Ett växelströmsnät halvledarrelä eller SSR är en anordning som används för att växla tunga växelströmsbelastningar på nätnivå, genom isolerade minimala likspänningsutlösare, utan att inkorporera mekaniska rörliga kontakter.

I det här inlägget lär vi oss hur man konstruerar ett enkelt halvledarrelä eller en SSR-krets med en Triac, BJT, en nollkorsningsoptokopplare.

Fördel med solid state SSR jämfört med mekaniska reläer

Mekanisk typ av reläer kan vara ganska ineffektiv i applikationer som kräver mycket smidig, mycket snabb och ren omkoppling.

Den föreslagna kretsen för en SSR kan byggas hemma och användas på platser som kräver verkligt sofistikerad lasthantering.

En halvledarreläkrets med inbyggd nollkorsningsdetektor beskrivs i denna artikel.

Kretsen är väldigt lätt att förstå och bygga men har ändå användbara funktioner som ren omkoppling, fri från RF-störningar och kan hantera belastningar upp till 500 watt. Vi har lärt oss mycket om reläer och hur de fungerar.

Vi vet att dessa enheter används för att växla tunga elektriska belastningar genom externt isolerat par kontakter, som svar på en liten elektrisk puls som tas emot från en elektronisk kretsutgång.

“fördelar och nackdelar med system för förebyggande av intrång ”

Normalt är triggeringången i närheten av reläspolningsspänningen, som kan vara 6, 12 eller 24 V DC, medan belastningen och strömmen som växlas av reläkontakterna mestadels ligger på nivåerna för växelströmspänning.

I grund och botten är reläer användbara eftersom de kan växla tunga anslutna till sina kontakter utan att föra de farliga potentialerna i kontakt med den sårbara elektroniska kretsen genom vilken den byts.

Fördelarna åtföljs dock av några kritiska nackdelar som inte kan ignoreras. Eftersom kontakterna involverar mekaniska operationer är de ibland ganska olämpliga med sofistikerade kretsar som kräver mycket noggrann, snabb och effektiv omkoppling.

Mekaniska reläer har också dåligt rykte att generera RF-störningar och brus under omkoppling vilket också resulterar i att dess kontakter försämras med tiden.

För en MOSFET-baserad SSR tack hänvisa till det här inlägget

Använda SCR ot Triac för att göra SSR

Triacs och SCR anses vara bra ersättare på platser där ovanstående reläer visar sig vara ineffektiva, men även dessa kan innebära problem med generering av RF-störningar under drift.

Även SCR och Triacs, när de är integrerade direkt i elektroniska kretsar, kräver att kretsens jordledning är ansluten till dess katod, vilket innebär att kretssektionen nu inte längre är isolerad från de dödliga växelspänningarna från enheten - en allvarlig nackdel när det gäller säkerheten för användaren är orolig.

“vad är en ekorrburmotor ”

En triac kan emellertid implementeras mycket effektivt om de ovan diskuterade nackdelarna helt tas hand om. Därför är de två saker som måste avlägsnas med triacs, om de skulle bytas ut effektivt för reläer, RF-störningar vid övergång och inträde av farligt nät i kretsen.

Solid State-reläer är utformade exakt med ovanstående specifikationer, vilket eliminerar RF-inferens och håller också de två stegen helt avskilda från exh andra.

Kommersiella SSR: er kan vara mycket kostsamma och går inte att använda om något går fel. Men att göra ett solid state-relä helt av dig och använda det för den applikation som krävs kan vara precis vad 'läkaren hade beställt.' Eftersom den kan byggas med diskreta elektroniska komponenter blir den fullständigt reparerad, modifierbar och ger dig dessutom en tydlig uppfattning om systemets interna funktioner.

Här kommer vi att studera skapandet av ett enkelt halvledarrelä.

Hur det fungerar

Som diskuterats i ovanstående avsnitt kontrolleras RF-interferensen i den föreslagna SSR- eller halvledarreläkretsutformningen genom att tvinga triacen att endast växla runt nollmärket för AC-sinusfasen och användningen av en optokopplare säkerställer att ingången är hålls väl borta från AC-nätets potentialer som finns med triac-kretsen.

Låt oss försöka förstå hur kretsen fungerar:

Som visas i diagrammet blir optokopplaren portalen mellan avtryckaren och kopplingskretsen. Ingångsutlösaren appliceras på lysdioden på optot som lyser och gör fototransistorn ledande.
Spänningen från fototransistorn passerar över kollektorn till sändaren och når slutligen triacs grind för att driva den.

Ovanstående operation är ganska vanlig och är vanligtvis associerad med utlösaren för alla Triacs och SCRs. Det kanske dock inte räcker för att eliminera RF-bruset.

Avsnittet innefattande de tre transistorerna och vissa motstånd introduceras speciellt med sikte på att kontrollera RF-genereringen genom att se till att triac endast leder i närheten av nolltrösklarna för AC-sinusvågformen.

När nätström matas till kretsen blir en likriktad likström tillgänglig vid optotransistorns kollektor och den leder som förklarats ovan, men spänningen vid korsningen av motstånden som är ansluten till basen av T1 justeras så att den leder omedelbart efter att AC-vågformen stiger över 7 volt-märket. Så länge håller vågformen sig över denna nivå och håller T1 PÅ.

Detta gör att optotransistorns kollektorspänning hindrar triac från att leda, men i det ögonblick spänningen når 7 volt och närmar sig noll slutar transistorerna att leda så att triacen kan växla.

Processen upprepas under den negativa halvcykeln när T2, T3 leder som svar på spänningar över minus 7 volt, vilket återigen gör att triac avfyrar endast när faspotentialen närmar sig noll, vilket effektivt eliminerar induktionen av nollkorsande RF-interferenser.

Kretsschema för halvledar-SSR-krets

Dellista för den föreslagna halvledarreläkretsen

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 metalliserad polyester
C3 = 0.22uF / 400V PPC
Z1 = 30 volt, 1 W,
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E eller liknande.

PCB-layout

Använda SCR Opto-Coupler 4N40

Idag med tillkomsten av moderna optokopplare har det verkligen blivit lätt att göra ett högkvalitativt halvledarrelä (SSR). 4N40 är en av dessa enheter som använder en foto-SCR för den nödvändiga isolerade utlösningen av en växelströmsbelastning.

Denna optokopplare kan enkelt konfigureras för att skapa en mycket pålitlig och effektiv SSR-krets. Denna krets kan användas för att utlösa en 220V-belastning genom en noggrant isolerad 5V-logikkontroll, som visas nedan: