглифом и держать пока на экране не загорится Р0
2) стрелками выбрать режим и нажать кнопку с иероглифом
3) стрелками выбрать значение и снова нажать кнопку с иероглифом
Восстановление заводской настройки: при условии электричества, в то же время удерживайте верхнюю и нижнюю клавиши, пока на цифровом дисплей будет 888
Температура запуска < температура остановки = режим нагрева
Температура запуска > Температура остановки = режим охлаждения
Пример настройки терморегулятора на нагрев:
Управляйте электро водонагревателем: выключать нагревание при достижении 60 ℃ и начните нагревать снова, когда температура снизится до 40 ℃.
Как его установить?
Шаг 1: убедитесь, что режим работы-это режим нагрева, температура запуска <температура остановки
Шаг 2: нажмите клавишу настройки, чтобы войти во внутреннее меню, выберите PO и нажмите клавишу настройки, чтобы установить значение PO до 40 °C
Шаг 3: нажмите клавишу настройки, чтобы войти во внутреннее меню, выберите P1 и нажмите клавишу настройки, установите значение P1 до 60 ° ℃
Характеристики терморегулятора ZFX-W3003-220V с твердотельным реле ZGT-40AA:
- Диапазон измерения температуры: 0 ~ 450 °C
- Диапазон регулирования температуры: 0 ~ 450 °C
- Точность измерения температуры: плюс или минус 0,2 °C
- Точность контроля температуры: плюс или минус 0,1 °C
- Измерительный вход: NTC10K L = 1 м высокотемпературный зонд
- Максимальная выходная мощность: до 7200 Вт, при долговременной работе до 6200 Вт (при резистивной нагрузки)
- Входное напряжение: 220 Вольт
- Выходное напряжение: равно входному напряжению
- Размер внешнего вида: 61*45*31 мм
- Этот контроллер температуры поставляется с датчиком 1 метр
- Тип монтажа: накладной
- Количество коммутируемых цепей: 1
- Корпус: огнеупорный пластик ABS толщиной 1,8 мм
- Цвет: белый
Комплектация :
- Терморегулятор с термодатчиком 1 шт.
- Твердотельное реле 1 шт.
коммутация мощных нагрузок / Хабр
Привет, Geektimes!
Управление мощными нагрузками — достаточно популярная тема среди людей, так или иначе касающихся автоматизации дома, причём в общем-то независимо от платформы: будь то Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One или иная платформа, включать-выключать ей какой-нибудь обогреватель, котёл или канальный вентилятор рано или поздно приходится.
Традиционная дилемма здесь — чем, собственно, коммутировать. Как убедились многие на своём печальном опыте, китайские реле не обладают должной надёжностью — при коммутации мощной индуктивной нагрузки контакты сильно искрят, и в один прекрасный момент могут попросту залипнуть. Приходится ставить два реле — второе для подстраховки на размыкание.
Вместо реле можно поставить симистор или твердотельное реле (по сути, тот же тиристор или полевик со схемой управления логическим сигналом и опторазвязкой в одном корпусе), но у них другой минус — они греются.
Соответственно, нужен радиатор, что увеличивает габариты конструкции.
Я же хочу рассказать про простую и довольно очевидную, но при этом редко встречающуюся схему, умеющую вот такое:
- Гальваническая развязка входа и нагрузки
- Коммутация индуктивных нагрузок без выбросов тока и напряжения
- Отсутствие значимого тепловыделения даже на максимальной мощности
Но сначала — чуть-чуть иллюстраций. Во всех случаях использовались реле TTI серий TRJ и TRIL, а в качестве нагрузки — пылесос мощностью 650 Вт.
Классическая схема — подключаем пылесос через обычное реле. Потом подключаем к пылесосу осциллограф (Осторожно! Либо осциллограф, либо пылесос — а лучше оба — должны быть гальванически развязаны от земли! Пальцами и яйцами в солонку не лазить! С 220 В не шутят!) и смотрим.
Включаем:
Пришлось почти на максимум сетевого напряжения (пытаться привязать электромагнитное реле к переходу через ноль — задача гиблая: оно слишком медленное).
В обе стороны бабахнуло коротким выбросом с почти вертикальными фронтами, во все стороны полетели помехи. Ожидаемо.
Выключаем:
Резкое пропадание напряжения на индуктивной нагрузке не сулит ничего хорошего — ввысь полетел выброс. Кроме того, видите вот эти помехи на синусоиде за миллисекунды до собственно отключения? Это искрение начавших размыкаться контактов реле, из-за которого они однажды и прикипят.
Итак, «голым» реле коммутировать индуктивную нагрузку плохо. Что сделаем? Попробуем добавить снаббер — RC-цепочку из резистора 120 Ом и конденсатора 0,15 мкФ.
Включаем:
Лучше, но не сильно. Выброс сбавил в высоте, но в целом сохранился.
Выключаем:
Та же картина. Мусор остался, более того, осталось искрение контактов реле, хоть и сильно уменьшившееся.
Вывод: со снаббером лучше, чем без снаббера, но глобально проблемы он не решает. Тем не менее, если вы желаете коммутировать индуктивные нагрузки обычным реле — ставьте снаббер.
Номиналы надо подбирать по конкретной нагрузке, но 1-Вт резистор на 100-120 Ом и конденсатор на 0,1 мкФ выглядят разумным вариантом для данного случая.
Литература по теме: Agilent — Application Note 1399, «Maximizing the Life Span of Your Relays». При работе реле на худший тип нагрузки — мотор, который, помимо индуктивности, при старте имеет ещё и очень низкое сопротивление — добрые авторы рекомендуют уменьшить паспортный ресурс реле в пять раз.
А теперь сделаем ход конём — объединим симистор, симисторный драйвер с детектированием нуля и реле в одну схему.
Что есть на этой схеме? Слева — вход. При подаче на него «1» конденсатор C2 практически мгновенно заряжается через R1 и нижнюю половину D1; оптореле VO1 включается, дожидается ближайшего перехода через ноль (MOC3063 — со встроенной схемой детектора нуля) и включает симистор D4. Нагрузка запускается.
Конденсатор C1 заряжается через цепочку из R1 и R2, на что уходит примерно t=RC ~ 100 мс. Это несколько периодов сетевого напряжения, то есть, за это время симистор успеет включиться гарантированно. Далее открывается Q1 — и включается реле K1 (а также светодиод D2, светящий приятным изумрудным светом). Контакты реле шунтируют симистор, поэтому далее — до самого выключения — он в работе участия не принимает. И не греется.
Выключение — в обратном порядке. Как только на входе появляется «0», C1 быстро разряжается через верхнее плечо D1 и R1, реле выключается. А вот симистор остаётся включённым примерно 100 мс, так как C2 разряжается через 100-килоомный R3. Более того, так как симистор удерживается в открытом состоянии током, то даже после отключения VO1 он останется открытым, пока ток нагрузки не упадёт в очередном полупериоде ниже тока удержания симистора.
Включение:
Выключение:
Красиво, не правда ли? Причём при использовании современных симисторов, устойчивых к быстрым изменениям тока и напряжения (такие модели есть у всех основных производителей — NXP, ST, Onsemi, etc., наименования начинаются с «BTA»), снаббер не нужен вообще, ни в каком виде.
Более того, если вспомнить умных людей из Agilent и посмотреть, как меняется потребляемый мотором ток, получится вот такая картинка:
Стартовый ток превышает рабочий более чем в четыре раза. За первые пять периодов — то время, на которое симистор опережает реле в нашей схеме — ток падает примерно вдвое, что также существенно смягчает требования к реле и продлевает его жизнь.
Да, схема сложнее и дороже, чем обычное реле или обычный симистор. Но часто она того стоит.
Цепь твердотельного релес использованием симисторов и коммутации с переходом через нуль
Твердотельное реле сети переменного тока или SSR — это устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети через изолированные триггеры с минимальным напряжением постоянного тока, без использования механических подвижных контактов.
В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле с питанием от сети или цепь SSR с использованием симистора, BJT, оптопары с переходом через ноль.
Преимущество твердотельных реле перед механическими реле
Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.
Предложенная схема SSR может быть построена дома и использоваться в местах, где требуется действительно сложное управление нагрузкой.
В статье описана схема твердотельного реле сетевого 220 В со встроенным детектором перехода через ноль.
Схема очень проста в понимании и построении, но при этом обладает такими полезными функциями, как чистое переключение, отсутствие радиочастотных помех и способность выдерживать нагрузки до 500 Вт. Мы много 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.
Обычно триггерный вход находится в непосредственной близости от напряжения обмотки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, тогда 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, требующих 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 его контактов со временем.
Для SSR на основе MOSFET, пожалуйста, обратитесь к этому сообщению. Проблемы генерации радиочастотных помех во время работы.
Также тиристоры и симисторы, интегрированные непосредственно в электронные схемы, требуют, чтобы линия заземления схемы была соединена с его катодом, что означает, что секция схемы больше не изолирована от смертоносных напряжений переменного тока от устройства — серьезный недостаток с точки зрения безопасности. к пользователю обеспокоен.
Однако симистор может быть очень эффективно реализован, если полностью устранить вышеупомянутую пару недостатков. Следовательно, 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 релеспроектированы в точном соответствии с указанными выше спецификациями, что исключает влияние РЧ-сигналов, а также позволяет полностью отделить две ступени друг от друга.
Коммерческие SSR могут быть очень дорогими и не подлежат ремонту, если что-то пойдет не так. Однако изготовление твердотельного реле полностью вами и его использование 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 220 В.
Как это работает
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 и использования Оптопара гарантирует, что вход находится вдали от сетевых потенциалов переменного тока, присутствующих в цепи симистора.
Давайте попробуем понять, 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.
Когда сеть переменного тока подключена 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, чтобы оно сразу после того, как сигнал переменного тока поднимется выше отметки 7 В. Пока форма сигнала остается выше этого уровня, T1 остается включенным.
Это заземляет напряжение коллектора оптранзистора, не позволяя симистору проводить ток, но в момент, когда напряжение достигает 7 вольт и приближается к нулю, транзисторы перестают проводить, позволяя симистору переключаться.
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 нуль.
Принципиальная схема цепи твердотельного реле на основе симистора
Список деталей- R1 = 120 K,
- R2 = 680K,
- R3 = 1 K,
- R4 = 330 K,
- 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 В, 1 Вт,
- T1, T2 = 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. 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.Эту схему можно использовать для запуска нагрузки 220 В через полностью изолированное логическое управление 5 В, как показано ниже:
SSR с использованием ИС оптопары MOC3020 и симистора
ИС MOC3040 или MOC3041 аналогичны обычным оптронам, где Типичный фототранзистор заменен фототриаком (100 мА / 400 В при 25 ° C). Основная особенность этой ИС заключается в том, что она практически позволяет использовать в схеме все формы кремниевых выпрямителей (SCR) и симисторов, что обычно невозможно с оптопарами на основе фототранзисторов.Определение типа симистора для создания твердотельного реле с напряжением 220 В возможно в зависимости от типа нагрузки, с которой должно работать реле.
Учитывая, что нагрузка SSR резистивная, симистор TIC 226D / 400 V можно использовать удовлетворительно. В случае, если для нагрузки указана индуктивная нагрузка, может потребоваться симистор на 630 В, например, может потребоваться тип TIC 226M. Помните, что рабочее напряжение конденсатора C1 должно соответствовать характеристикам используемого симистора.
Резистор R1 на стороне входа может быть определен в зависимости от уровня входного напряжения, V в .Его значение можно рассчитать по следующей формуле:
R1 = 1000 (V в — 1,3) / I oc .
В этом уравнении V в будет в вольтах, R1 в омах, а I oc будет в мА, что указывает на ток через светодиод в оптроне MOC.
Если мы рассмотрим вход оптопары со стороны светодиода, равный V при = 12 В, а ток I oc = 30 мА (которые являются стандартными характеристиками оптопары MOC 3040), то полученный результат значение R1 будет равно 356 Ом, и мы можем округлить его до практически достижимого значения 330 Ом.
В MOC 3041 спецификация тока светодиода Ioc составляет всего 15 мА, что означает, что на практике можно допустить, чтобы значение ограничивающего сопротивления R1 составляло около 680 Ом. Максимальный ток, с которым может работать это твердотельное реле 220 В, составляет приблизительно 8 А, для более высокой мощности вы можете соответственно заменить симистор
Изображение предоставлено: Farnel
Схема подключения твердотельного реле 220 В
Твердотельное реле (SSR) — это бесконтактный переключатель, состоящий из микроэлектронных схем, дискретных электронных устройств и силовых электронных силовых устройств.Изолирующее устройство используется для обеспечения изоляции между контрольным концом и концом нагрузки. Вход твердотельного реле использует крошечный управляющий сигнал для непосредственного управления большой токовой нагрузкой.
