Оптореле принцип действия: Оптрон (Оптопара) что это такое, принцип работы, проверка мультиметром

Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Оптроны (оптопары) — электронные приборы, служащие для преобразования сигнала электрического тока в световой поток. Их световой сигнал передается через каналы оптики, а также происходит обратная передача и преобразование света в электрический сигнал.

Устройство оптрона состоит из излучателя света и преобразователя светового луча (фотоприемника). В качестве излучателя в современных приборах используют светодиоды. В старых моделях применялись маленькие лампочки накаливания. Две составные части оптопары объединены общим корпусом и оптическим каналом.

Виды и устройство оптронов

Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать оптроны по группам. При разделении на классы оптронных изделий необходимо учитывать два фактора: тип фотоприемника и особенности общей конструкции прибора.

Первый признак классификации оптронов обуславливается тем, что у всех оптопар на входе расположен светодиод, поэтому возможности функционирования определяются свойствами устройства фотоприемника. Вторым признаком является исполнение конструкции, определяющее особенности использования оптрона.

Применяя такой смешанный принцип разделения, можно выделить три группы оптронных устройств:

• Элементарные оптопары.
• Оптоэлектронные микросхемы.
• Специальные оптопары.

Группы содержат в себе множество видов приборов. Для популярных оптопар применяются некоторые обозначения:

• Д – диодная.
• Т – транзисторная.
• R – резисторная.
• У – тиристорная.
• Т²– со сложным фототранзистором.
• ДТ – диодно-транзисторная.
• 2Д (2Т) – диодная дифференциальная, либо транзисторная.

Система свойств оптронных устройств основывается на системе свойств оптопар. Эта система создается из четырех групп свойств и режимов:

• Характеризует цепь входа оптопары.
• Характеризует выходные параметры.
• Объединяет степень действия излучателя на приемник света, и особенности прохода сигнала по оптопаре в качестве компонента связи.
• Объединяет свойства гальванической развязки.

Основными оптронными параметрами считаются свойства передачи и гальванической развязки. Важной величиной транзисторных и диодных оптронов считается коэффициент передачи тока.

Показателями гальванической развязки оптронов являются:

• Допустимое пиковое напряжение выхода и входа.
• Допустимое наибольшее напряжение выхода и входа.
• Сопротивление развязки.
• Проходная емкость.
• Допустимая наибольшая скорость изменения напряжения выхода и входа.

Первый параметр является наиболее важным. По нему определяют электрическую прочность оптрона, а также его способности применения в качестве гальванической развязки.

Эти параметры оптронов применимы и для интегральных микросхем на основе оптопар.

Обозначения оптопар на

схемах

 

Диодные оптопары

Оптроны на диодах (рис. а) больше других устройств показывают уровень развития оптронной технологии. По значению коэффициента передачи определяют полезное действие преобразования энергии в оптопаре. Величины временных значений свойств дают возможность определить наибольшие скорости передачи информации. Соединение с диодным оптроном усилителей позволяет создать эффективные устройства передачи информации.

Транзисторные оптроны

Эти приборы (рис. с) отличаются некоторыми свойствами от других видов оптопар. Одним из таких свойств является возможность оптического управления по цепи светодиода, и по основной электрической цепи. Цепь выхода может также действовать в режиме ключа и линейном режиме.

Принцип внутреннего усиления дает возможность получения больших величин коэффициента передачи тока. Поэтому дополнительные усилители не всегда нужны. Важным моментом является небольшая инерционность оптопары, что допускается для многих режимов. Фототранзисторы имеют выходные токи намного больше, чем фотодиоды. Поэтому они применяются для коммутации различных электрических цепей. Все это достигается простой технологией транзисторных оптронов.

Тиристорные оптроны

Такие оптопары (рис. b) имеют большую перспективу для коммутации мощных силовых цепей высокого напряжения: по мощности, нагрузке, скорости они более подходящие, чем Т² оптопары. Оптроны марки АОУ 103 служат для применения в качестве бесконтактных выключателей в разных электронных схемах: усилителях, управляющих цепях, источниках импульсов и т.д.

Резисторные оптроны

Такие устройства (рис. d) называют фоторезисторами. Они значительно различаются от других типов оптронов своими особенностями конструкции и технологией изготовления. Основным принципом работы фоторезистора является эффект фотопроводности, то есть, изменения величины сопротивления при воздействии светового потока.

Дифференциальные

Рассмотренные выше оптопары способны передавать цифровые данные по гальванической развязке цепи. Важной проблемой является передача аналогового сигнала при помощи оптронов, то есть, создание линейности свойств передачи «вход-выход». Только при наличии таких свойств оптопар можно передавать аналоговые данные по гальванической развязке цепи без цифрового вида и импульсной передачи.

Такая задача решается диодными оптопарами, имеющими качественные шумовые и частотные характеристики. Трудность в решении этой задачи заключается в узком интервале линейности передающей характеристики и линейности диодных оптопар. Такие приборы только начинают прогрессировать в развитии, но за ними большое будущее.

Оптронные микросхемы

Эти микросхемы являются наиболее популярными классами моделей оптронных устройств, благодаря конструктивной и электрической совместимости оптронных микросхем с простыми видами, а также намного большей функциональности. Широкое применение получили коммутационные оптронные микросхемы.

Специальные оптроны

Такие образцы имеют значительные отличия от стандартных моделей приборов. Они выполнены в виде оптопар с оптическим каналом открытого вида. В устройстве таких моделей между фотоприемником и излучателем находится воздушный промежуток. Поэтому, при размещении в нем механических препятствий можно управлять светом и сигналом выхода. Оптроны с открытым каналом оптики используются вместо оптических датчиков, которые фиксируют наличие предметов, их поверхность, поворот, перемещение и т.д.

Применение оптронных устройств

• Подобные устройства используются для передачи данных между устройствами, которые не соединены электрическими проводами.
• Также оптопары используются для отображения и получения информации в технике. Отдельно необходимо отметить оптронные датчики, служащие для контроля объектов и процессов, отличающихся по назначению и природе.
• Заметен прогресс оптронной функциональной микросхемотехники, которая ориентирована на решение различных задач по преобразованию и накоплению данных.
• Полезной эффективностью стала замена больших недолговечных устройств электромеханического типа приборами оптоэлектронного принципа действия.
• Иногда оптронные компоненты применяются в энергетике, хотя это довольно специфические решения.

Контроль электрических процессов

Мощность светового потока от светодиода и величина фототока, который образуется в линейных цепях фотоприемников, напрямую зависит от тока проводимости излучателя. Поэтому по бесконтактным оптическим каналам можно передать информацию о процессах в цепях электрического тока, связанных проводами с излучателем. Наиболее эффективным стало применение излучателей света оптопар в датчиках, электрических изменений в силовых цепях высокого напряжения. Точная информация об аналогичных изменениях имеет важность для своевременной защиты источников и потребителей электроэнергии от чрезмерных нагрузок.

Стабилизатор с контрольным оптроном

Оптроны эффективно работают в стабилизаторах высокого напряжения. В них они образуют оптические каналы обратных связей отрицательной величины. Стабилизатор, изображенный на схеме, является прибором последовательного вида. При этом элемент регулировки выполнен на биполярном транзисторе, а стабилитрон на основе кремния работает в качестве источника эталонного опорного напряжения. Компонентом сравнения является светодиод.

При возрастании выходного напряжения, повышается и проводимость светодиода. На транзистор оптрона оказывает действие фототранзистор, при этом стабилизирует напряжение на выходе.

Достоинства оптронов

• Бесконтактное управление объектами, гибкость и разнообразие видов управления.
• Устойчивость каналов связи к электромагнитным полям, что позволяет создать защиту от помех и взаимных наводок.
• Создание микроэлектронных устройств с приемниками света, свойства которых могут изменяться по определенным сложным законам.
• Увеличение перечня функций управления сигналом выхода оптронов с помощью воздействия на материал канала оптики, создание приборов и датчиков для передачи данных.

Недостатки оптронов

• Малый КПД, вследствие двойного преобразования энергии, большой расход электроэнергии.
• Значительная зависимость работы от температуры.
• Большой собственный шумовой уровень.
• Технология и конструкция недостаточно совершенны, так как применяется гибридная технология.

Такие отрицательные моменты оптронов постепенно устраняются по мере развития технологии схемотехники и создания материалов. Большая популярность оптронов вызвана, прежде всего, уникальными свойствами этих устройств.

Похожие темы:

Оптореле в схемах на микроконтроллере

Оптореле или, по-другому, оптоэлектронные реле строятся на основе оптопар с полевыми транзисторами. Они более технологичные (а значит и более дешёвые) по сравнению с микросхемами «цифровых изоляторов», которые содержат внутри микроминиатюрные импульсные трансформаторы.

Типовые параметры твёрдотельных оптореле (англ. «Solid-state MOS relays»): ток управления 10…60 мА, время переключения 2…2000 МК с, ток коммутации

1..            .20 А, максимально допустимое напряжение в нагрузке 200…1000Вдля мощных силовых и на порядок меньше для маломощных сигнальных оптореле, ресурс работы 10 лет, наработка на отказ не менее 25000 часов.

Различают оптореле с коммутацией одн двухполярных сигналов. В переводе на понятный язык — для коммутации постоянного и переменного тока. На Рис. 2.117, а…е для примера показаны варианты внутренней «начинки» оптореле серии KP293 (по-старому 5П14). Параллельно выходным контактам оптореле стоят защитные диоды по аналогии с имеющимся в полевых транзисторах MOSFET.

Рис. 2.117. Внутреннее строение оптореле серии KP293:

а) реле постоянного тока с замыкающим контактом;

б) реле постоянного тока с размыкающим контактом;

в) реле переменного тока с замыкающим контактом;

г) реле переменного тока с размыкающим контактом;

д) реле постоянного тока с замыкающим и размыкающим контактами;

е) реле переменного тока с замыкающим и размыкающим контактами.

В некоторых оптореле последовательно со светодиодом встраивают интегральный токоограничивающий резистор. Это позволяет сэкономить место на плате и защитить светодиод в случае ошибочной подачи на вход высокого напряжения.

Светодиоды, входящие в состав оптореле, работают в инфракрасном диапазедлин волнстиповым падением напряжения 1.0…1.2 В. Не следует «жадничать» и уменьшать ток через светодиод ниже паспортного значения, поскольку могут ухудшиться выходные параметры и надёжность коммутации.

Оптореле, в отличие от оптосимистора, гарантированно переходит в противоположное состояние при снятии освещённости полупроводниковой зоны. Для оптореле без разницы, имеется или отсутствует напряжение в нагрузке. Кроме того, ввиду линейности ВАХ, появляется возможность без искажений коммутировать сигналы очень малой амплитуды, в отличие от оптосимисторов с их резкой пороговой характеристикой вблизи нуля.

При коммутации переменных сигналов большой амплитуды начинает сказываться нелинейная зависимость сопротивления канала полевых транзисторов оптореле от напряжения, т.е. возможны искажения формы и спектра сигнала.

Для повышения устойчивости работы оптореле в сети 220 В при атаке импульсных помех рекомендуется параллельно его замыкающим контактам ставить последовательную RC-цепь, состоящую из проволочного резистора сопротивлением

10. .         .50 Ом и конденсатора ёмкостью 0.01…0.15 МК Ф с напряжением 600 В.

На Рис. 2.118, а…в приведены схемы подключения оптореле к MK.

а) VU1 — это оптореле фирмы Crydom. Ток управления 3…4 мА, изоляция выдерживает без пробоя напряжение 4 кВ, проходная ёмкость 8 пФ;

б) индикация включения светоизлучающей части оптореле VU1 (фирма Fairchild) производится светодиодом HL1. Мощность в нагрузке R_H не более 50 Вт;

в) НИЗКИМ уровнем на выходе МК размыкаются контакты оптореле VU1, при этом прибор, подключаемый к вторичной обмотке трансформатора 77, переходит в дежурный режим с пониженным питанием, поскольку последовательно включается гасящее сопротивление R2.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Проверка оптопары. Оптопара PC817 принцип работы и очень простая проверка. Фотообзор по изготовлению тестера

Answer

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry»s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.

Устройство проверки оптореле своими руками

На днях мне понадобилось проверить оптореле в больших количествах. Собрав данный тестер твердотельных реле за пол часа, из минимума деталей, я сэкономил большое количество времени на проверке оптопар.

Многих начинающих радиолюбителей интересует как проверить оптопару. Такой вопрос может возникнуть от незнания устройства данной радиодетали. Если рассматривать поверхносто, то твердотельное оптоэлектронное реле состоит из входного элемента – светодиода и оптической развязки, которая переключает цепь.

Данная схема для проверки оптопары до элементарного проста. Она состоит из двух светодиодов и источника питания 3в – батарея CR2025. Красный светодиод выполняет роль ограничителя напряжения и, одновременно, является индикатором работы светодиода оптопары. Зеленый светодиод служит для индикации срабатывания выходного элемента оптопары. Т.е. если оба светодиода светятся, то проверка оптопары прошла успешна.

Процесс проверки оптореле сводится к установке его в соответствующей части панельке. В данном тестере твердотельных реле можно проверять оптопары в корпусе DIP-4, DIP-6 и сдвоенные реле в корпусе DIP-8.

Ниже привожу места положения оптореле в панельках тестера и свечение светодиодов соответствующие их работоспособности.

Описание, характеристики, Datasheet и методы проверки оптронов на примере PC817.

В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

Еще в других статьях я расскажу о нестандартном использовании оптрона первая в роли , а во второй . И используя эти схемные решения соберу очень простой тестер оптопар. Которому не не нужны никакие дорогие и редкие приборы, а всего лишь несколько дешевых радиодеталей.

Деталь не редкая и не дорогая. Но от нее зависит очень многое. Она используется практически в каждом ходовом (я не имею ввиду каком нибудь эксклюзивном) импульсном БЛОКЕ ПИТАНИЯ и выполняет роль обратной связи и чаще всего в связке тоже с очень популярной радиодеталью TL431

Для тех читателей, кому легче информацию воспринимать на слух, советуем посмотреть видео в самом низу страницы.

Оптопара (Оптрон) PC817

Краткие характеристики:

Корпус компактный:

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, встречаются другие производители электронных компонентов выпускают аналоги- например:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются и другие варианты:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

Проверка оптопары

Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

Вариант на макетной плате

В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

Первый вариант схемы

Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n на p-n-p

Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую;

Второй вариант схемы

Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

под микросхему

Панелька SCS- 8

Третий вариант схемы

Самый удачный

Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

В результате получилась такая очень простая конструкция.

Оптрон это электронный прибор, состоящий из источника света и фотоприёмника. Роль источника света выполняет светодиод инфракрасного излучения с длиной волны в пределах 0,9…1,2 мкм, а приемника фототранзисторы, фотодиоды, фототиристоры и др., связанные оптическим каналом и объединённые в один корпус. Принцип работы оптрона состоит в преобразовании электрического сигнала в свет, а затем его передаче по оптическому каналу и преобразовании в электрический сигнал. Если роль фотоприемника выполняет фоторезистор, то его световое сопротивление становится в тысячи раз меньше первоначального темнового, если фототранзистор, то воздействие на его базу создает аналогичный эффект, как и при подаче тока в базу обычного транзистора, и он открывается. Обычно оптроны и оптопары используют с целью гальванической развязки

Этот пробник, предназначен для проверки большого количества видов оптопар: оптотранзисторов, оптотиристоров, оптосимисторов, опторезисторов, а также микросхемы таймера NE555, отечественным аналогом которой является

Модифицированный вариант пробника для проверки оптронов

Сигнал с третьего вывода микросхемы 555 через резистор R9 поступает на один вход диодного моста VDS1, при условии, что к контактам Анод и Катод подсоединен рабочий излучающий элемент оптопары, в таком случае через диодный мост потечет ток, и будет мигать светодиод HL3, при условии что фотоприемник исправен, будет открываться VT1 и загораться HL3, который будет проводить ток, HL4 при этом будет моргать

Данный принцип можно использовать для проверки практически любого оптрона:

Около 570 мили вольт должен показать мультиметр, если оптрон исправен в режиме прозвонки диода, т. к в этом режиме с щупов тестера поступает около 2 вольт, но этого напряжения не достаточно для открытия транзистора, но как только мы подадим питание на светодиод, он откроется и мы увидим на дисплее напряжение которое падает на открытом транзисторе.

Описываемое ниже устройство покажет не только исправность таких популярных оптронов как PC817, 4N3x, 6N135, 6N136 и 6N137, но и их скорость срабатывания. Основа схемы микроконтроллер серии ATMEGA48 или ATMEGA88. Проверяемые компоненты можно подключать и отключать прямо во включенный прибор. Результат проверки покажут светодиоды. Так элемент ERROR светится при отсутствии подключенных оптопар или их неработоспособности. Если элемент исправен, то загорится светодиод OK. Одновременно с ним загорится один или несколько светодиодов TIME, соответствующих скорости срабатывания. Так, для самой медленной оптопары, PC817, будет светится только один светодиод — TIME PC817, соответствующий ее скорости. Для быстрых 6N137 будут гореть все четыре светодиода. Если это не так, то оптопара не соответствует данному параметру. Значения шкалы скорости PC817 — 4N3x — 6N135 — 6N137 соотносятся как 1:10:100:900.

Фьюзы микроконтроллера для прошивки: EXT =$FF, HIGH=$CD, LOW =$E2.

Печатную плату и прошивку можно скачать по ссылке выше.

Мне в последнее время приходилось возиться с разными электронными балластами и в их составе с динистором DB3, оптронами и стабилитронами из других устройств. Поэтому для быстрой проверки этих компонентов пришлось разработать и изготовить специализированный тестер. Дополнительно, кроме динисторов и оптронов, чтобы не создавать ещё тестеры для подобных компонентов, тестер может проверять стабилитроны, светодиоды, диоды, переходы транзисторов. В нём использована световая и звуковая индикация и дополнительно цифровой измеритель напряжения для оценки уровня срабатывания динисторов и падения напряжения на переходе проверяемых стабилитронов, диодов, светодиодов, транзисторов.

Примечание: Все права на схему и конструкцию принадлежат мне, Анатолию Беляеву.

2017-03-04

Описание схемы

Схема тестера представлена ниже на Pic 1.

Примечание: для подробного просмотра картинки – кликните по ней.

Pic 1. Схема тестера DB3 (динисторов), оптронов, стабилитронов, диодов, светодиодов и переходов транзисторов

Основу тестера составляет генератор высоковольтных импульсов, который собран на транзисторе VT1 по принципу преобразователя DC-DC, то есть высоковольтные импульсы самоиндукции поступают в накопительный конденсатор C1 через высокочастотный диод VD2. Трансформатор генератора намотан на ферритовом кольце, взятом от электронного балласта (можно использовать любое подходящее). Количество витков около 30 на каждую обмотку (не критично и намотка может быть выполнена одновременно двумя проводами сразу). Резистором R1 добиваются максимального напряжения на конденсаторе C1. У меня получилось около +73.2 В. Выходное напряжение поступает через R2, BF1, HL1 на контакты панельки XS1, в которую вставляются проверяемые компоненты.

На контакты 15, 16 панельки XS1 подключен цифровой вольтметр PV1. Куплен на Алиэкспрессе за 60 Р . При проверке динисторов, вольтметр показывает напряжение открывания динистора. Если на эти контакты XS1 подключать светодиоды, диоды, стабилитроны, переходы транзисторов, то вольтметр PV1 показывает напряжение на их переходе.

При проверке динисторов индикаторный светодиод HL1 и звуковой излучатель BF1 работают в импульсном режиме – указывая на исправность динистора. Если динистор пробит, то светодиод будет светиться постоянно и напряжение на вольтметре будет около 0 В. Если динистор в обрыве, то напряжение на вольтметре будет около 70 В, а светодиод HL1 светиться не будет. Аналогично проверяются оптроны, только индикаторный светодиод для них – HL2. Чтобы работа светодиода была импульсная в контакты XS1 вставлен исправный динистор DB3 (КН102). При исправном оптроне свечение индикаторного светодиода импульсное. Оптроны имеют исполнение в корпусах DIP4, DIP6 и их необходимо устанавливать в соответствующие им контакты палельки XS1. Для DIP4 – это XS1, а для DIP6 – XS1.

Если проверять стабилитроны, то их подключать к XS1. Вольтметр будет показывать либо напряжение стабилизации, если катод стабилитрона подключен к контакту 16, либо напряжение на переходе стабилитрона в прямом направлении, если к контакту 16 подключить анод.

На контакты XS1 выведено напрямую напряжение с конденсатора C1. Иногда есть необходимость засветить мощный светодиод или использовать полное выходное напряжение высоковольтного генератора.

Питание на тестер подаётся только во время проверки компонентов, при нажатии на кнопку SB1. Кнопка SB2 предназначена для контроля напряжения питания тестера. При одновременном нажитии на кнопки SB1 и SB2, вольтметр PV1 показывает напряжение на батарейках. Так сделал, чтобы можно было своевременно поменять батарейки, когда они разрядятся, хотя, думаю, что это будет не скоро , так как работа тестера кратковременная и потеря энергии батареек скорее за счёт их саморазряда, чем из-за работы самого тестера при проверке компонентов. Для питания тестера использованы две батарейки типа AAA.

Для работы цифрового вольтметра использовал покупной преобразователь DC-DC. На его выходе установил +4.5 В – напряжение поступающее и на питание вольтметра и на цепь светодиода HL2 — контроль работы выходного каскада оптронов.

В тестере использовал планарный транзистор 1GW, но можно использовать любой подходящий и не только планарный, который обеспечит напряжение на конденсаторе C1 больше 40 В. Можете попробовать использовать даже отечественный КТ315 или импортный 2N2222.

Фотообзор по изготовлению тестера

Pic 2. Печатная плата тестера. Вид со стороны панельки.

На этой стороне платы устанавливаются панелька, звуковой излучатель, трансформатор, индикаторные светодиоды и кнопки управления.

Pic 3. Печатная плата тестера. Вид со стороны печатных проводников.

На этой стороне платы устанавливаются планарные компоненты и больше-габаритные детали – конденсаторы С1 и С2, подстроечный резистор R1. Печатная плата была изготовлена упрощенным методом – прорезанием канавок между проводниками, хотя можно и провести травление. Файл с разводкой печатной платы можно скачать внизу страницы.

Pic 4. Внутреннее содержимое тестера.

Корпус тестера состоит из двух частей: верхней и нижней. В верхнюю часть устанавливается вольтметр и плата тестера. В нижнюю часть установлен преобразователь DC-DC для питания вольтметра и контейнер для батареек питания. Обе части корпуса соединяются за счёт защёлок. Традиционно корпус изготовлен из пластика ABS толщиной 2.5 мм. Размеры тестера 80 х 56.5 х 33 мм (без учёта ножек).

Pic 5. Основные части тестера.

Перед установкой преобразователя на его место в корпусе, произведена настройка выходного напряжения на +4.5 В.

Pic 6. Перед сборкой.

В верхней крышке прорезаны отверстия под индикатор вольтметра, под контактную панельку, под индикаторные светодиоды и под кнопки. Отверстие индикатора вольтметра закрыто кусочком оргстекла красного цвета (можно любым подходящим, к примеру, у меня с оттенком пурпурного, фиолетового). Отверстия под кнопки зазенкованы так, чтобы можно было нажать на кнопку, которая не имеет толкателя.

Pic 7. Сборка и подключение частей тестера.

Вольтметр и плата тестера крепятся на саморезах. Плата крепится так, чтобы индикаторные светодиоды, панелька и кнопки прошли в соответствующие им отверстия в верхней крышке.

Pic 8. Перед проверкой работы собранного тестера.

В панельку установлен оптрон PC111. В контакты 15 и 2 панельки вставлен заведомо исправный динистор DB3. Он будет использоваться как генератор импульсов подаваемых на входную цепь для проверки правильной работоспособности выходной части оптрона. Если использовать простое свечение светодиода через выходную цепь, то это было бы неправильно, так как если бы выходной транзистор оптрона был бы пробит, то светодиод светился бы тоже. А это неоднозначная ситуация. При использовании импульсной работы оптрона видим однозначно работоспособность оптрона в целом: как входную, так и выходную его части.

Pic 9. Проверка работоспособности оптрона.

При нажатии на кнопку проверки компонента, видим импульсное свечение первого индикаторного светодиода (HL1), указывающего на исправность динистора, работающего как генератор, и одновременно видим свечение второго индикаторного светодиода (HL2), который импульсной работой показывает на исправность оптрона в целом.

На вольтметре выводится напряжение срабатывания генераторного динистора, оно может быть от 28 до 35 В, в зависимости от индивидуальных особенностей динистора.

Аналогично проверяется и оптрон с четырьмя ножками, только устанавливается он в соответствующие ему контакты панельки: 12, 13, 4, 5.

Контакты панельки нумеруются по кругу против часовой стрелки, начиная с нижнего левого и далее вправо.

Pic 10. Перед проверкой оптрона с четырьмя ножками.

Pic 11. Проверка динистора DB3.

Проверяемый динистор вставляется в контакты 16 и 1 панельки и нажимается кнопка проверки. На вольтметре выводится напряжение срабатывания динистора, а первый индикаторный светодиод импульсной работой указывает на исправность проверяемого динистора.

Pic 12. Проверка стабилитрона.

Проверяемый стабилитрон устанавливается в контакты где проверяется и динисторы, только свечение первого индикаторного светодиода будет не импульсным, а постоянным. Работоспособность стабилитрона оценивается по вольтметру, где выводится напряжение стабилизации стабилитрона. Если стабилитрон вставить в панельку контактами наоборот, то при проверке на вольтметре будет выводиться падение напряжения на переходе стабилитрона в прямом направлении.

Pic 13. Проверка другого стабилитрона.

Точность показаний напряжения стабилизации может быть несколько условной, так как не задан определённый ток через стабилитрон.. Так, в данном случае проверялся стабилитрон на 4.7 В, а показания на вольтметре 4.9 В. Ещё может на это влиять и индивидуальная характеристика конкретного компонента, так как стабилитроны на определённое напряжение стабилизации имеют между собой некоторый разброс. Тестер же показывает напряжение стабилизации конкретного стабилитрона, а не значение его типа.

Pic 14. Проверка яркого светодиода.

Для проверки светодиодов можно использовать либо контакты 16 и 1, где проверяются динисторы и стабилитроны, тогда будет выведено падение напряжение на работающем светодиоде, либо использовать контакты 14 и 3, на которые напрямую выводится напряжение с накопительного конденсатора С1. Этот способ удобен для проверки свечения более мощных светодиодов.

Pic 15. Контроль напряжения на конденсаторе С1.

Если не подключать никакие компоненты для проверки, то вольтметр покажет напряжение на накопительном конденсаторе С1. У меня оно достигает 73.2 В, что даёт возможность проверять динисторы и стабилитроны в широком диапазоне рабочих напряжений.

Pic 16. Проверка напряжения питания тестера.

Приятная функция тестера – контроль напряжения на батареях питания. При нажатии одновременно на две кнопки, на индикаторе вольтметра показывается напряжение батарей питания и одновременно светится первый индикаторный светодиод (HL1).

Pic 17. Разные ракурсы на корпус тестера.

На виде сбоку видно, что кнопки управления не выступают за верхнюю сторону крышки, сделал так, чтобы не было случайного нажатия на кнопки, если тестер положить в карман.

Pic 18. Разные ракурсы на корпус тестера.

Корпус снизу имеет небольшие ножки, для устойчивого положения на поверхности и чтобы не протирать и не шоркать нижнюю крышку.

Pic 19. Законченный вид.

На фото законченный вид тестера. Его размеры можно представить по размещённому рядом стандартному коробку спичек. В миллиметрах же размеры тестера 80 х 56.5 х 33 мм (без учёта ножек), как и указывал выше.

Pic 20. Цифровой вольтметр.

В тестере применён покупной цифровой вольтметр. Использовал измеритель от 0 до 200 В, но можно и от 0 до 100 В. Стоит он недорого, в пределах 60…120 P .

Так ещё настроился уже и на следующую. А подвигло на это чтение на форуме вопросов форумчан вознамерившихся самостоятельно отремонтировать какое-либо электронное устройство. Суть вопросов едина и сформулировать её в можно так — «Какой электронный компонент в устройстве неисправен?» На первый взгляд вполне скромное желание, однако, это не так. Ибо знать наперёд причину неисправности это как «знать прикуп», который, как известно, есть основное условие проживания в Сочи. А так как никого из славного приморского города у нас не замечено, то начинающим ремонтникам для обнаружения неисправности остаётся тотальная проверка всех электронных компонентов вышедшего из строя устройства. Это самое благоразумное и верное действие. Условие его реализации — наличие у любителя электроники всего перечня проверочных приборов.

Принципиальная схема испытателя оптронов

Для проверки исправности оптопар (например популярных РС817) есть и способы проверки и схемы проверки. Схему выбрал какая понравилась, к световой индикации о исправности добавил измерение падения напряжения мультиметром. Захотелось информация в цифрах. Нужно это или не нужно выяснится со временем, в процессе эксплуатации приставки.

Начал с подбора установочных элементов и их размещения. Пара средних по величине светодиодов разного цвета свечения, микросхемная панелька DIP-14, переключатель выбрал без фиксации, нажимного действия на три положения (среднее нейтральное, правое и левое — подключение проверяемых оптопар). Нарисовал и распечатал расположение элементов на корпусе, вырезал и наклеил на предназначенный корпус. Просверлил в нём отверстия. Так как проверятся, будут только шести и четырёхногие оптопары из панельки убрал лишние контакты. Поставил всё по месту.

Монтаж компонентов с внутренней стороны естественно выполняется навесным способом на контактах установочных элементов. Деталей не так много, но чтобы не ошибиться при пайке, каждый исполненный участок схемы лучше отмечать фломастером на её распечатанном изображении. При ближайшем рассмотрении всё просто и ясно (что куда). Далее на место установлена средняя часть корпуса, через отверстие в которой пропущены провода подвода питания с припаянным разъёмом типа «тюльпан». Нижняя часть корпуса оборудована штырями для подключения к гнёздам мультиметра. В этот раз (на пробу) в их качестве выступили винты М4 (ну очень удобный вариант при условии отношения к измерительному прибору как к «рабочей лошадке», а не предмету поклонения). В заключении припаиваются провода к штырям подключения и корпус собирается в единое целое.