Твердотельное реле (SSR) — это новый тип бесконтактного переключающего устройства, состоящего из твердотельных электронных компонентов. Он использует характеристики переключения электронных компонентов (таких как переключающий транзистор, двунаправленный кремниевый выпрямитель и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели замыкания и размыкания цепи без контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».Твердотельное реле (SSR) представляет собой активное устройство с четырьмя выводами, в котором два вывода являются выводами управления входом, а два других вывода — выводами с управляемым выходом. Он имеет не только функцию усиления и возбуждения, но также функцию изоляции. Он очень подходит для привода переключателя высокой мощности. По сравнению с электромагнитным реле оно имеет более высокую надежность, бесконтактность, длительный срок службы, высокую скорость и небольшие помехи для внешнего мира, поэтому оно широко используется.
Устройство и принцип действия твердотельного релеБольшинство обычно используемых твердотельных реле представляют собой модульные четырехконтактные активные устройства, в которых оба конца являются входными управляющими терминалами, а два других конца — выходными управляющими терминалами. Их основной состав показан на рисунке ниже. Оптопары часто используются для обеспечения гальванической развязки между входом и выходом. Терминал с управляемым выходом использует характеристики переключения полупроводниковых устройств, таких как переключающий триод и двунаправленный тиристор, для реализации цели подключения и отключения внешней цепи управления без контакта и искры.Все устройство не имеет движущихся частей и контактов, которые могут выполнять ту же функцию, что и обычное электромагнитное реле.
Составная схема обычного твердотельного реле
Внутренняя эквивалентная схема обычного твердотельного реле показана на рисунке ниже. Когда соответствующий управляющий сигнал подключен к входной клемме твердотельного реле, его выходной конец изменится из выключенного состояния на включенное; после отмены управляющего сигнала выходной конец вернется в выключенное состояние.Таким образом, можно реализовать бесконтактное автоматическое включение или выключение нагрузки, подключенной к выходной клемме (обратите внимание, что нагрузка должна быть подключена к выходной цепи).
Эквивалентная схема твердотельного реле
Существует два типа твердотельных реле в зависимости от полярности их выхода. Принцип схемы DC-SSR показан на рисунке выше (а). Его управляющее напряжение подается с входной клеммы. Управляющий сигнал передается в приемную схему через фотоэлектрический элемент связи.После усиления переключающий транзистор VT приводится в действие для включения. Очевидно, что выход твердотельного реле постоянного тока можно разделить на положительный и отрицательный, когда он подключен к управляемой цепи. Принципиальная схема AC-SSR показана на рисунке выше (b). В отличие от твердотельного реле постоянного тока, в его переключающем элементе используются двунаправленные тиристоры или другие переключатели переменного тока, поэтому его выходной вывод не имеет положительных и отрицательных точек, поэтому он может управлять включением-выключением цепи переменного тока.
Благодаря отработанной и надежной технологии фотоэлектрической развязки между входными и выходными клеммами твердотельного реле, управляющий слабый ток и управляемый сильный ток полностью электрически разделены.Следовательно, выходные сигналы от различных слаботочных устройств могут быть напрямую добавлены к входному управляющему концу твердотельного реле без необходимости в дополнительных схемах защиты. По сравнению с традиционным электромагнитным реле, твердотельное реле имеет преимущества надежной работы, длительного срока службы, отсутствия шума, искры, электромагнитных помех, высокой скорости переключения, сильной помехоустойчивости, малых размеров, ударопрочности, вибростойкости. , взрывозащищенное, влагозащищенное, устойчивое к коррозии, сравнимо с традиционным электромагнитным реле ТТЛ.DTL.HTL Он совместим с другими логическими схемами и может напрямую управлять большой мощностью через крошечные управляющие сигналы. Цель потоковой нагрузки. Из-за этого твердотельное реле постепенно заменяет электромагнитное реле во многих областях.
Однако твердотельное реле также имеет некоторые недостатки, такие как падение напряжения при включенной выходной клемме, то есть потребляемая мощность, поэтому необходимо принять соответствующие меры по рассеиванию тепла; при отключении есть определенный ток утечки.Кроме того, состояние управления твердотельным реле одно, перегрузочная способность плохая, а реле постоянного и переменного тока не могут быть универсальными.
Характеристики твердотельного релеТвердотельное реле — это бесконтактный электронный переключатель с функцией отключения. В процессе переключения отсутствуют механические контактные детали. Следовательно, в дополнение к той же функции, что и электромагнитное реле, твердотельное реле также обладает совместимостью логических схем, виброустойчивостью, устойчивостью к механическим воздействиям, неограниченным монтажным положением, хорошей влагозащищенностью, устойчивостью к плесени и коррозии, а также отличными характеристиками. во взрывозащите и предотвращении загрязнения озоном Хорошая, малая потребляемая мощность, высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость, низкий уровень шума и высокая рабочая частота.
(1) В SSR нет механических частей. Структура ССР полностью герметична. Таким образом, SSR обладает такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, долгий срок службы и высокая надежность, а срок его службы достигает 10,1 миллиона раз;
(2) Низкий уровень шума: SSR переменного тока использует технологию триггера перехода через нуль, поэтому скорость нарастания напряжения DV / dt и скорость нарастания тока di / dt эффективно снижается на линии, так что помехи SSR на источнике питания минимальны, когда SSR работает давно;
(3) Время переключения короткое, около 10 мс, что может использоваться в высокочастотных случаях;
(4) Между входной и выходной цепями установлена фотоэлектрическая изоляция, а напряжение изоляции превышает 2500 В;
(5) Низкое энергопотребление, совместимость со схемами TTL и COMS;
(6) Выходной конец имеет схему защиты;
(7) Высокая грузоподъемность
Схема подключения твердотельного реле 220 ВВыходная клемма подает питание на КА, а выходная клемма подключается в соответствии с напряжением нагрузки.Лампа на 220 В изображена на рисунке, и свет будет гореть после замыкания контакта.