Теперь проверка работоспособности собранной приставки. После её установки в гнёзда мультиметра, выбора предела измерения «20V» постоянного напряжения и его включения, на приставку подаётся 12 вольт с лабораторного БП. На дисплее несколько меньшее напряжение, светится красный светодиод, сигнализирующий о наличии необходимого напряжения питания тестера. Проверяемая микросхема установлена в панель. Рычаг переключателя подаётся в правое положение (направления места установки проверяемой оптопары) — красный светодиод гаснет и загорается зелёный, на дисплее наблюдается падение напряжения — и то, и другое свидетельствует о исправности компонента.

Приставка к мультиметру — тестер оптронов оказался работоспособен и годен к эксплуатации. В заключении верхняя панель корпуса оформляется памяткой — наклейкой. Проверил две оказавшиеся под рукой оптопары РС817, обе исправны, однако при этом они показали разное падение напряжения при подключении. На одной оно упало до 3,2 вольта, а на другой до 2,5 вольта. Информация к размышлению на лицо, при отсутствии связи с м/метром её бы не было.

Видео работы тестера

А видео наглядно показывает, что будет гораздо быстрее проверить электронный компонент чем задавать вопрос о том, мог ли он выйти из строя или нет, да к тому же с большой долей вероятности просто не получить на него ответ. Автор проекта Babay iz Barnaula .

Обсудить статью ПРИСТАВКА К МУЛЬТИМЕТРУ — ТЕСТЕР ОПТОПАР

Реле Переменного Тока: Особенности Работы, Разновидности

Реле переменного тока твердотельное

Схемотехника различных электрических и электро-механических устройств предполагает наличие элемента, который должен в определенный момент времени включать и отключать подачу электрического тока. Если говорить техническим языком, то релейный элемент – это устройство с несколькими состояниями равновесия, каждое из которых может быть сменено на другое при определенных внешних воздействиях или направленном управлении.

Реле переменного тока – прибор для коммутации в автоматическом режиме для электрических цепей по управляющему сигналу. Помимо этого эти устройства могут дополнительно выступать в роли усилителей, элементами управления  к электродвигателям и исполнительным устройствам.

Основные рабочие характеристики

Промышленное реле на 24В

Итак, реле переменного тока является промежуточным элементом, который приводит в действие управляемую электрическую цепь.

Для этого устройства характерны следующие параметры:

• Мощность срабатывания (Р ср – измеряется в Ваттах) – ток минимальной мощности, который должен подаваться на реле для его нормальной активации. Номинально этот параметр подбирается согласно общим конструктивным и электрическим параметрам реле.
• Мощность управления (Р упр – измеряется в Ваттах) – максимальная мощность тока, которую способно передать реле в коммутируемой сети. Данное значение определяется параметрами рабочих контактов реле.

Совет! Не сложно догадаться, что при выборе реле для сети ориентируются на названные параметры, которые для определенных конструкций являются постоянными.

• Время срабатывания (Т ср – измеряется в секундах) – разница во времени от момента поступления сигнала на управляющий контакт до смыкания или размыкания контактов.
• Допустимая разрывная мощность (Р р – измеряется в Ваттах) – этот параметр можно встретить в сильноточных реле. Он обозначает мощность при определенном токе, которая при разрыве не позволит создать устойчивую электрическую дугу.

Как работает реле

Диаграмма работы реле во времени

Для управляющей цепи и самого реле характерна некоторая инертность, из-за чего входной ток на реле растет и убывает не мгновенно, а изменяется в некоторых пределах в течение времени, что прекрасно видно на показанной выше схеме, из которой так же понятно, что рабочий цикл состоит из трех этапов:

• Срабатывание;
• Работа;
• Возврат.

Давайте в качестве примера, для понимания основных принципов возьмем электромагнитное реле постоянного тока.

Назад в будущее: реле из 1983 года

• Внутри такого реле имеется катушка индуктивности, благодаря которой и происходит постепенное изменение параметров тока. Сама же работа реле для каждого этапа складывается из определенных временных отрезков.
• Срабатывание – имеет два таких интервала: время трогания (tтр) и время на движение якоря(tдв). То есть Т ср = tтр+tдв – все просто.
• Работа – также два участка, которые обозначены на временной линии отрезками АВ и ВС. На первом этапе ток продолжает еще какое-то время расти, пока не будет достигнуто установленное значение, что позволяет обеспечить надежное притяжение между якорем и сердечником, препятствующим вибрации якоря. На втором участке никаких изменений величины тока не происходит.
• Возврат – аналогично, 2 участка. На первом происходит отпускание реле, а на втором – возврат в исходное состояние. На протяжении всего периода сила тока падает.

Трехфазное реле переменного тока

Прочие характеристики

Помимо перечисленного, у реле разных типов в ходу следующие параметры:

• Коэффициент возврата (Kb) – отношение отпускающего тока к срабатывающему. Обычно данное значение варьируется от 0,4 до 0,8. Рассчитывается по формуле: Iот/Iср < 1.
• Коэффициент запаса (К зап) – это отношение тока установившегося (I уст), то есть максимального  к току срабатывания. Это значение  показывает, насколько надежен выбранный прибор.
• Последний параметр называется коэффициентом управления (К упр) и представлен отношением мощности управления к мощности срабатывания. То есть если реле используется как усилитель, то мы видим коэффициент этого усиления.

Разновидности электрических реле

Реле контроля изоляции переменного тока следит за уровнем сопротивления изоляции

Все реле можно разделить по нескольким признакам, и делят их:

• По назначению – тут можно встретить варианты предназначенные для защиты, управления или сигнализации.

• По принципу действия. Тут список будет куда шире: электромагнитные нейтральные; электромеханические; поляризованные электромагнитные; магнитоэлектрические; индукционные, электротермические; электродинамические; бесконтактные магнитные; фотоэлектронные и электронные, а также другие.

Реле времени переменного тока

• Делят также эти устройства по замеряемым величинам. Замеряться может электрический ток – его мощность, частота, сопротивление, напряжение, сила, коэффициент мощности. Слежение может происходить и за механическими параметрами: объем, сила, давление, скорость, уровень и прочее. Физическими величинами – температура. Временем.
• Естественно, разные устройства рассчитаны на отличающуюся мощность управления. Тут представлено три типа: малой мощности – приборы до 1 Вт; средней – от 1 до 10 Вт; высокой мощности – все, что выше 10 Вт.
• Важным параметром, характеризующим разные модели является время срабатывания прибора. Тут представлено 4 категории: самые быстрые безынерционные модели, чье время на срабатывание составляет меньше 0,001 секунды; далее идут быстродействующие – от 0,001 до 0,05 секунды; замедленные – от 0,15 до 1 секунды; реле времени, которым требуется больше 1 секунды.

Наибольшее распространение получили электромеханические реле, в которых при подаче управляющего тока происходит перемещение подвижной части, называемой якорем, в результате чего происходит замыкание управляемой цепи.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле

Данный тип реле делится на два вида – постоянного и переменного тока. Давайте сначала немного побеседуем про первый тип, который бывает нейтральным или поляризованным.

• Суть первого варианта заключается в том, что устройство одинаково реагирует на протекающий ток на его обмотке в разных направлениях, а это значит, что усилие на якоре никак не зависит от направления тока.
• Эти устройства разделяются еще на два типа, в зависимости от движения, которое совершает якорь. Существуют механизмы с угловым движением и втяжным.

Данное втягивающее реле можно встретить на стартере автомобиля ВАЗ 2110

• Принцип работы устройства предельно прост. При отсутствии управляющего тока якорь отстоит от сердечника на максимальном расстоянии и удерживается в таком положении за счет пружины возврата. В это время на реле будут сомкнуты размыкающие контакты и разомкнуты замыкающие.
• В момент, когда подается ток в обмотку, он проходит через сердечник, якорь, ярмо и воздушный зазор, при этом создается магнитное усилие, которое притягивает якорь к сердечнику, преодолевая сопротивление пружины.
• Якорь взаимодействует с колодкой, из-за чего замыкающие контакты смыкаются, а размыкающие, соответственно, разъединяются.

Принцип работы реле

Конструкция реле и тип применяемых контактов будут отличаться в зависимости от токов, на работу с которыми оно рассчитано. В случае маломощных устройств (связи, сигнализации, телемеханики) применяются контакты малой мощности, изготавливаемые из нейзильбера с контактными площадками (наклепанными) из вольфрама или серебра или фосфоритной бронзы.

Наклепки на контактах также могут быть изготовлены из золота, платины, палладия и прочих сплавов, их форма плоская или плоская цилиндрическая.

Контактное реле для автомобиля

В случае средних токов от 0,5 до 5 Ампер ставят контакты из тугоплавких металлов и их сплавов, например, платина-иридий, вольфрам, золото-палладий и прочие.

Беспроводное реле на 16 Ампер

Когда предполагается работа с большими токами, контакты делают медными или из механических смесей, изготавливаемых методом спекания порошков (металлокерамика).

Механическая и тяговая характеристики устройств

За время срабатывания реле меняется длина на воздушном зазоре, а значит, меняется и электромагнитное воздействие на якорь. Данная зависимость называется тяговой характеристикой и выражается формулой: Fэ = f(d).

Тяговая характеристика на диаграмме

Если не брать в расчет сопротивление элементов магнитопровода, изготовленных из стали, то тяговая характеристика должна, по идее, иметь форму гиперболы, однако магнитное сопротивление на воздушном зазоре Rмd при его уменьшении также снижается и сравнивается с сопротивлением магнитопровода Rмст. Исходя из этого, магнитное усилие не может быть больше, чем некая максимальная величина Fэ max. Не противоречит логике, что при самом большом значении воздушного зазора Fэ будет минимальным.

Когда отключается питание обмотки реле, на магнитопроводе остается намагничивание, из-за которого якорь может залипнуть. Чтобы избавиться от этого эффекта применят штифт из немагнитного материала.

Механическая характеристика реле

• Фактически, работа реле заключается в соединении и разъединении контактов, которых может быть 2 и намного больше. Во время перемещения якоря происходит рост силы упругости возвратной и контактных пружин. Эти силы будут иметь разное значение в зависимости от положения якоря и величины воздушного зазора. Данная зависимость носит название механической характеристики реле.
• Во время запуска реле, якорь первым преодолевает сопротивление возвратной пружины – на графике выше это усилие отмечено участком ab.
• На следующем участке bc отмечено усилие на ход до первой контактной пружины. Участок cd – преодоление совместного сопротивления двух пружин.
• Логично предположить, что тяговая характеристика у нормально работающего реле должна быть выше механической.

Интересно знать! В мощных устройствах процесс разъединения протекает намного сложнее первичного коммутирования, так как возникшая электродвижущая сила стремиться удержать значение текущего в управляемой цепи тока. В итоге в момент разъединения может образовываться искрение, а то и вовсе дуговой разряд, очень вредный для контактов реле.

Для того чтобы нейтрализовать описанный эффект используется либо увеличение активного сопротивления, либо специальные конструкции приборов.

Реле поляризованного типа

На фото — электромагнитное поляризованное реле

Работа таких устройств от описанных до этого отличается тем, что направление в котором действует электромагнитная сила меняется в зависимости от полярности тока, подаваемого на обмотку. Данный принцип реализуется посредством постоянного магнита. Подобных реле на рынке представлено великое множество, но все они делятся на мостовые и дифференциальные.

Также их можно разделить на три типа по настройке контактов:

• Двухпозиционные модели;
• Двухпозиционные с преобладанием вправо или влево;
• Трехпозиционные, имеющие зону нечувствительности.

Принцип действия двухпозиционного поляризованного реле

По представленной схеме можно понять, как работают такие реле:

• С разных сторон на сердечнике намотаны две катушки, обозначенные как 1.
• При подключении они создают устойчивое магнитное поле (Fэ) в ярме (2).
• Постоянный магнит (3) также имеет магнитное поле Ф0(п).
• В момент, когда якорь находится в центральном (нейтральном) положении ток на катушки не подается, и магнитный поток от постоянного магнита разбивается на 2 одинаковые части (Ф01 и Ф02), а значит, тяговая сила будет отсутствовать.
• Как только на обмотку подается питание, образующееся магнитное поле на ярме начнет выдавать результирующее поле, прибавляясь или отнимаясь от Ф01 и Ф02, в зависимости от полярности питания.
• Как только одно поле начинает преобладать над другим, возрастает тяговая сила, а значит, якорь начинает движение влево или вправо.

К неоспоримым достоинствам таких реле можно отнести высокую чувствительность, быстрое срабатывание, высокий коэффициент управления. К недостаткам относятся, разве что, большие габариты, сложная конструкция и цена.

Реле электромагнитные переменного тока

Оптореле переменного тока

Реле электромагнитные переменного тока, как несложно догадаться, отличается от постоянных моделей тем, что могут работать от электрических сетей с частотой тока от 50 до 400 Гц. Обозначение переменного тока на реле рисуется в виде волнистой черты. Тот же символ можно встретить и в схемотехнике – он помещается в кружочек (см. рисунок ниже).

Схематическое изображение реле переменного тока

Работает такое реле по следующей схеме:

• Переменный ток подается на обмотку, после чего якорь также притягивается к сердечнику.
• Почему контакт не размыкается при смене направления движения тока?
• Потому что тяговое усилие будет пропорционально квадрату силы намагничивания, а значит, и квадрату тока, текущего по обмотке.
• Получаем, что направление тягового усилия не зависит от направления тока.

Как меняется тяговое усилие при перемене направления тока

• Если представить себе два реле (постоянного и переменного тока) одинаковых размеров и с одинаковыми значениями самой высокой индукции, то тяговая сила у последнего будет в два раза меньше, так как оно вынуждено постоянно пульсировать с удвоенной частотой, опускаясь до нуля каждый раз, когда ток меняет свое направление, то есть 2 раза за такт.
• Из-за этого якорю реле приходится постоянно вибрировать, что вызывает быстрый износ детали. Чтобы избавиться от этого эффекта устанавливаются дифференциальные сердечники и фазосдвигающие детали, которые не дают магнитному потоку переходить через нуль.
• Сердечник может быть расщепленным с короткозамкнутой обмоткой, то есть конец элемента имеет пропил, делящий его на две части. На одну из таких частей и устанавливается короткозамкнутая обмотка из одного или пары витков.
• Во время работы реле переменное магнитное поле делится на две части (Ф1 и Ф2), одна из которых (Ф2) создает в к.з. витке ЭДС, после чего образуется еще одно магнитное поле (Фкз), воздействующее на поле ЭДС создающее (Ф2), в результате чего оно начнет отставать от первого потока (Ф1). Данный сдвиг будет в пределах 60-80 градусов, а значит результирующее поле (Fэ), создающее тяговую силу, никогда не упадет до нуля, и тем более не сменит своего направления.

Изменение тяговой силы

Чтобы реле переменного тока работало надежно, без вибраций его параметры рассчитываются так, чтобы усилие Fэ min было максимально большим.

Из полученной информации можно сделать вывод о том, что такие реле имеют куда худшие параметры по сравнению с постоянными по тяговому усилию и чувствительности. Добавьте сюда усложненную конструкцию, и как следствие более высокую цену.

Однако и достоинство у таких реле хоть и одно, но неоспоримое – возможность применения в общественных сетях.

Итак, подведем итоги. Мы разобрали назначение реле, их принципы работы, основные виды и узнали, чем отличается реле управляемое переменным током от постоянного. Информации было много, но только на первый взгляд, поэтому рекомендуем углубиться в тему, просмотрев предложенное видео.