Отличная рекомендация по чтению:
Физическая схема подключения твердотельного реле_ Классификация твердотельного реле
Графические символы для твердотельных реле _ Можно ли параллельно подключать твердотельные реле
Разница между твердотельным реле и промежуточным реле
Как подключить твердотельное реле и регулятор температуры
Разница между твердотельным реле и твердотельным регулятором напряжения
Просмотры сообщения:
3
Твердотельное реле
Как насчет подключения цифровой логики к мерзкому миру от 115 до 230 вольт и более? Всегда есть решение использовать электромеханическое реле.Тем не менее, твердотельное состояние — это текущая тенденция. Твердотельное реле может позволить источнику питания с батарейным питанием включать лампочки, электродвигатели, радио или почти все, что вы можете себе представить.
Твердотельные реле могут обеспечивать изоляцию от высокого напряжения и выдерживать десятки ампер. Они продаются в пластиковых корпусах с радиатором на дне и винтами для крепления проводов. Обычно они стоят дорого и в случае повреждения не подлежат ремонту. Большинство SSR (твердотельных реле) производятся в больших количествах и обычно рассчитаны на ток около 10 ампер или более.Обычно не стоит платить за реле на десять ампер, когда все, что вам нужно, — это реле на два ампера. Кроме того, чем больше SSR, тем больше токи утечки.
Однако, используя несколько деталей, вы можете построить твердотельное реле за небольшую часть цены, чем коммерческое реле. И самое лучшее, что это конкретное реле можно отремонтировать, если что-то пойдет не так.
Как это работает
Твердотельное реле очень похоже на переключатель, который управляется входным напряжением или током.Этот переключатель можно использовать только для переменного напряжения. Попытка переключить линию постоянного тока приведет к срабатыванию реле, которое замыкается, но никогда не размыкается. Это потому, что он использует симистор, который можно выключить, только если ток упадет до нуля.
Наша схема SSR показана ниже. Диод D1 используется для защиты от обратного напряжения. R1 ограничивает входной ток. Q1 используется как приемник тока, чтобы поддерживать ток через светодиод (светодиод внутри U1) на почти стабильном значении. Когда напряжение на R2 достигает примерно 0.65V, Q1 начинает проводить, шунтируя ток от светодиода. В результате, хотя ток R1 увеличивается по мере увеличения входного напряжения, ток через светодиод перестает увеличиваться до определенного значения; Минимальный ток светодиода, при котором будет работать TRIAC. Это значение устанавливается R2.
Схема твердотельного релеВыбор TRIAC
Убедитесь, что ваш TRIAC сможет выдерживать необходимое напряжение. Для переключения 115-вольтовой линии переменного тока требуется симистор на 250 В.Для линии 220 В требуется симистор на 400 В. Далее следует учитывать максимальный ток. Любой TRIAC выдержит свой номинальный ток, если он должным образом отведен под теплоотвод. Помните, что многие нагрузки (например, двигатели) потребляют намного больше тока при запуске, чем при нормальной работе.
Есть еще одно требование; Ток затвора. Использование оптоизолятора, который будет обеспечивать около 100 мА, должно быть достаточно для любого TRIAC, который вы можете найти в корпусе T-220. Помните также, что из соображений безопасности следует выбирать изолированный TRIAC.Изолированные TRIAC обеспечивают гальваническую развязку электрических соединений с корпусом. Это избавляет от необходимости использовать слюдяные шайбы для изоляции радиатора от корпуса. Однако, если вы не знаете, изолирован ли ваш TRIAC, просто измерьте сопротивление от каждого вывода к корпусу. Изолированный TRIAC будет измерять обрыв на всех трех выводах.
Выбор оптоизолятора
Многие компании производят оптоизоляторы. Убедитесь, что вы используете тот, который имеет выход TRIAC и совместимую распиновку для вашего дизайна.Например, MOC3010 будет достаточно. В таблице 1 показаны некоторые типичные оптоизоляторы с триакомным выходом, совместимые с нашей конструкцией.
Вместо простого оптоизолятора можно также использовать оптоизолятор с переходом через ноль (например, MOC3031). SSR с переходом через ноль принимает запуск в любое время, но откладывает включение нагрузки переменного тока до следующего раза, когда напряжение переменного тока пройдет через ноль вольт. Это полезно для устранения RFI (радиочастотных помех) и для предотвращения почти мгновенного протекания большого тока в нагрузку.
Таблица 1. Типовые оптоизоляторы TRIACКонструкция и безопасность
Хотя SSR, безусловно, можно построить без PCB (печатной платы), использование предоставленного нами шаблона PCB упростит задачу. Некоторые линии на печатной плате будут иметь напряжение 110 или 220 вольт. С точки зрения электричества это совершенно безопасно. Однако, вероятно, будет хорошей идеей покрыть все линии печатных схем силиконовым герметиком. Кроме того, лучше использовать изолирующие TRIACS и всегда заземлять их радиатор на предохранительный провод переменного тока (зеленый или желтый, или заземление).ТТР может срабатывать от 4 до 10 В (входное напряжение). Превышение 10 В может повредить светодиод оптоизолятора.
Список деталей
R1 = 100 Ом 1W
R2 = 39 Ом, см. Таблицу 1
R3 = 180 Ом
R4 = 2K2
R5 = 10K
C1 = 10nF, 450V
U1 = см. Таблицу 1
Q1 = 2N3904
D1 = 1N4002
TR1 = Q4006L4 или аналогичный
Все резисторы 1 / 4Вт, 5%, если не указано иное.