Твердотельные реле принцип работы и схема включения, нормально замкнутое оптореле

В данной статье поговорим про твердотельное реле, обозначим его преимущество перед механическим реле. Рассмотрим управление и подключение твердотельного реле, принцип его работы и конструкцию, а так же разберем различные схемы.

Описание

В отличие от электромеханических реле (EMR), которые используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты для управления и переключения питания, твердотельное реле или SSR не имеет движущихся частей, но вместо этого использует электрические и оптические свойства полупроводниковых полупроводников, выполняет его вход в функции изоляции и переключения выхода.

Как и обычные электромеханические реле, твердотельные реле обеспечивают полную электрическую изоляцию между их входными и выходными контактами, а его выход действует как обычный электрический переключатель в том смысле, что он имеет очень высокое, почти бесконечное сопротивление в непроводящем (разомкнутом) и очень низком сопротивлении при проведении. Твердотельные реле могут быть предназначены для переключения как переменного, так и постоянного тока с помощью SCR, триак или переключающего транзисторного выхода вместо обычных механических нормально разомкнутых контактов. Купить твердотельное реле на Алиэкспресс:

В то время как твердотельное реле и электромеханическое реле в основном схожи в том, что их низковольтный вход электрически изолирован от выхода, который переключает и контролирует нагрузку, электромеханические реле имеют ограниченный жизненный цикл контакта, могут занимать много места и имеют более низкие скорости переключения, особенно большие силовые реле и контакторы. Твердотельные реле не имеют таких ограничений.

Таким образом, основные преимущества твердотельных реле по сравнению с обычными электромеханическими реле состоят в том, что у них нет движущихся частей, изнашиваемых, и, следовательно, нет проблем с отскоком контактов, они могут переключать «ВКЛ» и «ВЫКЛ» гораздо быстрее, чем механические реле может двигаться, а также включаться при нулевом напряжении и отключаться при нулевом токе, что устраняет электрические помехи и переходные процессы.

Полупроводниковые реле можно купить в стандартных готовых комплектах, от нескольких вольт или ампер до многих сотен вольт и ампер выходной коммутационной способности. Однако твердотельные реле с очень высоким номинальным током (плюс 150 А) все еще слишком дороги для покупки из-за их требований к силовым полупроводникам и теплоотдаче, и, как таковые, все еще используются более дешевые электромеханические контакторы.

Подобно электромеханическому реле, небольшое входное напряжение, обычно от 3 до 32 вольт постоянного тока, может использоваться для управления очень большим выходным напряжением или током, например 240В, 10А. Это делает их идеальными для взаимодействия микроконтроллеров, PIC и Arduino, так как слаботочный 5-вольтный сигнал, скажем, от микроконтроллера или логического вентиля, может использоваться для управления конкретной нагрузкой цепи, и это достигается с помощью опто-изолятора.

Преимущества и недостатки ТТР

Твердотельные реле не зря вытесняют с рынка обычные пускатели и контакторы. Эти полупроводниковые приборы обладают множеством преимуществ перед электромеханическими аналогами, которые заставляют потребителей останавливать выбор именно на них.

Реле для микросхем имеет компактные размеры и сильно ограничены по максимально пропускаемому току. Крепятся они преимущественно путем припаивания специальных ножек

К таким достоинствам относят:

1. Низкое потребление электроэнергии (на 90% меньше).
2. Компактные габариты, позволяющие монтировать устройства в ограниченном пространстве.
3. Высокая скорость запуска и отключения
4. Пониженная шумность работы, отсутствуют характерные для электромеханического реле щелчки.
5. Не предполагается техническое обслуживание.
6. Длительный срок службы благодаря ресурсу в сотни миллионов срабатываний.
7. Благодаря широким возможностям по модификации электронных узлов, ТТР имеют расширенные сферы применения.
8. Отсутствие электромагнитных помех при срабатывании.
9. Исключается порча контактов вследствие их механического удара.
10. Отсутствие прямого физического контакта между цепями управления и коммутации.
11. Возможность регулирования нагрузки.
12. Наличие в импульсных ТТР автоматических цепей, защищающих от перегрузок.
13. Возможность использования во взрывоопасных средах.

Указанных преимуществ твердотельных реле не всегда достаточно для нормальной работы оборудования. Именно поэтому они ещё не полностью вытеснили электромеханические контакторы.

Для стабильной работы мощных твердотельных реле важен эффективный отвод тепла, потому что при повышенных температурах резко искажается напряжение нагрузки (+)

ТТР имеют и недостатки, которые не позволяют им использоваться во многих случаях.

К минусам относят:

1. Невозможность работы большинства устройств с напряжениями свыше 0,5 кВ.
2. Высокая стоимость.
3. Чувствительность к высоким токам, особенно в пусковых цепях электродвигателей.
4. Ограничения по использованию в условиях повышенной влажности.
5. Критическое снижение рабочих характеристик при температурах ниже 30°С мороза и выше 70°С тепла.
6. Компактный корпус приводит к избыточному нагреву устройства при стабильно высоких нагрузках, что требует применения специальных устройств пассивного или активного охлаждения.
7. Возможность расплавления устройства от нагрева при коротком замыкании.
8. Микротоки в закрытом состоянии реле могут быть критическими для работы оборудования. Например, подключенные в сеть люминесцентные лампы могут периодически вспыхивать.

Таким образом, твердотельные реле имеют определенные сферы применения. В цепях высоковольтного промышленного оборудования их использование резко ограничено из-за несовершенных физических свойств полупроводниковых материалов.

Однако в бытовой технике и автомобильной промышленности ТТР занимают прочные позиции за счет своих положительных свойств.

Возможные схемы подключений

Схемы подключения твердотельных реле могут быть самые разнообразные. Каждая электрическая цепь строится, исходя из особенностей подключаемой нагрузки. В схему могут добавляться дополнительные предохранители, контроллеры и регулирующие устройства.

Благодаря тому, что цепи управления и нагрузки в приборе не перекрываются, их электрические характеристики могут отличаться любыми параметрами (+)

Далее будут представлены наиболее простые и распространенные схемы подключения ТТР:

• нормально-открытая;
• со связанным контуром;
• нормально-закрытая;
• трехфазная;
• реверсивная.

Нормально-открытая (разомкнутая) схема – реле, нагрузка в котором находится под напряжением при наличии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в отключенном состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Перед покупкой реле необходимо определиться с требуемым типом его первоначального состояния (замкнутое или разомкнутое), чтобы обеспечить правильную работу подключенной техники (+)

Нормально-замкнутая схема – подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в рабочем состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Существует схема подключения твердотельного реле, в которой управляющее и нагрузочное напряжение одинаково. Такой способ можно использовать одновременно для работы в сетях постоянного и переменного тока.

Трехфазные реле подключаются несколько по иным принципам. Контакты могут соединяться в вариантах «Звезда», «Треугольник» или «Звезда с нейтралью».

Выбор трехфазной схемы подключения реле во многом зависит от особенностей работы техники, подключенной к нему в качестве нагрузки

Реверсные твердотельные реле применяются в электродвигателях в соответствующем режиме. Они изготавливаются в трехфазном варианте и включают два контура управления.

Если для реле важно соблюдение полярности подключения контактов, то на маркировке всегда будет указано, куда подключать фазу и ноль

Собирать электрические цепи с ТТР необходимо только после их предварительной прорисовки на бумаге, потому что неверно подключенные устройства могут выйти из строя из-за короткого замыкания.

Практическое применение устройств

Сфера использования твердотельных реле довольно обширна. Из-за высокой надежности и отсутствия потребности в регулярном обслуживании их часто устанавливают в труднодоступных местах оборудования.

Во многих реле подключение проводов управляющего контура требует соблюдения полярности, что необходимо учитывать в процессе монтажа оборудования

Основными же сферами применения ТТР являются:

• система терморегуляции с применением ТЭНов;
• поддержание стабильной температуры в технологических процессах;
• контроль работы трансформаторов;
• регулировка освещения;
• схемы датчиков движения, освещения, фотодатчиков для уличного освещения и т.п.;
• управление электродвигателями;
• источники бесперебойного питания.

С увеличением автоматизации бытовой техники твердотельные реле приобретают все большее распространение, а развивающиеся полупроводниковые технологии постоянно открывают новые сферы их применения.

При желании, собрать твердотельное реле можно собственноручно. Подробная инструкция представлена в этой статье.

Устройство твердотельного реле

Современные твердотельные реле (ТТР) представляют собой модульные полупроводниковые приборы, являющиеся силовыми электропереключателями.

Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. ТТР не имеют подвижных частей, чем отличаются от электромеханических реле.

Размер твердотельного реле во многом зависит от максимально допустимой нагрузки и возможности отводить тепло путем теплопередачи и конвекции (+)

Внутреннее устройство этих приборов может сильно различаться в зависимости типа регулируемой нагрузки и электрической схемы.

Простейшие твердотельные реле включают такие узлы:

• входной узел с предохранителями;
• триггерная цепь;
• оптическая (гальваническая) развязка;
• переключающий узел;
• защитные цепи;
• узел выхода на нагрузку.

Входной узел ТТР представляет собой первичную цепь с последовательно подключенным резистором. Предохранитель в эту цепь встраивается опционально. Задача узла входа – принятие управляющего сигнала и передача команды на коммутирующие нагрузку переключатели.

При переменном токе для разделения контролирующей и основной цепи применяют гальваническую развязку. От её устройства во многом зависит принцип работы реле. Ответственная за обработку входного сигнала триггерная цепь может включаться в узел оптической развязки или располагаться отдельно.

Защитный узел препятствует возникновению перегрузок и ошибок, ведь в случае поломки прибора может выйти из строя и подключенная техника.

Основное предназначение твердотельных реле – замыкание/размыкание электрической сети с помощью слабого управляющего сигнала. В отличие от электромеханических аналогов, они имеют более компактную форму и не производят в процессе работы характерных щелчков.

Принцип работы ТТР

Работа твердотельного реле довольно проста. Большинство ТТР предназначено для управления автоматикой в сетях 20-480 В.

Оптическая развязка позволяет создавать управленческие сигналы минимальной мощности, что критически важно для датчиков, работающих от автономных источников питания (+)

При классическом исполнении в корпус прибора входит два контакта коммутируемой цепи и два управляющих провода. Их количество может изменяться при увеличении количества подключенных фаз. В зависимости от наличия напряжения в управляющей цепи, происходит включение или выключение основной нагрузки полупроводниковыми элементами.

Особенностью твердотельных реле является наличие небесконечного сопротивления. Если контакты в электромеханических устройствах полностью разъединяются, то в твердотельных отсутствие тока в цепи обеспечивается свойствами полупроводниковых материалов.

Поэтому при повышенных напряжениях возможно появление небольших токов утечки, которые могут негативно сказаться на работе подключенной техники.

Принцип работы и конструкция твердотельного реле

Одним из основных компонентов твердотельного реле (SSR) является оптоизолятор (также называемый оптопарой), который содержит один (или более) инфракрасный светодиод или светодиодный источник света, а также фоточувствительное устройство в один случай. Оптоизолятор изолирует вход от выхода.

Светодиодный источник света подключен к входной секции SSR и обеспечивает оптическую связь через зазор с соседним фоточувствительным транзистором, парой Дарлингтона или симистором. Когда ток проходит через светодиод, он загорается, и его свет фокусируется через зазор на фототранзистор / фототриак.

Таким образом, выход оптронного SSR включается при включении этого светодиода, как правило, с помощью низковольтного сигнала. Поскольку единственным входом между входом и выходом является луч света, высоковольтная изоляция (обычно несколько тысяч вольт) достигается с помощью этой внутренней оптоизоляции.

Оптоизолятор не только обеспечивает более высокую степень изоляции входов / выходов, он также может передавать сигналы постоянного тока и низкочастотные сигналы. Кроме того, светодиод и фоточувствительное устройство могут быть полностью отделены друг от друга и оптически связаны с помощью оптического волокна.

Входная схема SSR может состоять только из одного ограничивающего ток резистора, включенного последовательно со светодиодом оптоизолятора, или из более сложной цепи с выпрямителем, регулированием тока, защитой от обратной полярности, фильтрацией и т.д.

Чтобы активировать или включить «ВКЛ» проданное реле состояния в проводимость, на его входные клеммы должно быть приложено напряжение, превышающее его минимальное значение (обычно 3 В постоянного тока) (эквивалентно катушке электромеханического реле). Этот сигнал постоянного тока может быть получен от механического переключателя, логического вентиля или микроконтроллера, как показано ниже.

Входная цепь постоянного тока твердотельного реле

При использовании в качестве сигнала активации механических контактов, переключателей, кнопок, других контактов реле и т.д., используемое напряжение питания может быть равно минимальному значению входного напряжения SSR, тогда как при использовании твердотельных устройств, таких как транзисторы, вентили и микро-контроллеры, минимальное напряжение питания должно быть на один или два вольт выше напряжения включения SSR для учета внутреннего падения напряжения коммутационных аппаратов.

Но помимо использования напряжения постоянного тока, либо ослабления, либо источника, для переключения твердотельного реле в проводящее состояние, мы также можем использовать синусоидальную форму волны, добавив мостовой выпрямитель для двухполупериодного выпрямления и схему фильтра на вход постоянного тока.

Входная цепь переменного тока твердотельного реле

Мостовые выпрямители преобразуют синусоидальное напряжение в двухполупериодные выпрямленные импульсы с удвоенной входной частотой. Проблема здесь заключается в том, что эти импульсы напряжения начинаются и заканчиваются с нуля вольт, что означает, что они упадут ниже минимальных требований к напряжению при включении порога входа SSR, в результате чего выход будет «включаться» и «выключаться» в каждом полупериоде.

Чтобы преодолеть это беспорядочное срабатывание на выходе, мы можем сгладить выпрямленную рябь, используя сглаживающий конденсатор (C1) на выходе мостового выпрямителя. Эффект зарядки и разрядки конденсатора повысит постоянную составляющую выпрямленного сигнала выше максимального значения напряжения включения на входе твердотельных реле. Тогда, даже если используется постоянно изменяющаяся синусоидальная форма волны напряжения, входной сигнал SSR видит постоянное напряжение постоянного тока.

Значения резистора падения напряжения R 1 и сглаживающего конденсатора C 1выбираются в соответствии с напряжением питания, 120 В переменного тока или 240 В переменного тока, а также входным сопротивлением твердотельного реле. Но что-то около 40 кОм и 10 мкФ подойдет.

Затем с добавлением этой мостовой выпрямителя и сглаживающей конденсаторной цепи можно управлять стандартным твердотельным реле постоянного тока, используя источник переменного или неполяризованного постоянного тока. Конечно, производители уже производят и продают входные твердотельные реле переменного тока (обычно от 90 до 280 В переменного тока).

Выход твердотельного реле

Возможности переключения выхода твердотельного реле могут быть как переменного, так и постоянного тока, аналогичными его требованиям к входному напряжению. Выходная цепь большинства стандартных твердотельных реле сконфигурирована для выполнения только одного типа переключающего действия, дающего эквивалент нормально разомкнутого однополюсного однополюсного (SPST-NO) режима работы электромеханического реле.

Для большинства твердотельных реле постоянного тока обычно используются твердотельные коммутационные устройства — силовые транзисторы, Дарлингтона и MOSFET, тогда как для твердотельного реле переменного тока, коммутационные устройства — это симисторные или двухсторонние тиристоры. Тиристоры предпочтительны из-за их высокого напряжения и тока. Один тиристор также может использоваться в схеме мостового выпрямителя, как показано на рисунке.

Наиболее распространенным применением твердотельных реле является переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, затемнение света, управление скоростью двигателя или другие подобные приложения, где необходимо управление мощностью, эти нагрузки переменного тока может легко управляться с помощью постоянного тока низкого напряжения с помощью твердотельного реле, обеспечивающего длительный срок службы и высокие скорости переключения.

Одним из самых больших преимуществ твердотельных реле по сравнению с электромеханическим реле является его способность выключать «переменные» нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, тем самым полностью устраняя искрение, электрический шум и отскок контактов, связанные с обычными механическими реле и индуктивными нагрузками.

Это связано с тем, что твердотельные реле переключения переменного тока используют SCR и триак в качестве выходного переключающего устройства, которое продолжает проводить после удаления входного сигнала до тех пор, пока переменный ток, протекающий через устройство, не опустится ниже своего порогового значения или не сохранит значение тока. Тогда выход SSR никогда не сможет выключиться в середине пика синусоидальной волны.

Отключение при нулевом токе является основным преимуществом использования твердотельного реле, поскольку оно уменьшает электрические помехи и обратную эдс, связанные с переключением индуктивных нагрузок, которые видятся как искрение контактами электромеханического реле. Рассмотрим диаграмму формы выходного сигнала ниже типичного твердотельного реле переменного тока.

Форма выходного сигнала твердотельного реле

При отсутствии входного сигнала ток нагрузки не протекает через SSR, поскольку он фактически выключен (разомкнут), а выходные клеммы видят полное напряжение питания переменного тока. При применении входного сигнала постоянного тока, независимо от того, какую часть синусоидального сигнала, положительного или отрицательного, проходит цикл, из-за характеристик переключения SSR при нулевом напряжении, выход включается только тогда, когда сигнал пересекает нулевую точку.

Когда напряжение питания увеличивается в положительном или отрицательном направлении, оно достигает минимального значения, необходимого для полного включения выходных тиристоров или симистора (обычно менее чем около 15 вольт). Падение напряжения на выходных клеммах SSR соответствует падению напряжения переключающего устройства V T (обычно менее 2 вольт). Таким образом, любые высокие пусковые токи, связанные с реактивными или ламповыми нагрузками, значительно снижаются.

Когда сигнал входного напряжения постоянного тока удаляется, выход не отключается внезапно, так как после срабатывания проводимости тиристор или триак, используемый в качестве переключающего устройства, остается включенным в течение оставшейся части полупериода, пока токи нагрузки не упадут ниже удерживающих устройств тока, в этот момент он выключается. Таким образом, высокая обратная ЭДС dv / dt, связанная с переключением индуктивных нагрузок в середине синусоиды, значительно снижается.

Тогда основными преимуществами твердотельного реле переменного тока над электромеханическим реле является его функция пересечения нуля, которая включает SSR, когда напряжение нагрузки переменного тока близко к нулю вольт, таким образом подавляя любые высокие пусковые токи, поскольку ток нагрузки всегда будет запускаться от точки, близкой к 0 В, и присущей нулевой характеристике отключения тока тиристора или симистора. Поэтому существует максимально возможная задержка выключения (между удалением входного сигнала и отключением тока нагрузки) в один полупериод.

Фазорегулирующее твердотельное реле

Хотя твердотельные реле могут выполнять прямое переключение нагрузки при пересечении нуля, они также могут выполнять гораздо более сложные функции с помощью цифровых логических схем, микропроцессоров и модулей памяти. Другое превосходное применение твердотельного реле — в устройствах с диммером ламп, будь то дома, для шоу или концерта.

Твердотельные реле с ненулевым включением (мгновенное включение) включаются сразу после подачи входного управляющего сигнала, в отличие от SSR пересечения нуля, который выше, и ожидает следующей точки пересечения нуля синусоидальной волны переменного тока. Это случайное переключение при пожаре используется в резистивных устройствах, таких как диммер ламп, и в устройствах, в которых нагрузка должна подаваться только в течение небольшой части цикла переменного тока.

Форма сигнала с произвольным переключением

Хотя это позволяет контролировать фазу сигнала нагрузки, основная проблема случайного включения SSR заключается в том, что начальный скачок тока нагрузки в момент включения реле может быть высоким из-за переключающей мощности SSR, когда напряжение питания составляет близко к своему пиковому значению (90 o ). Когда входной сигнал удаляется, он перестает проводить, когда ток нагрузки падает ниже тока тиристоров или триаков, как показано на рисунке. Очевидно, что для твердотельного реле постоянного тока действие включения-выключения является мгновенным.

Твердотельное реле идеально подходит для широкого диапазона применений ВКЛ / ВЫКЛ переключения , поскольку они не имеют подвижных частей или контактов в отличие от электромеханического реле (ЭМР). Существует много различных коммерческих типов на выбор для входных сигналов управления переменного и постоянного тока, а также для переключения выходов переменного и постоянного тока, так как они используют полупроводниковые переключающие элементы, такие как тиристоры, триаки и транзисторы.

Но используя комбинацию хорошего оптоизолятора и симистора, мы можем сделать наше собственное недорогое и простое твердотельное реле для управления нагрузкой переменного тока, такой как нагреватель, лампа или соленоид. Поскольку для работы оптоизолятора требуется только небольшое количество входной / управляющей мощности, управляющий сигнал может поступать от PIC, Arduino, Raspberry PI или любого другого такого микроконтроллера.

Пример твердотельного реле

Предположим, нам нужен микроконтроллер с сигналом порта цифрового выхода всего лишь +5 В для управления нагревательным элементом 120 В переменного тока, 600 Вт. Для этого мы могли бы использовать опто-триационный изолятор MOC 3020, но внутренний триак может пропускать только максимальный ток (I TSM ) в пике 1 А на пике источника переменного тока 120 В, поэтому необходимо также использовать дополнительный переключающий триак.

Сначала давайте рассмотрим входные характеристики оптоизолятора MOC 3020 (доступны другие опто-триаки). Спецификация оптоизоляторов говорит нам, что прямое напряжение (V F ) падения входного светодиода составляет 1,2 В, а максимальный прямой ток (I F ) составляет 50 мА.

Светодиоду требуется около 10 мА, чтобы он мог достаточно ярко светиться до максимального значения 50 мА. Однако порт цифрового выхода микроконтроллера может выдавать максимум 30 мА. Тогда значение требуемого тока лежит где-то между 10 и 30 миллиампер. Следовательно:

Таким образом, можно использовать резистор для ограничения последовательного тока со значением от 126 до 380 Ом. Поскольку порт цифрового выхода всегда переключается на +5 В и для уменьшения рассеивания мощности через светодиод оптопары мы выберем предпочтительное значение сопротивления 240 Ом. Это дает светодиодный прямой ток менее 16 мА. В этом примере подойдет любое предпочтительное значение резистора между 150 Ом и 330 Ом.

Нагрузка нагревательного элемента составляет 600 Вт. Использование 120 В переменного тока даст нам ток нагрузки 5 ампер (I = P / V). Поскольку мы хотим управлять этим током нагрузки в обоих полупериодах (все 4 квадранта) формы сигнала переменного тока, нам потребуется триак переключения сети.

BTA06 — это симистор 600 В на 6 ампер (I T (RMS) ), подходящий для общего / двухпозиционного переключения нагрузок переменного тока, но подойдет любой аналогичный симистор с номинальным напряжением 6–8 ампер. Кроме того, для этого переключающего триака требуется только 50 мА привода затвора для запуска проводимости, что намного меньше максимального значения 1 А для оптоизолятора MOC 3020.

Учтите, что выходной триак оптоизолятора включился при пиковом значении (90 o ) среднеквадратичного напряжения питания 120 В переменного тока. Это пиковое напряжение имеет значение: 120 x 1,414 = 170Vpk. Если максимальный ток опто-триаков (I TSM ) составляет 1 А, то минимальное значение требуемого последовательного сопротивления составляет 170/1 = 170 Ом или 180 Ом до ближайшего предпочтительного значения. Это значение 180 Ом будет защищать выходной триак оптопары, а также затвор триака BTA06 при питании 120 В переменного тока.

Если симистор оптоизолятора включается при значении пересечения нуля (0 o ) среднеквадратичного переменного напряжения питания 120 В , то минимальное напряжение, необходимое для подачи требуемого тока возбуждения затвора 50 мА, заставляющего переключающий триак в проводимость, будет: 180 Ом х 50 мА = 9,0 вольт. Затем симистор срабатывает, когда синусоидальное напряжение Gate-to-MT1 превышает 9 вольт.

Таким образом, минимальное напряжение, требуемое после точки пересечения нуля формы сигнала переменного тока, должно составлять 9 вольт, при этом рассеяние мощности в этом последовательном затворном резисторе очень мало, поэтому можно безопасно использовать резистор номиналом 0,5 Ом с сопротивлением 0,5 Ом и номиналом 0,5 Вт. Рассмотрим схему ниже.

Схема реле переменного тока

Этот тип конфигурации оптопары формирует основу очень простого применения твердотельного реле, которое может использоваться для управления любой нагрузкой от сети переменного тока, такой как лампы и двигатели. Здесь мы использовали MOC 3020, который является изолятором со случайным переключением. Опто-триачный изолятор MOC 3041 имеет те же характеристики, но со встроенным обнаружением пересечения нуля, позволяющим нагрузке получать полную мощность без больших пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок.

Диод D 1 предотвращает повреждение из-за обратного подключения входного напряжения, в то время как резистор 56 Ом (R 3 ) шунтирует любые токи di / dt при отключенном симисторе, устраняя ложные срабатывания. Он также связывает терминал затвора с MT1, обеспечивая полное отключение симистора.

Если используется входной сигнал ШИМ с широтно-импульсной модуляцией, частота переключения ВКЛ / ВЫКЛ должна быть установлена ​​не более 10 Гц для нагрузки переменного тока, иначе выходное переключение этой полупроводниковой релейной цепи может не выдержать.

Публикации по теме:

• Реле напряжение 220

  От чего защищает реле В результате резкого повышения напряжения чаще сгорает мелкая бытовая техника. От…

• Подключение твердотельного реле

  Твердотельные реле. Схемы подключенияСхемы подключения твердотельных релеВ этой статье обсудим схемы подключения твердотельными реле (ТТР),…

• Электромагнитного реле

  Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком…

10.5. Оптореле

Оптореле сходны с аналоговыми коммутаторами, но отличаются от них прежде всего отсутствием электрической связи между цепью управления и коммутируемыми цепями. Напряжение электрической изоляции может достигать несколько киловольт. Оптореле различаются, прежде всего типами ключевых элементов, в качестве которых применяются тиристоры, биполярные транзисторы и МОП-транзисторы. Первые два вида ключей обладают плохими точностными характеристиками, поэтому соответствующие типы оптореле применяются исключительно для коммутации силовых цепей небольшой мощности. Оптореле с МОП-транзисторами имеют неплохие точностные характеристики, поэтому они могут применяться в качестве коммутаторов аналоговых каналов. На рис.7.26 приведена схема оптореле на МОП-транзисторах.

Рис.10.9. Схема оптореле на МОП-транзисторах

Силовой ключ образуют два МОП-транзистора с каналом n-типа, включённые встречно-последовательно. Это хотя и увеличивает вдвое сопротивление открытого ключа, но позволяет получить высокое максимально допустимое напряжение в закрытом состоянии. Управление состоянием обоих транзисторов осуществляется несколькими фотодиодами, включёнными последовательно. Фотодиоды работают в данном случае как фотоэлементы в режиме холостого хода. При освещении каждый из них вырабатывает напряжение около одного вольта, поэтому при пропускании тока I_CTRL через светодиод транзисторы открываются. Динамическое сопротивление фотодиодов даже в режиме холостого хода сравнительно велико, поэтому процессы отпирания и запирания ключа, связанные с зарядом входной ёмкости МОП-транзисторов, протекают довольно медленно.

Типичным представителем этого класса приборов является 2-канальное оптореле TLV422 фирмы International Rectifier. Это реле может обеспечить коммутацию разнополярных сигналов с напряжением до 400 В, чего не допускает ни один КМОП-коммутатор. Максимально допустимое напряжение изоляции составляет 4 кВ. Сопротивление открытого канала не более 20 Ом при входном токе управления 5 мА. Типичное время отпирания ключа при коммутируемом токе 20 мА – 800 мкс, а выключения – 400 мкс. Ток утечки закрытого ключа достигает 1 мкА ( у аналоговых коммутаторов он меньше 1 нА).

10.6. Устройства выборки-хранения

Стандартная схема преобразования аналогового сигнала в цифровой предусматривает дискретизацию по времени и последующую дискретизацию по уровню. Дискретизация по времени осуществляется с помощью устройств выборки-хранения (УВХ), которые на интервале выборки ( слежения) повторяют на выходе входной аналоговый сигнал, а при переключении в режим хранения сохраняют последнее значение входного напряжения до поступления следующего сигнала выборки, то есть, по сути, они являются аналоговыми запоминающими устройствами. Хранимый сигнал ( текущая выборка по времени) поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования в цифровой вид. Для правильной работы АЦП необходимо, чтобы преобразуемый сигнал на протяжении времени преобразования оставался постоянным. Схема простейшего УВХ приведена на рис.10.10а.

Когда ключ S замкнут, выходное напряжение схемы повторяет входное, то есть V_OUT = V_IN (рис.10.10б). При размыкании ключа V_OUT сохраняет значение, соответствующее моменту размыкания. Выходной повторитель на ОУ препятствует разряду конденсатора хранения C_H на нагрузку схемы. Входное сопротивление повторителя должно быть как можно больше, поэтому обычно применяют ОУ с полевыми транзисторами на входе. По такой схеме построены, например, многоканальные УВХ SMP04/08 фирмы Analog Devises.

УВХ выпускаются в виде отдельных микросхем, либо совместно с АЦП в одной микросхеме.

Рис.10.10. Устройство выборки-хранения : а) принципиальная схема,

б) временные диаграммы

БКП220

Сертификат соответствия			Руководство

 

БЛОК КОНТРОЛЯ И ПУСКА БКП220

БКП220 предназначен для контроля и управления исходно выключенным однофазным двигателем 220 В.

Принцип работы

• включение двигателя в автоматическом режиме (при поступлении сигнала «Пуск») и вручную в виде подачи на клеммы «КУ» постоянного напряжения 24 В;

• контроль цепей подводящих проводов от контактора до обмоток двигателя и самих обмоток двигателя на обрыв;

• контроль на обрыв цепи катушки контактора, включающего двигатель;

• контроль наличия переменного напряжения 220 В;

• формирование обобщенного сигнала «Неисправность» в виде размыкания нормально замкнутых контактов оптореле;

• ручную остановку двигателя;

• переключение между режимами работы «Автоматический» и «Ручной»;

• контроль пуска двигателя по наличию напряжения на обмотках двигателя;

• формирование сигнала «Пуск произведен» во внешние цепи в виде замыкания нормально разомкнутых контактов оптореле после пуска двигателя.