Вложения
Проект твердотельного реле — детали печатной платы
% PDF-1.7 % 2 0 obj > эндобдж 1143 0 объект > поток 10.8758.375742019-08-12T17: 13: 43.714ZPDF-XChange Core API SDK (7.0.325.1) edc12f198bd00822c9f3f703a011bda1380e66f72918856
% PDF-1.4 % 226 0 объект > эндобдж xref 226 77 0000000016 00000 н. 0000002195 00000 п. 0000002335 00000 н. 0000002519 00000 н. 0000002642 00000 н. 0000003242 00000 н. 0000003365 00000 н. 0000003504 00000 н. 0000003642 00000 п. 0000003781 00000 н. 0000003919 00000 н. 0000004056 00000 н. 0000004195 00000 н. 0000004334 00000 п. 0000004473 00000 н. 0000004611 00000 н. 0000004750 00000 н. 0000004889 00000 н. 0000005028 00000 н. 0000005166 00000 н. 0000005331 00000 п. 0000005506 00000 н. 0000008209 00000 н. 0000008640 00000 п. 0000008833 00000 н. 0000013412 00000 п. 0000013683 00000 п. 0000018241 00000 п. 0000020361 00000 п. 0000020903 00000 п. 0000021075 00000 п. 0000025222 00000 п. 0000025361 00000 п. 0000029041 00000 п. 0000031421 00000 п. 0000033727 00000 п. 0000033841 00000 п. 0000033911 00000 п. 0000033992 00000 п. 0000035368 00000 п. 0000035642 00000 п. 0000035872 00000 п. 0000035899 00000 п. 0000036263 00000 п. 0000038953 00000 п. 0000039347 00000 п. ǽ #» = ~ aY @ g% {O4 [Q! ak6QVDn9Rb ga «g & hhI ݘ L; -H (be% j9HA
Как проверить реле? Поиск и устранение неисправностей SSR и катушечных реле с помощью DMM
Как проверить реле с помощью мультиметра и батареи? Идентификация и работа терминалаВ этой статье мы покажем вам «, как проверить реле ».Реле обычно выходит из строя по ряду причин. Поэтому крайне важно проверить реле, если оно перестало работать, прежде чем заменить его или выбросить. Для проверки реле понадобится мультиметр или омметр .
Перед тестированием любого реле необходимо узнать о самом реле.
Что такое реле?Реле — электромеханический переключатель . Он управляет цепью, используя очень слабый ток, который питает катушку.Катушка создает магнитное поле, которое притягивает подвижный рычаг (полюс) для изменения положения переключателя.
Клеммы релеОбычно тип реле SPDT (однополюсный, двухпозиционный), имеется Пять клемм .
- Два из них — это вход катушки клемм, который в основном является управляющим входом (активирует и деактивирует реле)
- Общая клемма является питающим входом цепи высокого напряжения.Этот вход проходит через полюс (переключатель) реле либо на клемму NO, либо на клемму NC.
- Нормально разомкнутая клемма ( NO ) — это клемма реле, соединение которой с общей клеммой клемма остается разомкнутой, когда реле деактивировано. Он закрывается при срабатывании реле.
- Нормально замкнутая клемма ( NC ) — это другая клемма реле, соединение которой с общей клеммой остается закрытой до срабатывания реле.
Связанное сообщение: Как проверить диод с помощью цифрового и аналогового мультиметра?
Идентификация терминалаОбычно клеммы указаны на защитной крышке реле. если информации о его выводах нет, то его можно идентифицировать с помощью омметра.
- Катушка имеет сопротивление менее 400 Ом , за исключением некоторых случаев. поэтому выводы с сопротивлением около 300 Ом будут выводами катушки.
- Клемма NC имеет сопротивление почти 0 Ом по отношению к общей клемме , когда реле деактивировано.
- Клемма NO имеет бесконечное сопротивление по отношению к общей клемме , когда реле деактивировано.
Деактивированный режим : Когда к входу катушки не подключен источник питания, ток будет проходить через общую клемму с по NC клемму .
Активированный режим : когда катушка находится под напряжением, ток будет течь только от общей клеммы к клемме NO.
Тест катушки реле:Этот тест проводится для проверки состояния катушки ( разомкнут, или замкнут, или закорочены витками, ). Эта проблема возникает из-за превышения входного напряжения катушки. Минимальные и максимальные пределы рабочего входного параметра указаны в его техническом описании.
С помощью мультиметраВ мультиметре есть два режима , которые можно использовать для проверки реле.
Режим проверки целостностиОсновная цель этого теста — проверить целостность катушки.
- Установите мультиметр в режим проверки целостности цепи .
- Поместите щупы мультиметра на катушку клеммы
- Если мультиметр издает звуковой сигнал (или показывает какие-либо признаки непрерывности ) , катушка электрически замкнута ( хорошо, ).
- Если мультиметр не издает звуковой сигнал , катушка разомкнута и повреждена . Необходимо заменить реле на .
Если ваш глюкометр не имеет функции непрерывности или по какой-либо причине не показывает никаких признаков непрерывности, используйте второй метод .
К сожалению, если вы протестируете реле, используя этот метод проверки целостности цепи, не обнаружит каких-либо витков катушки, которая была закорочена .
Режим сопротивленияЕсли вы решите проверить реле с помощью омметра , вам необходимо заранее провести небольшое исследование.О номинальном значении сопротивления катушки нужно узнать из ее даташита. Вы можете найти его техническое описание в Интернете, используя номер модели, обычно указанный на его защитном футляре.
Однако большую часть времени сопротивление катушки находится ниже 400 Ом .
- Установите мультиметр на Омметр .
- Поместите щупы на оба вывода катушки.
- Запишите сопротивление , показанное на мультиметре.
Если измеренное сопротивление совпадает с сопротивлением, указанным в его техническом описании , катушка реле точная .
Если сопротивление очень низкое или очень высокое , катушка, скорее всего, имеет коротких витков или разомкнутых соответственно.
Примечание: силовые реле катушки переменного тока имеют высокое сопротивление катушки (обычно выше 10 кОм). Поэтому вам нужно убедиться, какой тип реле вы тестируете.
Связанное сообщение: Как проверить транзистор мультиметром (DMM + AVO)? — NPN и PNP
Использование источника питания (аккумулятор)Помните, не используйте этот метод, если у вас нет технических навыков использования источника питания с соблюдением необходимых мер безопасности.
- Снимите реле, если оно в какой-либо цепи.
- Обозначьте клеммы катушки.
- Подключите батарею к клеммам катушки.
- Слушайте, если слышите звук щелчка , как только подключаете клеммы катушки, реле срабатывает
- Если не щелкает , это означает, что катушка открыта и повреждена . Реле необходимо заменить, потому что обмотка не подлежит ремонту .
Этот тест реле предоставляет необходимую информацию о переключении реле, чтобы убедиться, что клеммы действительно подключаются и отключаются во время подачи питания на катушку.
Клемма NC остается замкнутой до срабатывания реле.
- Установите мультиметр в режим непрерывности .
- Поместите один датчик на NC клемму , а другой датчик на общую клемму реле.
- В то время как катушка обесточена, (деактивирована), измеритель должен показывать индикацию целостности ( гудок ).
- Теперь активируйте катушку , используя источник питания, или вы можете просто вручную нажать рычаг (якорь), нажав кнопку тестирования (если она есть) или пальцем.