БКП220 может работать в составе ППУ «Гефест» (при подключении в линию связи с головным устройством ЦБ или УКЛСиП(РП)) под управлением любого стороннего ППУ, формирующего команду «Пуск» подачей постоянного напряжения 24 В.

 

Схема подключения БКП220​

                                                                                

Обозначения, принятые на схеме:

К1- катушка контакта

М — однофазный двигатель

Кзо — контакты защитного отключения

 S1 – кнопка «Пуск»

 S2 – кнопка «Стоп»

 S3 – переключатель «Ручной»/«Автоматический»

 

 Схема включения БКП220 в линию связи ППУ «Гефест» 

 

Контроль исправности ЛС (на обрыв) осуществляется ЦБ (из состава ППУ «Гефест») по наличию связи с оконечным элементом ОЭ-ЦБ.

КСК (Конвертер сухого контакта) применен для трансляции сигнала «Неисправность» (выход «ЦВ1») на ЦБ по ЛС без прокладки отдельной проводной линии.

Режим «Неисправность»

БКП220 переходит в режим «Неисправность» при:

• обрыве в любом подводящем проводе, идущем к двигателю;

• обрыве в цепи катушки контактора;

• отсутствии напряжения в фазе сети;

• отсутствии напряжения на подводящих проводах, идущих к двигателю, в режиме «Пуск»;

• переключении в режим ручного пуска переключателем S3.

В режиме «Неисправность» контакты оптореле «ЦВ1» разомкнуты, желтый светодиод «Неисправность» – включен, «Режим (Норма)» – выключен.

 

Технические характеристики

Параметр	Значение
Напряжение контролируемой сети	от 187 до 242 В
Максимальный коммутируемый ток по цепи управления катушкой контактора  (клемма «К»)	3 А
Команда «Пуск» на клеммах «КУ»  внешнее напряжение управления  ток в цепи «КУ» в режиме «Пуск», не более	от 20 до 28,8 В  25 мА
Ток контроля целостности линии связи с выключенным двигателем, не более	1,2 мА
Параметры контактов реле (клеммы «ЦВ1», «ЦВ2»)  максимальное постоянное напряжение  максимальный коммутируемый ток	60 В  0,1 А
Напряжение между любыми проводами, идущими к двигателю, между каждым   проводом и нейтралью при обрыве, не более	15 В
Длина проводов от БКП220 до двигателя и до катушки контактора	Не нормируется

 

 

SSR Принцип работы | Средства автоматизации | Промышленные устройства

Японский Английский Английский (Азиатско-Тихоокеанский регион) Китайский (упрощенный)

Характеристики переключения SSR

1.SSR для нагрузок переменного тока

1.Пересечение нуля SSR

SSR с переходом через ноль использует фотоэлектрический ответвитель для изоляции входа от выхода (см. Конфигурацию схемы на предыдущей странице). Когда входной сигнал активирован, внутренняя схема детектора перехода через ноль запускает симистор для включения, когда напряжение нагрузки переменного тока пересекает ноль.
Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока симистор не отключится, когда напряжение нагрузки пересечет нулевое значение. Ниже описаны формы сигналов напряжения и тока для различных типов нагрузок:

● Резистивные нагрузки

Поскольку резистивные нагрузки не вызывают сдвига фаз между напряжением и током, симистор включается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля после активации входного сигнала. SSR выключается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля, а ток нагрузки отключается после того, как входной сигнал впоследствии деактивируется.

● Индуктивные нагрузки

SSR включается, когда напряжение нагрузки пересекает ноль после активации входного сигнала. Он выключается, когда ток нагрузки впоследствии пересекает ноль после деактивации входного сигнала. Разность фаз между напряжением и током может вызвать скачок напряжения в SSR, когда он выключен. Хотя демпферная цепь поглощает этот выброс, слишком большой выброс может привести к ошибке dv / dt во внутреннем симисторе SSR.

2.Случайный тип SSR

SSR случайного типа использует фотоэлемент для изоляции входа от выхода. Когда входной сигнал активирован, выход немедленно включается, так как нет схемы детектора перехода через ноль. Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока напряжение нагрузки переменного тока не станет равным нулю.

● Резистивные нагрузки

2.SSR для нагрузок постоянного тока

SSR для нагрузок постоянного тока использует драйвер MOS-FET для изоляции входа от выхода.
Выход немедленно реагирует на вход, поскольку драйвер MOS-FET напрямую включает или выключает выходной MOS-FET.

Вернуться к началу

Твердотельные реле Связанная информация

Вернуться к началу

• 	Фототриаковая муфта
  	Фотоприемник для промышленного оборудования и бытовой электроники

• 	Твердотельное реле AQ8
  	Тип SIL, толщина 9 мм, высокое диэлектрическое напряжение 3000 В переменного тока, контроль до 3 А

Реле — принцип работы, конструкция, типы, применение

Типы реле

У них широкий диапазон классификаций.Здесь мы классифицировали их на основе их применения следующим образом:

Классификация реле

Вспомогательные или миниатюрные реле

Вспомогательные или миниатюрные реле — это реле, используемые в цепях управления для переключения любого устройства / цепи при выполнении некоторых условий. Это основная форма реле с катушкой и набором контактов для переключения. Они доступны в различных конфигурациях контактов.

Реле блокировки с

Реле с защелкой удерживают положение контактов неопределенное время, даже если питание катушки отключено.Он состоит из двух отдельных катушек, одна для фиксации, а другая — для отпускания. Когда ток течет через первую катушку (катушка A), York намагничивается, и якорь притягивается к сердечнику. York изготовлен из специального магнитного материала, который удерживает якорь в притянутом состоянии, даже если напряжение, приложенное к катушке, снимается.

Чтобы вернуть якорь в исходное положение, на вторую катушку (катушка B) подается напряжение. Вторая катушка намотана на Йорк таким образом, что ток, протекающий через катушку, генерирует магнитный поток, противоположный существующему полю.Это ослабляет существующее магнитное поле, и якорь высвобождается. Следовательно, контакты возвращаются в исходное положение.

Реле таймера с

Таймеры задержки являются примером реле времени. Они сделаны таким образом, что контакты срабатывают через короткое время после подачи напряжения на катушку.

Контакторы Контакторы

используются для переключения электродвигателей, конденсаторов, осветительных нагрузок и других мощных устройств, с которыми реле не может справиться.Принцип действия контакторов такой же, как и у реле. Контакторы рассчитаны на больший ток, чем реле. У них есть специально разработанные дугогасительные камеры для ослабления электрических дуг, образующихся при переключении сильноточных нагрузок.

Контактор

Реле для станков

Они используются для логического управления оборудованием. Это электромеханические реле с большим количеством контактов. Сейчас они устарели и заменены ПЛК.

Реле перегрузки

Реле перегрузки используются для защиты электродвигателей от перегрузок и обрывов фаз. Они могут быть как электронного, так и теплового типа. В электронных реле перегрузки используются электронные схемы и трансформаторы тока для измерения тока, протекающего к двигателю, в то время как тепловые реле имеют внутри биметаллические полоски, которые деформируются, когда ток через них превышает заданные пределы.

Подробнее: Реле перегрузки — Принцип работы, типы, подключение

Реле утечки на землю

Реле утечки на землю или реле замыкания на землю (ELR) используется для защиты устройства или цепи от замыканий на землю, а человека — от поражения электрическим током.Он определяет утечку тока на землю и помогает безопасно изолировать цепь или устройство. Их контакты подключены к цепи отключения автоматического выключателя. ELR активирует цепь отключения, как только ток утечки превышает заданное значение, и размыкает автоматический выключатель.

Помимо вышеуказанных классификаций, реле также классифицируются по типу рабочего напряжения, подаваемого на катушку, как реле постоянного и переменного тока, классифицируются по конструкции как герметичные, шарнирные, плунжерные реле и т. Д.

Что такое релейный переключатель | Работа, работа и тестирование реле

Что такое реле?

Реле можно определить как переключатель. Переключатели обычно используются для замыкания или размыкания цепи вручную. Реле также является переключателем, который соединяет или отключает две цепи. Но вместо ручного управления применяется реле с электрическим сигналом, которое, в свою очередь, подключает или отключает другую цепь.

Реле бывают разных типов, например, электромеханические, твердотельные.Часто используются электромеханические реле. Давайте посмотрим на внутренние части этого реле, прежде чем узнаем о его работе. Хотя присутствовало много разных типов реле, их работа одинакова.

Каждое электромеханическое реле состоит из

1. Электромагнит
2. Контакт с механическим перемещением
3. точек переключения и
4. Пружина

Электромагнит изготавливается путем намотки медной катушки на металлический сердечник. Два конца катушки подключены к двум контактам реле, как показано.Эти два используются в качестве контактов питания постоянного тока.

Обычно присутствуют еще два контакта, называемые точками переключения для подключения высокоамперной нагрузки. Другой контакт, называемый общим контактом, используется для подключения точек переключения.

Эти контакты называются нормально разомкнутыми (NO), нормально замкнутыми (NC) и общими (COM) контактами.

Реле

может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

В случае реле переменного тока для каждого текущего нулевого положения катушка реле размагничивается, и, следовательно, существует вероятность продолжения разрыва цепи.

Итак, реле переменного тока сконструированы со специальным механизмом, обеспечивающим постоянный магнетизм, чтобы избежать вышеуказанной проблемы. Такие механизмы включают в себя устройство электронной схемы или механизм с заштрихованной катушкой.

рабочая

• Реле работает по принципу электромагнитной индукции.
• Когда на электромагнит подается ток, он индуцирует вокруг себя магнитное поле.
• На изображении выше показана работа реле. Переключатель используется для подачи постоянного тока на нагрузку.
• В реле Медная катушка и железный сердечник действуют как электромагнит.
• Когда на катушку подается постоянный ток, она начинает притягивать контакт, как показано. Это называется включением реле.
• Когда расходный материал удаляется, он возвращается в исходное положение. Это называется отключением реле.

Существуют также такие реле, контакты которых изначально замыкаются и размыкаются при наличии питания, т.е. точно противоположно показанному выше реле.

Твердотельные реле

будут иметь чувствительный элемент для измерения входного напряжения и переключения выхода с помощью оптронной связи.

Типы контактов реле

Как мы видели, реле — это переключатель. Терминология «Столбы и броски» также применима к эстафете. В зависимости от количества контактов и количества цепей переключающие реле можно классифицировать.

Прежде чем мы узнаем об этой классификации контактов, мы должны знать полюса и ходы релейного переключателя.

Столбы и броски

Реле могут переключать одну или несколько цепей. Каждый переключатель в реле называется полюсом. Количество цепей, подключаемых реле, указывается бросками.

В зависимости от полюсов и ходов реле подразделяются на

.

• Однополюсный, одинарный
• Однополюсный, двойной ход
• Двухполюсный одинарный
• Двойной полюс двойной бросок

Однополюсный односторонний

Однополюсное однопозиционное реле может управлять одной цепью и может быть подключено к одному выходу.Он используется для приложений, требующих только состояния ВКЛ или ВЫКЛ.

Однополюсный, двойной бросок

Однополюсное двухходовое реле соединяет одну входную цепь с одним из двух выходов. Это реле также называется переключающим реле.

Хотя SPDT имеет два выходных положения, он может состоять более чем из двух выходов в зависимости от конфигурации и требований приложения.

Двухполюсный одинарный

Двухполюсное однополюсное реле имеет два полюса и одноходовое реле, и его можно использовать для одновременного подключения двух выводов одной цепи.Например, это реле используется для одновременного подключения к нагрузке клемм фазы и нейтрали.

Двухполюсный двойной бросок

Реле DPDT (двухполюсный, двухходовой) имеет два полюса и по два вывода на каждый полюс. При управлении направлением двигателя они используются для смены фазы или полярности.

Переключение между контактами всех этих реле происходит, когда катушка находится под напряжением, как показано на рисунке ниже.

Реле

можно разделить на различные типы в зависимости от их функций, конструкции, применения и т. Д.Узнайте о различных типах реле. Классификация реле.

Применение реле

Реле

используются для защиты электрической системы и сведения к минимуму повреждения оборудования, подключенного к системе, из-за повышенных токов / напряжений. Реле используется с целью защиты подключенного к нему оборудования.

Они используются для управления цепью высокого напряжения с сигналом низкого напряжения в прикладных усилителях звука и некоторых типах модемов.

Они используются для управления сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала в таких приложениях, как соленоид стартера в автомобиле. Они могут обнаруживать и изолировать неисправности, возникшие в системе передачи и распределения электроэнергии. Типичные области применения реле включают

• Системы управления освещением
• Телекоммуникации
• Контроллеры промышленных процессов
• Управление движением
• Управление моторными приводами
• Системы защиты электроэнергетической системы
• Компьютерные интерфейсы
• Автомобильная промышленность
• Бытовая техника

Твердотельные реле: общий обзор

I Введение

Твердотельные реле (SSR) имеют беспрецедентные преимущества перед другими реле, поскольку они могут замыкать и размыкать цепь без контакта или искры.Кроме того, с развитием технологий, зрелостью производства и снижением цены твердотельные реле стали широко использоваться изо дня в день. В то же время ее позиции на мировом рынке становятся все более важными.

В этой статье будет представлено, что такое твердотельное реле, его структура и принцип работы, схема подключения твердотельного реле, преимущества и недостатки, а также разница между твердотельным реле и обычным реле.

Рисунок 1.Твердотельное реле

Каталог

II Что такое твердотельное реле (SSR)?

Твердотельное реле (далее сокращенно « SSR ») — это новый тип бесконтактного коммутационного устройства, полностью состоящего из твердотельных электронных компонентов, в котором используются характеристики переключения электронных компонентов (например, коммутационные транзистор, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели включения и выключения цепи без физического контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».

SSR — это четырехконтактное активное устройство , в котором две клеммы являются входными клеммами, а другие — выходными клеммами. Он не только имеет функцию усиления и возбуждения, но также имеет функцию изоляции, поэтому он очень подходит для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, SSR более надежны, имеют более длительный срок службы, более высокую скорость и меньше влияют на внешний мир, поэтому это причина, по которой они широко используются.

Что такое твердотельное реле?

III Структура и W работа P Принцип SSR

3.1. Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

3.1.1 Входная цепь

Согласно типу входной цепи входная цепь может быть разделена на входную цепь постоянного тока, входную цепь переменного тока и входную цепь переменного / постоянного тока.Некоторые входные цепи также поддерживают TTL / CMOS и имеют функцию управления положительной и отрицательной логикой и инверсии, что упрощает подключение к схемам TTL / CMOS.

Для управляющих сигналов с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА, для большого диапазона изменений управляющего сигнала (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать, что ток во всем диапазоне изменений напряжения в надежной работе более 5 мА.

3.1.2 Изоляция (муфта)

Для твердотельных реле существует два способа для изоляции и соединения входных и выходных цепей: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь. В фотоэлектрической связи обычно используются фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, фотогальванический элемент, чтобы реализовать контроль изоляции между стороной управления и стороной нагрузки; Высокочастотная трансформаторная связь — это использование входных управляющих сигналов, генерируемых самовозбуждающимся высокочастотным сигналом, соединенным с вторичной обмоткой, после обнаружения и исправления, обработки логической схемы для формирования управляющего сигнала.

3.1.3 Выходная цепь

Выключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и клемме нагрузки для включения-выключения источника питания нагрузки. Основное использование мощного кристаллического транзистора (переключатель -транзистор ), однонаправленный тиристор (тиристор или SCR ), двунаправленный тиристор ( Triac ), силовой полевой транзистор ( MOSFET ), биполярный транзистор с изолированным затвором. ( IGBT ).Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока. По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Для выхода постоянного тока могут использоваться биполярные устройства или силовые полевые транзисторы. Для выхода переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на случайные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.

3.2. Принцип работы

SSR можно разделить на два типа: переменного тока типа и постоянного тока типа в зависимости от случая использования. Они используются в качестве переключателей нагрузки на источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Далее AC SSR используется в качестве примера, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ～ ④ на рисунке 1 образуют основной корпус SSR переменного тока. С общей точки зрения, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D).

Рисунок 2. Принцип работы SSR

При работе, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, вы можете управлять «включением» и «выключением» между C и D, чтобы реализовать функцию «переключателя». Функция схемы связи состоит в том, чтобы обеспечить канал между входными и выходными клеммами для управляющих сигналов, вводимых на клеммах A и B, но электрически разъединять (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить влияние вывода на ввод.

Элементом, используемым в схеме связи, является «оптический ответвитель», который имеет высокую чувствительность, высокую скорость возврата и большой допуск между входными и выходными клеммами. Поскольку входная клемма представляет собой светодиод, это упрощает согласование входного конца SSR с уровнем входного сигнала.

При использовании он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера, то есть управляется «1» и «0». Функция генерации линий электропередач состоит в том, чтобы генерировать сигналы, которые соответствуют требованиям, и включать работу схемы 4, но поскольку автономные линии не добавляют специальных цепей управления, они производят сухое излучение и используют генераторы загрязнения, такие как высокопроизводительные генераторы. волны порядка или пики, поэтому специально для этой цели построена «схема управления переходом через ноль».

« переход через ноль » означает, что когда управляющий сигнал добавлен и переменный ток больше нуля, SSR находится в состоянии; и после открытия управляющего сигнала SSR должен ждать точки соединения (нулевого потенциала) между положительным полупериодом и полупериодом цикла переменного тока, прежде чем SSR станет стабильным. Эта конструкция может предотвратить интерференцию высокочастотных волн и загрязнение электричества.

Абсорбционная схема предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения (скачков) от источника питания от включения переключающих устройств на переключение и работу управляемой кремниевой трубки (или даже на работу).Обычно он используется для использования цепи последовательного поглощения «R-C» или неразрушающего резистора (резистора термистора).

IV Электромонтаж SSR, преимущества и недостатки SSR

4.1. S SR Подключение

Когда выход реле наэлектризован на катушку и выходное напряжение подключается в соответствии с напряжением нагрузки, контакты замыкаются, и лампа загорается после подачи питания, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 3. Подключение SSR

Глядя на физическую схему соединений для твердотельного реле ниже, вы можете увидеть, что оборудование имеет параметры 1, 2, 3, 4 и 60A. 60A из которых представляет световой индикатор в действии (есть два состояния: включен и выключен). Слово INPUT в середине 3 и 4 указывает входящие терминалы, а слово OUTPUT в центре 1 и 2 указывает исходящие терминалы. Поэтому будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении.3 и 4 используются в качестве триггерных сигналов для управления включением и выключением 1 и 2. SSR на этой физической схеме подключения не может регулироваться, а некоторые могут регулировать напряжение постоянного тока для регулировки напряжения на выходах 3 и 4.

Рисунок 4. Физическая схема подключения SSR

Физическая схема подключения твердотельного реле, используемого для электромеханического оборудования, выглядит следующим образом, но обычно оно широко используется в химической промышленности, угольных шахтах и ​​других областях и требует взрывозащиты и коррозионной стойкости.

Рисунок 5. Схема подключения SSR

ТТР

— это бесконтактные переключающие устройства с релейными характеристиками, в которых в качестве переключающих устройств используются полупроводниковые устройства вместо обычных электрических контактов. Однофазный SSR — это 4-контактное активное устройство, которое включает в себя две входные клеммы и две выходные клеммы. Оптоизолированный, после подключения входной клеммы к определенному значению тока с помощью постоянного или импульсного сигнала, вы можете переключить выходную клемму из выключенного состояния во включенное состояние.

Рисунок 6. Физическая схема подключения SSR

4.2. Преимущества твердотельных реле

• Долгий срок службы и высокая надежность

Твердотельное реле не имеет механических частей, твердотельное устройство выполняет контактную функцию. Он не имеет движущихся частей и может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Компоненты твердотельных реле благодаря своим уникальным характеристикам определяют долговечность и высокую надежность твердотельных реле.

• Высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость
Твердотельное реле

имеет широкий диапазон входного напряжения, низкую мощность возбуждения, совместимо с большинством логических интегральных схем без дополнительных буферов или драйверов.

В полупроводниковых реле

используются твердотельные устройства, которые позволяют переключать скорость с миллисекунд на микросекунды.

• Низкие электромагнитные помехи
Твердотельные реле

не имеют входной «катушки», дуги зажигания и отскока, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатели с нулевым напряжением, которые включаются при нулевом напряжении и выключаются при нулевом токе, уменьшая внезапные прерывания формы волны тока и тем самым уменьшая переходные эффекты переключения.

4.3. D Преимущества SSR

• После проведения проводимости падение напряжения на трубке велико, прямое падение напряжения SCR или двунаправленного кремния может достигать 1-2 В, а падение напряжения насыщения мощного транзистора составляет также между 1-2В.Сопротивление в открытом состоянии выше контактного сопротивления механических контактов.
• Даже после выключения полупроводникового прибора ток утечки все еще может составлять от нескольких микроампер до нескольких миллиампер, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.
• Из-за большого падения напряжения на трубке, большого энергопотребления и теплотворной способности после кондукции объем мощного твердотельного реле намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности, и его стоимость также высока.
• Низкие температурные характеристики электронных компонентов и помехоустойчивость электронных схем, а также низкая радиационная стойкость. Без принятия эффективных мер эксплуатационная надежность будет низкой.
• Твердотельные реле более чувствительны к перегрузкам и должны быть защищены от перегрузки быстрыми предохранителями или RC-демпфирующими цепями. Нагрузка твердотельного реле явно связана с температурой окружающей среды: при повышении температуры грузоподъемность будет быстро уменьшаться.
• Основными недостатками являются наличие падений напряжения во включенном состоянии (необходимы соответствующие меры по рассеиванию тепла), токи утечки в выключенном состоянии, переменный и постоянный ток не универсально применим, небольшое количество контактных групп. Кроме того, плохие показатели, такие как перегрузка по току, перенапряжение, скорость нарастания напряжения и скорость нарастания тока.

Рисунок 7. SSR

V Разница между SSR и обычными реле

5.1. A Краткое введение в обычные реле

Обычно он состоит из катушки реле и динамических и статических контактов. Подвижный контакт действует через электромагнитное притяжение катушки реле, тем самым обеспечивая включение и отключение цепи. Значит, есть механическое движение. Когда ток достигнет определенного уровня, контакты загорятся. Его низкая цена и простая конструкция могут быть привлекательными, но искры и механические движения во время работы оказывают определенное влияние на срок его службы.

Преимущества традиционных реле — простота управления, хорошая изоляция и хорошая устойчивость к кратковременной перегрузке.

Недостатками обычных реле являются большой размер (громоздкость), медленный отклик (максимальный уровень мс) и высокое энергопотребление для их управления.

5.2. Различия между SSR и обычными реле

В твердотельных реле используются электронные компоненты, поэтому они имеют много преимуществ по сравнению с традиционными реле, но также имеют некоторые ограничения в некоторой степени.В следующей таблице показаны преимущества и недостатки твердотельных реле и традиционных реле.

Обычные реле

Преимущества	Недостатки
* Низкое остаточное выходное напряжение * Радиатор не требуется * дешево * Может обеспечивать несколько наборов контактов и нормально разомкнутые нормально замкнутые контакты * Нет тока утечки * Совместимость с переменным и постоянным током * Компактный размер	* Максимальная частота коммутации ограничена (5-10 Гц) * шум * Электромагнитные помехи * Ограниченный срок службы контактов * Действие переключения не может быть полностью синхронизировано * Отскок контакта * Плохая работа при большом токе, что приводит к возникновению дуги. * Интерфейс необходим для подключения к цифровой схеме * Высокая мощность управления, обычно выше 200 мВт

---

ССР

Преимущества

Недостатки

* Низкая управляющая мощность, обычно 10-50 мВт * Синхронный переключатель * низкий уровень электромагнитных помех в режиме синхронного переключения * более длительный срок службы, в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле. * Быстрое время отклика * Без механических движущихся частей * Без механической деформации * Совместимость с цифровыми схемами * Антивибрационные, противоударные * Антикоррозийные и влагостойкие * Без шума

* Остаточное выходное напряжение 1-1,6 В * Выход может быть только AC или DC, несовместим * Обычно требуется радиатор * Не подходит для малых выходных сигналов * Есть ток утечки * Только одинарный контакт

---

Эти две таблицы показывают, что в обычных коммутационных приложениях твердотельные реле не имеют существенных недостатков по сравнению с традиционными реле.Для сравнения мы должны понять некоторые ограничения приложений твердотельных реле, которые повлияют на наш окончательный выбор типа реле.

Наконец, мы должны принять идею, что реле нельзя использовать во всех приложениях. Применение реле во многом зависит от механической и электрической среды, поэтому невозможно определить набор точных параметров выбора, которые помогли бы пользователям сделать лучший выбор реле. Поэтому окончательный выбор реле может быть сделан только в соответствии с каждым конкретным применением.

Разница между твердотельным и магнитным реле

5.3. Причины выбора SSR s

5.3.1. Ожидаемый срок службы из R elay

При правильном использовании наиболее важными характеристиками твердотельных реле являются длительный срок службы и высокая надежность. На практике контакты твердотельных реле могут использоваться постоянно, в то время как контакты традиционных реле будут подвержены деформации, коррозии, склеиванию и так далее.Традиционные реле выйдут из строя из-за повреждения движущихся частей (пружин, электромагнитов). Срок службы твердотельных реле обычно в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

5.3.2. C ворох Цена

Цена — важный фактор, который следует учитывать при выборе реле. При тех же технических требованиях первоначальная стоимость приобретения традиционных реле обычно ниже, чем у твердотельных реле. Однако при этом не учитывается срок службы традиционных реле и расходы, понесенные в будущем в связи с мониторингом, обслуживанием и заменой традиционных реле.

5.3.3. Регулятор мощности

Чувствительность традиционных реле к управляющим сигналам составляет лишь одну двадцатую чувствительности твердотельных реле, то есть в случае получения такой же выходной мощности мощность, требуемая традиционными реле, обычно в 10-20 раз больше, чем у твердотельных реле. -государственные реле. Мощность, необходимая для управления твердотельным реле, составляет всего 200-500 мВт, а низкое энергопотребление может быть напрямую совместимо с системами цифровых схем.

5.3.4. Устойчивость к воздействию окружающей среды

Устойчивость к воздействию окружающей среды — очень сложная концепция, но твердотельные реле всегда имеют в этом отношении преимущество. Твердотельное реле обладает хорошими механическими свойствами, поскольку в нем нет движущихся частей. Корпус твердотельного реле из смолы обеспечивает хорошую ударопрочность, ударопрочность и коррозионную стойкость. Кроме того, влажность почти не влияет на твердотельные реле, лишь незначительно снижая их изоляционные характеристики.Однако традиционные реле очень чувствительны к влажности, а длительная высокая влажность вызовет коррозию традиционных реле.

5.3.5. Скорость переключения

Скорость переключения также обычно является важным фактором при выборе твердотельных реле или традиционных реле. Контроль скорости отклика очень важен, даже критически важен в некоторых приложениях автоматизации управления грузовыми машинами. В некоторых приложениях, где специальный коэффициент мощности очень низкий, традиционное реле не может использоваться.Кроме того, в некоторых ситуациях, когда переключатель устойчив и не разрешены скачки, нельзя использовать традиционные реле.

5.3.6. Электромагнитное излучение

Твердотельные реле могут переключать нагрузку, когда напряжение в цепи пересекает нулевое значение, таким образом ограничивая переходные процессы в значительной степени и избегая скачков тока и электромагнитного излучения. В некоторых ситуациях, когда коэффициент мощности очень низкий, переключатель должен быть устойчивым, а вибрация недопустима, поэтому следует выбирать твердотельные реле.

1. Как работают твердотельные реле?

Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается внешнее напряжение (переменного или постоянного тока). … В корпусных твердотельных реле используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы, для коммутации токов до сотни ампер.

2. В чем разница между реле и твердотельным реле?

Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в том, что в твердотельных реле (SSR) отсутствуют подвижные контакты.В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивает высокоскоростное переключение с высокой частотой.

3. Где используются твердотельные реле?

Наиболее распространенное применение твердотельных реле — переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, регулировки яркости света, управления скоростью двигателя или других подобных приложений, где требуется управление мощностью, эти переменные токи Нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения.

4. Как работает твердотельное реле в регуляторе температуры?

Твердотельные реле серии SSRL используются для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. … Подавая управляющий сигнал, SSR включает ток нагрузки переменного тока, как это делают подвижные контакты на механическом контакторе. Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 SSR.

5. Как сделать схему твердотельного реле?

Твердотельное реле «сделай сам»
Шаг 1. ЧТО НАМ НУЖНО.
Шаг 2: OPTOCOUPLER.
Шаг 3: Добавьте положительный вывод светодиода к выводу 1 оптопары.
Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к выводу -ve светодиода.
Шаг 5: Добавьте перемычку к контакту 2 оптопары, которая будет подключаться к источнику питания + ve.
Шаг 6: Подключите источник симистора к 4-му выводу оптопары.

6. Для чего используется твердотельное реле?

Выходные твердотельные реле

переменного тока используются для управления потоком электроэнергии в системах переменного тока.Управляющее (эквивалентное катушке электромеханического реле) напряжение может быть переменным или постоянным.

7. 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.

8. Как узнать, что мое 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.

9. Что вызывает отказ твердотельного реле?

Если температура окружающей среды превышает номинальное значение, выходные элементы SSR могут быть повреждены…. Если SSR используется с ослабленными винтами на выходных клеммах или с несовершенной пайкой, аномальное тепловыделение во время протекания тока приводит к перегоранию SSR. Выполните правильную разводку и пайку.

10. Нет ли утечки напряжения в твердотельных реле?

Твердотельное реле имеет утечку. Если вы хотите что-то многократно включать / выключать, используйте их. Но если вы хотите, чтобы SSR был полностью выключен, например, после нажатия выключателя, механическое реле должно быть подключено к нагрузке, чтобы снять его с SSR.Если вы не переключаетесь постоянно, используйте механическое реле.