- Счетчик должен остановиться Индикация целостности ( гудок )
Если прибор не издает звуковой сигнал , вероятно, проводников внутри сломаны .
Также можно проверить с помощью омметра . У хорошего реле NC оконечное сопротивление 0 Ом в деактивированном состоянии и бесконечное сопротивление при активации.
НЕТ (нормально разомкнутый) Тест клемм:Этот тест обеспечивает соединение между общей клеммой и клеммой NO (нормально разомкнутой).
НЕТ клемма остается разомкнутой до срабатывания реле.
- Установить мультиметр в режим проверки целостности .
- Поместите щупы на NO клеммы и общие клеммы .
- Измеритель не будет подавать звуковой сигнал или показывать какие-либо признаки непрерывности, когда реле деактивировано .
- Теперь активируйте реле или прикоснитесь к контактам вручную, счетчик должен издать звуковой сигнал в знак непрерывности.
Если счетчик не показывает никаких признаков непрерывности , проводники реле повреждены .
Связанное сообщение: Как определить номинал сгоревшего резистора (тремя удобными методами)
Как проверить твердотельное реле (SSR)?Тестирование реле SSR, управляемого постоянным током
Это самый простой и точный способ проверки и устранения неполадок SSR (твердотельного реле). Чтобы проверить твердотельное реле, следуйте рисунку и шагам, приведенным ниже.
- Подключите 9 В постоянного тока в качестве управляющего напряжения ко входу и подключите переключатель к клеммам «3» и «4».
- Подключите лампу мощностью 100 Вт со стороны нагрузки к клеммам «1» и «2» переменного тока 110 В или 220 В. Первая клемма «1» реле должна быть подключена к лампе и напряжению переменного тока, а второй провод от розетки будет подключен к клемме «2», чтобы замкнуть цепь, как показано на рисунке ниже.
- Теперь включите и выключите «Переключатель ВКЛ / ВЫКЛ». Если лампочка включается и выключается соответственно, реле в хорошем состоянии, иначе реле повреждено, и вам необходимо заменить его на новое.
Тестирование реле SSR, управляемого переменным током
Операция аналогична описанной выше при тестировании твердотельного реле, управляемого переменным током. Но вам придется подавать управляющее напряжение переменного тока вместо постоянного, как показано на рисунке ниже.
Согласно схеме, приведенной ниже, если лампочка загорается, когда вы замыкаете выключатель, и снова «ВЫКЛ», размыкая выключатель. Реле в порядке, иначе реле неисправно, и вам следует заменить его на новое.
Связанное сообщение: Как найти номинал резисторов SMD
Тестирование твердотельного реле в режиме тестирования диодов (DMM)Чтобы проверить твердотельное реле с помощью цифрового мультиметра, выполните следующие действия:
- Поверните ручку мультиметра в «Режим проверки диодов», как показано на рисунке ниже.
- Подключите клеммы A 1 (+) и A 2 (-) к мультиметру в соответствии со схемой.
- Если реле в хорошем состоянии, мультиметр покажет 0,7 (в случае кремниевого транзистора) или 0,3 (в случае германиевого транзистора)
- Если multimter показывает «0» или «OL», это означает, что реле повреждено и неисправно.
Это некоторые из основных и простых методов тестирования реле. Если вы используете другой метод или знаете особый способ проверки и устранения неполадок реле, сообщите об этом в поле для комментариев ниже, чтобы поделиться с нашей аудиторией.
Похожие сообщения:
Как управлять термостатом с помощью твердотельного реле
Теплые советы: Слово в этой статье составляет около 2500 слов, а время чтения составляет около 12 минут.
Эта статья в основном знакомит с , как использовать твердотельное реле для управления термостатом.
Как мы все знаем, реле — это электрическое управляющее устройство, электрическое устройство, которое выполняет заданное ступенчатое изменение в электрической выходной цепи, когда входные изменения (возбуждения) достигают требуемых требований.
Каталог
I. Основы твердотельного реле
1.1 Что такое твердотельное реле
Твердотельное реле (SSR) — это бесконтактный переключатель, состоящий из микроэлектронных схем, дискретных электронных устройств и силовых электронных силовых устройств. Изоляция между управляющим концом и стороной нагрузки осуществляется с помощью изолирующих устройств. Вход твердотельного реле управляется крошечным управляющим сигналом для непосредственного управления большой токовой нагрузкой.
SSR использует коммутационные характеристики электронных компонентов, таких как переключающий триод, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства, для бесконтактного и безискрового подключения и отключения цепей, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем». .
Полупроводниковое реле — это активное устройство с четырьмя выводами, два из которых являются выводами управления входом, а другие выводы — выводами, управляемыми.Он имеет функции усиления и изоляции. Он подходит для привода мощного переключающего привода, который более надежен, чем электромагнитное реле, и не имеет контакта, долгий срок службы, быструю скорость и внешние помехи. Из-за своего небольшого размера он получил широкое распространение.
1.2 Принцип работы твердотельного реле
SSR можно разделить на два типа: переменного тока и постоянного тока в зависимости от случая использования.
Они могут переключать нагрузки на источник переменного или постоянного тока, и их нельзя смешивать.Ниже приводится пример SSR типа AC в качестве примера его принципа работы. Следующая диаграмма представляет собой блок-схему его принципа работы. Компоненты на схеме составляют основную часть SSR переменного тока. В целом SSR имеет только два входа (A и B) и две выходные клеммы (C и D) и представляет собой четырехконтактное устройство.
Принципиальная схема твердотельного реле
Когда определенный управляющий сигнал добавляется к A и B, «переключателем» и «разрывом» между двумя концами C и D можно управлять, и можно реализовать функцию «переключателя».Функция схемы связи заключается в обеспечении канала между клеммой ввода / вывода управляющего сигнала, вводимого с концов A и B, но она отключает входные и выходные клеммы SSR в электрической цепи.
Чтобы предотвратить влияние выходного конца на входной, в схеме связи использовался «оптический ответвитель», который является чувствительным, отзывчивым и имеет высокий уровень изоляции входа / выхода (сопротивление напряжения); Поскольку нагрузка на входной клемме представляет собой светоизлучающий диод, это позволяет легко согласовать входной конец SSR с уровнем входного сигнала.При использовании его можно напрямую подключить к выходному интерфейсу компьютера, то есть к контролю логического уровня «1» и «0».
Функция триггерной схемы состоит в том, чтобы генерировать требуемый сигнал триггера, приводить в действие схему переключения 4, но поскольку схема переключения не добавляет специальную схему управления, она будет создавать радиочастотные помехи и загрязнять энергосистему, например порядка гармоники или пика, поэтому устанавливается схема управления переходом через ноль.«Переход через ноль» означает, что, когда сигнал управления добавлен и напряжение переменного тока больше нуля, SSR является состоянием прохождения, а когда сигнал управления прерывается, SSR должен ждать точки соединения (нулевого потенциала) положительная половина переменного тока и отрицательная половина полунедели (нулевой потенциал), и тср нарушен.
Эта конструкция может предотвратить гармонические помехи высокого порядка и загрязнение электросети. Абсорбционная цепь предназначена для предотвращения ударов и помех (или даже неправильной работы) пикового скачка (напряжения), передаваемого от источника питания на двунаправленный тиристор в переключающем устройстве, обычно с использованием последовательной абсорбционной цепи «RC» или нелинейный резистор (варистор).
1.3 Твердотельные реле
Специальное твердотельное реле может иметь функцию защиты от короткого замыкания, защиты от перегрузки и защиты от перегрева. С помощью пакета отверждения с комбинированной логикой интеллектуальный модуль может быть реализован пользователем. Он напрямую используется в системе управления.
Твердотельное реле широко используется в компьютерном периферийном интерфейсном оборудовании, системе термостата, регулировании температуры, управлении нагревом электрической печи, управлении двигателем, станке с ЧПУ, системе дистанционного управления, устройстве промышленной автоматизации, сигнальной лампе, регулировке света, сцинтилляторе, сцене освещения система управления освещением, приборы, медицинские инструменты, дубликатор, автоматическая прачечная.Машина, автоматическая противопожарная защита, система безопасности и переключатель силового конденсатора в качестве компенсации коэффициента мощности для энергосистемы и т. Д., В дополнение к химической, угольной шахте, взрывозащите, антикоррозии, защите от коррозии и т. Д. Инкапсуляция с логическим отверждением позволяет реализовать необходимые пользователям интеллектуальные модули, которые напрямую используются в системе управления.
II. Основы термостата
2.1 Что такое термостат
Термостат — это устройство, которое прямо или косвенно управляет одним или несколькими горячими и холодными юаньлаями для поддержания желаемой температуры. Для достижения этой функции термостат должен иметь чувствительный элемент и преобразователь. Чувствительный элемент может измерять изменение температуры и выполнять функцию, необходимую для преобразователя. Преобразователь преобразует функцию чувствительного элемента в надлежащее управление устройством, изменяющим температуру.
Термостат
2.2 Типы термостата
Типы термостата обычно следующие:
（1） Вставной термостат устанавливается на трубу, а чувствительный элемент вставляется в трубопровод.
（2） Погрузите чувствительные элементы, погруженные в жидкость, в трубы или контейнеры для контроля жидкостей.
（3） Поверхностные чувствительные элементы, установленные на поверхности труб или аналогичных поверхностей.
2.3 Характеристики термостата
Этот диапазон настройки манометра термостата (5 ~ 35 C)
Точность измерения этого термостата: плюс-минус 1 ° C
Термостат. Размер: 86 x 86 (мм)
Источник питания: термостат 220В переменного тока.
Этот термостат с использованием ультратонкой конструкции, электрический интерфейс
Имеет большой ЖК-экран с ЖК-термостатом (подсветка зеленая, Lan Beiguang)
Вы можете отображать термостат на международном языке (китайский + английский)
Термостат имеет функцию автоматического и ручного управления.
Термостат для холодильного отопления и вентиляции с тремя режимами работы
Этот термостат высокоскоростной автоматический выбор
Функция отключения по времени термостата.
Этот термостат управления фанкойлом конца вентилятора, водяного клапана, воздушного клапана
Вы также можете установить пароль на термостат, устанавливающий температуру и скорость ветра в соответствии с требованиями пользователей.
Характеристики термостата
2.4 Применение термостата
Чаще всего термостат используется для регулирования температуры в помещении.
Типичные области применения включают: управление газовым клапаном; управлять регулятором топливной топки; управлять регулятором электрического отопления; управлять холодильным компрессором; управлять регулятором ворот.
Регулятор температуры в помещении может использоваться для обеспечения множества функций управления, таких как управление обогревом, управление обогревом и охлаждением, дневное и ночное управление (ночью при более низких температурах), многоступенчатое регулирование, первичный или многоступенчатый нагрев, первичное или многоступенчатое охлаждение. , или многоступенчатое регулирование нагрева и охлаждения.
III. Приводной термостат с использованием твердотельного реле
3.1 Силовой термостат
Существует два типа источника питания для термостата: аккумулятор и питание 24 В переменного тока.
Для бесперебойной работы термостату требуется питание от батареи. Очень важно, чтобы эти батареи потребляли как можно меньше энергии, но даже если вы минимизируете потребление энергии, пользователям все равно будет неудобно, потому что батарею нужно время от времени заменять.Чтобы уменьшить частоту замены, вы можете использовать источник питания 24 В переменного тока. Когда линия C в системе недоступна, мостовой выпрямитель, показанный на рисунке 1, может преобразовывать переменное (AC) напряжение в постоянное (DC) напряжение с помощью нагрузки.
Подключение сигнального реле одного термостата к нагрузке HVAC
3.2 Корпус приводного термостата
При отключении нагрузки HVAC (компрессор, вентилятор, газовый клапан и т. Д.) Контакт сигнального реле размыкается.Когда контакты разомкнуты, клеммы выпрямительного моста видят, что напряжение трансформатора HVAC составляет 24 В переменного тока, и преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока, как упоминалось ранее. Результирующее напряжение постоянного тока используется для управления термостатом или подсхемой.
Во время проведения нагрузки HVAC контакты сигнального реле замкнуты. Когда контакт замкнут, напряжение на клемме моста снижается до нуля. Это избавляет от необходимости использовать 24 В переменного тока в качестве источника питания, поэтому необходимо контролировать питание батареи термостата.Диапазон тока, необходимого для работы электромеханических реле, составляет от десятков до сотен мА, что может существенно повлиять на срок службы батарей.
Если есть способ управлять реле без использования батареи термостата, что произойдет? Срок службы батареи увеличится, а частота замены еще больше снизится. Один из способов — включить реле и кратковременно зарядить систему управления во время проведения нагрузки HVAC (замыкание контакта реле сигнала). По сравнению со временем выключения силового реле время, необходимое во время зарядки, очень короткое, что может стимулировать силовое реле и соответствующую ему нагрузку.К сожалению, электромеханические (сигнальные) реле вряд ли смогут достичь этой цели из-за их пределов скорости переключения. Время, необходимое контакту до желаемого места, выражается в миллисекундах и прерывает нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
К счастью, устройство может достичь соответствующей скорости переключения: твердотельное реле (SSR). SSR — это полупроводниковый повторитель на основе тиристора или силового транзистора для управления включением / выключением.
Для этого метода перезарядки требуется SSR с двумя полевыми МОП-транзисторами, поскольку при необходимости он может отключать SSR на основе полевых МОП-транзисторов.Кроме того, внутренние диоды каждого полевого МОП-транзистора могут помочь в выпрямлении напряжения 24 В переменного тока. Двухполупериодный выпрямительный мост состоит из двух диодных полевых МОП-транзисторов, как показано ниже.
Блок питания для SSR в системе HVAC
На следующем рисунке показана выпрямленная форма волны, соответствующая цветному диоду на рисунке выше. Пульсации напряжения окончательной формы волны можно устранить, подключив подходящий конденсатор к выходу выпрямительного моста.Затем вы можете снизить постоянное напряжение системы управления до желаемого напряжения.
Форма волны двухполупериодного выпрямления
Использование SSR позволяет системе HVAC полностью снабжать термостат и снижать коэффициент использования энергии батареи. Когда SSR закрывается, трубопроводы HV1 и HV2 будут видеть полное напряжение 24 В переменного тока и обеспечивать постоянное напряжение 33 В постоянного тока на выходе выпрямительного моста. Когда SSR подключен, он все еще может находиться в кратковременном включенном / выключенном состоянии для перезарядки конденсатора источника питания.Такая конструкция может значительно снизить энергопотребление батареи термостата и уменьшить частоту замены батареи.
FAQ
1. Что такое твердотельное реле и как оно работает?
Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается внешнее напряжение (переменного или постоянного тока). Оно выполняет ту же функцию, что и электромеханическое реле, но не имеет движущихся частей и, следовательно, увеличивает срок службы.
2. В чем разница между реле и твердотельным реле?Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в отсутствии подвижных контактов в твердотельных реле (SSR). В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивает высокоскоростное высокочастотное переключение.
3. Насколько быстро работает твердотельное реле?Выход SSR активируется сразу после подачи управляющего напряжения.Следовательно, это реле может включаться в любом месте на кривой синусоидального напряжения переменного тока. Время отклика обычно может составлять всего 1 мс. SSR особенно подходит в приложениях, где требуется быстрое время отклика, таких как соленоиды или катушки.
4. Нагреваются ли твердотельные реле?Все твердотельные реле выделяют тепло в результате прямого падения напряжения на переходе выходного устройства. За пределами определенной точки нагрев вызовет снижение (или снижение номинальных характеристик) тока нагрузки, с которым может справиться SSR…. Для нагрузок более 4 А потребуются радиаторы.
5. Что вызывает отказ твердотельного реле?
Каковы основные причины отказов твердотельных реле (SSR) и способы их устранения? Если пусковой ток превышает номинальный ток включения SSR из-за высокого пускового тока нагрузок, таких как двигатели и лампы, выходные элементы SSR повреждаются. Рассмотрите возможность использования SSR с большей емкостью.
6. Может ли твердотельное реле переключать постоянный ток?
Твердотельные релемогут быть предназначены для переключения как переменного, так и постоянного тока с использованием выхода SCR, TRIAC или переключающего транзистора вместо обычных механических нормально разомкнутых (NO) контактов.
7. Как проверить мультиметром твердотельное реле?
Использование мультиметра:
1. Установите мультиметр в режим проверки целостности цепи.
2. Поместите щупы мультиметра на клеммы катушки.
3. Если мультиметр издает звуковой сигнал (или показывает какие-либо признаки обрыва цепи), катушка электрически замкнута (исправно).
4. Если мультиметр не подает звуковой сигнал, катушка разомкнута и повреждена. Реле необходимо заменить.
8.Насколько надежны твердотельные реле?
Твердотельные реле являются предпочтительным выбором для обеспечения надежности системы, поскольку у них нет движущихся частей или контактов. Со временем покрытие контактов внутри ЭМИ может разрушиться. Эта эрозия может привести к свариванию контактов; поэтому они больше не открываются / закрываются должным образом, и реле необходимо заменить.
9. Является ли твердотельное реле транзистором?
Твердотельное реле: своего рода гибрид между обычным реле и транзистором, эти реле переключают нагрузку с помощью светодиода, активируемого схемой управления.Светодиод активирует световой МОП-транзистор, который управляет нагрузкой.
10. Как узнать, что твердотельное реле неисправно?
Полупроводниковые реле следует проверять с помощью омметра на нормально разомкнутых (Н.О.) клеммах, когда управляющее питание отключено. Реле должны быть разомкнуты, переключены на OL и замкнуты (0,2, внутреннее сопротивление омметра) при подаче управляющего напряжения.
11. Как выбрать твердотельное реле?
При выборе твердотельного реле учитывайте: Номинальный ток, как правило, рекомендуется использовать реле при не более 70% его номинального тока.Электрическая среда. i (В жестких электрических средах рассмотрите реле с номинальным линейным напряжением выше, чем линейное напряжение приложения.)
12. Нужны ли твердотельные реле диод?
2 ответа. Сторона управления твердотельных реле обычно представляет собой просто светодиод, иногда два светодиода, расположенных вплотную друг к другу, а иногда со встроенным резистором. … Если реле находится на той же плате, что и то, что им управляет, то индуктивный обратный диод не требуется. Это ничем не отличается от управления любым другим бортовым светодиодом.
13. У полупроводниковых реле утечки напряжения?
Твердотельное реле имеет утечку. Если вы хотите что-то многократно включать / выключать, используйте их. Но если вы хотите, чтобы SSR был полностью выключен, скажем, после нажатия выключателя, механическое реле должно быть подключено к нагрузке, чтобы снять его с SSR. … Регулятор SSR подключен к atmega328 через резистор на 200 Ом.