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
Производитель.Номер детали: 540-44-044-24-000000	Сравните: 940-44-044-24-000000 ВС 540-44-044-24-000000	Производитель: Mill-Max	Категория: Розетки для ИС и компонентов	Описание: Conn PLCC Socket SKT 44POS 2.54-миллиметровая трубка для припоя ST со сквозным отверстием
Номер детали: 961103-5604-AR	Сравните: Текущая часть	Производители: 3M	Категория: Межплатные соединители	Описание: Разъем типа плата-плата 3M 961103-5604-AR, 2.54 мм, 3 контакта, заголовок, серия 961, сквозное отверстие, 1 ряд
Производитель Номер для заказа: 22-28-8034	Сравните: 961103-5604-АР ВС 22-28-8034	Производитель: Molex	Категория: Коллекторы и розетки	Описание: Conn Unshrouded Header HDR 3POS 2.Сумка для припоя, 54 мм, RA, сквозное отверстие, KK®,
Номер детали: 61300311021	Сравните: 961103-5604-AR VS 61300311021	Производитель: Wurth Electronics	Категория: Межплатные соединители	Описание: WURTH ELEKTRONIK 61300311021 Межплатный разъем, прямоугольный, 2.54 мм, 3 контакта, Заголовок, Серия WR-PHD, Сквозное отверстие

Как работает твердотельное реле?

Твердотельное реле (SSR) — это особый тип устройства управления, которое переключает электрические цепи с помощью полупроводниковых элементов без движущихся частей или обычных контактов.Самая большая особенность твердотельного реле заключается в том, что в нем не используются переключающие контакты, которые физически изнашиваются. Вот почему его принцип работы отличается от электромеханического реле.

Твердотельные реле обычно состоят из входа оптоизолятора, такого как оптопара или фототриак. Оптоизолятор активирует твердотельное переключающее устройство, такое как симистор, транзисторный MOSFET или тиристор.

Хотя это самые быстрые переключающие элементы при сравнении времени срабатывания, время срабатывания или отключения велико.Управление переменным током — обычное применение для симисторов и тиристоров, поскольку время выключения уменьшается, когда устройство выключается во время перехода через нуль. Кроме того, их изоляция ограничена токами утечки полупроводниковых устройств, и они имеют высокие вносимые потери для сигналов низкого уровня. Управление постоянным током — обычное приложение для транзисторов и полевых МОП-транзисторов.

Как работает твердотельное реле?

Твердотельные реле похожи на электромеханические реле в том, что оба используют схему управления и отдельную схему для переключения нагрузки.Но принцип их действия другой.

Принцип работы твердотельного реле можно описать следующим образом:

1. Когда на вход твердотельного реле подается напряжение, реле активируется с помощью оптопары или другого электронного устройства (диода, светодиода, резистора и транзистора). Оптопара преобразует электрические сигналы в оптические и ретранслирует сигналы через пространство, тем самым полностью изолируя секции ввода и вывода при передаче сигналов на высокой скорости.
2. Электрический сигнал передается в цепь триггера в выходных цепях.
3. Включается переключающий элемент в выходной цепи.
4. Когда переключающий элемент включается, течет ток нагрузки, и можно управлять устройством, подключенным к выходу.
5. Удаление входного напряжения отключает цепь управления, и твердотельный переключатель выключается.

По способу переключения твердотельные реле можно разделить на две основные группы:

• реле переключения при переходе через нуль,
• реле случайного включения.

Реле нулевого перехода

Реле включается, когда напряжение достигает нуля, и выключается, когда ток достигает нуля. Этот метод переключения позволяет ограничить импульсные токи, возникающие во время операций переключения. Реле рекомендуются для приложений, управляющих резистивными, емкостными или слабоиндуктивными нагрузками.

Реле случайного включения (мгновенного включения)

Реле активируется сразу после появления управляющего сигнала (подано управляющее напряжение).В этом случае время включения меньше, чем при переключении через нуль. Этот тип переключения используется для индуктивных нагрузок в приложениях, где требуется быстрое время отклика.

Чтобы полностью понять принцип работы твердотельного реле, необходимо знать его технические параметры.

Технические определения для входной стороны

Номинальное напряжение — это напряжение, которое служит стандартным значением для напряжения входного сигнала.

Рабочее напряжение — это допустимый диапазон напряжения, в котором напряжение входного сигнала может колебаться.

Должное рабочее напряжение — это минимальное входное напряжение, когда состояние выхода меняется с ВЫКЛ на ВКЛ.

Напряжение, необходимое для отпускания. — это максимальное входное напряжение, когда состояние выхода меняется с ВКЛ на ВЫКЛ.

Входной ток — это ток, протекающий через твердотельное реле при подаче номинального напряжения.

Входное сопротивление входной цепи и сопротивление используемых токоограничивающих резисторов. В реле состояния Soldi, которые имеют широкий диапазон входных напряжений, входное сопротивление изменяется в зависимости от входного напряжения, что вызывает изменение входного тока.

Технические определения выходной стороны

Напряжение нагрузки — это эффективное напряжение источника питания, при котором нагрузка может переключаться, и SSR может непрерывно использоваться, когда SSR выключен.

Максимальный ток нагрузки — это эффективное значение максимального тока, который может непрерывно течь на выходные клеммы при определенных условиях охлаждения (таких как размер, материалы и толщина радиатора, а также условия излучения температуры окружающей среды).

Ток утечки — это эффективное значение тока, протекающего через выходные клеммы, когда заданное напряжение нагрузки приложено к SSR с выключенным выходом.

Падение выходного напряжения при включении — это эффективное значение переменного напряжения на выходных клеммах, когда максимальный ток нагрузки протекает через твердотельный реле при определенных условиях охлаждения (таких как размер, материалы и толщина радиатора, а также температура окружающей среды. радиационные условия).

Минимальный ток нагрузки — это минимальный ток нагрузки, при котором ТТР может нормально работать.

Продолжить чтение

Опто-симисторы и твердотельные реле

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Опишите типичное использование оптических симисторов:
• • Гальваническая развязка.
• • Коммутационная способность.
• • Типовая конструкция.
• Опишите типичные характеристики твердотельных реле:
• • Гальваническая развязка.
• • Переключение нагрузок постоянного и переменного тока.
• • Типовые параметры.
• Опишите типичные функции безопасности, используемые в твердотельных реле (SSR):
• • Защита от обратной полярности.
• • Защита от перенапряжения.
• • Подавление переходных напряжений.
• • Демпферные цепи.
• • Переход через нулевое напряжение.
• Опишите основные меры для тестирования оптопар на основе ИС.
• • Основные тесты.
• • Меры безопасности для устройств среднего и высокого напряжения.

Опто-симисторы

Устройства, которые используются для управления высоковольтным / высокомощным оборудованием, должны иметь хорошую электрическую изоляцию между их выходом высокого напряжения и входом низкого напряжения.Использование слоя оксида кремния, толщиной в несколько атомов для обеспечения необходимой изоляции, на самом деле не вариант в таких условиях. Когда возникают неисправности (а они более вероятны в цепях большой мощности), результаты могут быть катастрофическими не только для компонентов схемы, но и для пользователей такого оборудования. Физическая изоляция (это означает, что между входом и выходом отсутствует электрическое соединение и ) — вот что необходимо. К счастью, есть легко доступные решения этой проблемы.Многие цепи высокой мощности сегодня управляются низковольтными, слаботочными цепями, такими как микропроцессоры, с использованием оптоэлектронных устройств, таких как опто-симисторы, опто-тиристоры и твердотельные реле, чтобы изолировать цепи низкой и высокой мощности.

Устройство управления должно выдерживать высокие напряжения, в том числе очень высокие скачки напряжения, которые могут возникать в выходных цепях переменного или постоянного тока из-за обратной ЭДС от индуктивных нагрузок, и скачки напряжения, которые могут случайным образом присутствовать в сети (линии). поставка.Также высокие значения импульсного тока (намного превышающего нормальный рабочий ток), которые возникают, например, при включении таких нагрузок, как двигатели или лампы накаливания, могут потребовать, чтобы устройство управления было рассчитано на работу с импульсными токами до 40 или В 50 раз превышающий нормальный «рабочий» ток. Выбранное устройство управления должно также обеспечивать гальваническую развязку между входными и выходными цепями. В дополнение к этим критериям цепь вокруг устройства управления должна также обеспечивать защиту от опасных ситуаций.Например, подходящие радиаторы для используемых твердотельных устройств. Также необходимы специальные быстродействующие предохранители или автоматические выключатели, чтобы предотвратить повреждение полупроводников из-за токовых перегрузок.

Рис. 6.6.1 Опто-симистор и опто-тиристор

В этой группе оптопары, фототиристоры, фото-тиристоры или комбинации фотодиод / МОП-транзистор заменяют фотодиоды и фототранзисторы, описанные в модуле 5 опто-сопряженных устройств, а также легко доступны в интегральных схемах (I.C.) форма для переключения относительно маломощных нагрузок переменного или постоянного тока. В полупроводниковых реле высокой мощности (SSR), показанных на рис. 6.6.2, используются микросхемы, подобные тем, которые показаны на рис. 6.6.1, с дополнительной «встроенной» схемой для безопасного и надежного управления высоковольтными и сильноточными нагрузками.

Рис. 6.6.2 Типичный SSR высокой мощности

Твердотельные реле

Опто-симисторы и опто-тиристоры используются для переключения нагрузок переменного тока, но также доступны твердотельные реле, использующие силовые полевые МОП-транзисторы, которые могут переключать переменный или постоянный ток.Твердотельные реле малой мощности, состоящие в основном из опто-симисторной схемы, такого как тип, показанный на рис. 6.6.1, могут использоваться как обычные интегральные схемы, установленные на печатной плате. В качестве альтернативы эти маломощные оптопары могут быть заключены в изолированный корпус вместе с мощными симисторами или тиристорами и дополнительными компонентами безопасности, такими как радиаторы и компоненты подавления импульсов, в более крупных твердотельных реле (SSR), монтируемых в стойку, всего с четырьмя или пятью винтами. клеммы для тяжелых условий эксплуатации, которые могут рассматриваться как выключатели сетевого (линейного) питания и могут заменить многие типы электромеханических реле.

Рис. 6.6.3 Твердотельное реле MOSFET

Одной из наиболее важных особенностей SSR является то, что оптопара обеспечивает полную гальваническую развязку между входной цепью малой мощности и выходной цепью высокой мощности. Когда выходной переключатель находится в «разомкнутом» состоянии (т. Е. Полевые МОП-транзисторы выключены), SSR имеет почти бесконечное сопротивление на своих выходных клеммах и почти нулевое сопротивление в «замкнутом» состоянии (т. Е. Полевые МОП-транзисторы имеют большую проводимость). Даже в этом случае некоторая мощность будет рассеиваться полупроводниковым переключателем, когда он находится в состоянии «включено» или «выключено» с переменным или постоянным током.По этой причине необходимы соответствующие радиаторы для предотвращения перегрева.

Типичная схема базового MOSFET SSR показана на рисунке 6.6.3. Ток около 20 мА через светодиод достаточен для активации полевых МОП-транзисторов, которые заменяют контакты механического реле. (Инфракрасный) свет от светодиода попадает на фотоэлектрический блок, состоящий из нескольких фотодиодов. Поскольку один фотодиод будет производить только очень низкое напряжение, диоды в фотоэлектрическом блоке расположены последовательно / параллельно, чтобы обеспечить достаточное напряжение для включения полевых МОП-транзисторов.

Рис. 6.6.4 Использование микросхемы реле MOSFET для переключения

переменного или постоянного тока

На рис. 6.6.4 представлен базовый пример MOSFET SSR, показывающий, как могут быть организованы выходы, позволяющие SSR переключать нагрузки переменного или постоянного тока. Для удовлетворения различных требований к выходному напряжению и току переменного и постоянного тока доступен ряд аналогичных SSR, типичным примером является PVT412 SSR от International Rectifier (теперь часть Infineon Technologies), выпускаемый в нескольких версиях в виде 6-контактного DIL-корпуса и способный заменить однополюсное механическое реле для переключения переменного или постоянного напряжения до 400 В (пиковое) с токами до 140 мА переменного тока или 210 мА постоянного тока.Доступны и другие микросхемы, которые действуют как двухполюсные, нормально замкнутые (NC), нормально разомкнутые (NO) и переключающие реле с широким спектром дополнительных возможностей. ТТР также производятся в диапазоне выходных напряжений и номинальных значений тока, с диапазоном типов корпусов, начиная от небольших компонентов для поверхностного монтажа и заканчивая сложными многополюсными микросхемами и крупнотоннажными примерами для монтажа в стойку в электрических шкафах управления. Более подробную информацию о твердотельных реле можно найти, выполнив поиск твердотельных реле на веб-сайтах производителей, таких как Infineon Technologies, или у поставщиков полупроводников, таких как RS Components

.

Рис.6.6.5 Функции безопасности твердотельного реле

Функции безопасности SSR

SSR

состоят в основном из оптопары, управляющей некоторыми мощными переключающими устройствами, такими как силовой симистор, полевые МОП-транзисторы или тиристоры, но поскольку их назначение — переключать электрические нагрузки большой мощности, часто в критических для безопасности ситуациях SSR производятся с широким спектром функций. , разработан для обеспечения безопасной и надежной работы. Некоторые из них показаны на схеме, показанной на рис. 6.6.5:

.

Защита от обратной полярности.Если входные клеммы подключены с неправильной полярностью, диод D1 проводит и снижает напряжение в нижней части R1 примерно до 0,7 В, тем самым спасая светодиод оптопары от повреждения. Обратите внимание, что номинальная мощность диода и токоограничивающего резистора R1 должна быть способна выдерживать ток обратной полярности при максимальном входном напряжении без повреждений, в противном случае входной предохранитель подходящего номинала может быть вставлен между входной положительной клеммой и токоограничивающим резистором.

Защита от перегрузки по току.Обычно твердотельные реле могут работать в диапазоне входных напряжений постоянного тока, например от 5 до 24 В. Эти более высокие напряжения могут привести к тому, что ток через светодиод оптопары превысит требуемый максимум, в этом случае срабатывает схема защиты от перегрузки по току, чтобы поддерживать подходящий уровень тока через светодиод. R2 — резистор низкого номинала для измерения тока; это значение выбрано таким образом, чтобы при нормальных условиях работы Tr1 смещался чуть ниже порога отсечки, но если ток через светодиод входа оптопары увеличивается из-за чрезмерного входного напряжения, дополнительный ток через R2 заставит Tr1 проводить, отклоняя часть тока светодиода через Tr1 снижает напряжение в нижней части R1 и ток через светодиод до безопасного уровня.

Рис. 6.6.6 Подавление переходных напряжений

Диод подавления переходных напряжений (TVS). SSR, используемые в ситуациях управления, могут быть подвержены повреждениям, вызванным внезапными и кратковременными (то есть переходными) скачками напряжения, которые могут быть вызваны внешними событиями, такими как импульсы обратной ЭДС при переключении индуктивных нагрузок; также удаленные грозовые разряды и другие электромагнитные или электростатические разряды представляют высокий риск для полупроводниковых устройств. Такие всплески напряжения могут быть очень короткими по длительности, но могут достигать сотен или тысяч вольт по амплитуде, и хотя создаваемый ими ток может быть очень небольшим, напряжение, вызванное такими напряжениями, может вызвать полный отказ полупроводниковых устройств, используемых в SSR.Одним из способов уменьшения этих опасных событий является использование диода-ограничителя переходного напряжения (TVS), подключенного параллельно с чувствительными устройствами, такими как оптопара, как показано на рис. 6.6.5.

Рис. 6.6.6 иллюстрирует действие TVS-диода и показывает выходную синусоидальную волну, наложенную на характеристики TVS-диода. Двунаправленный TVS-диод работает скорее как два встречных стабилитрона, где выше определенного обратного напряжения происходит пробой тока, и диод проводит большую проводку.Поскольку TVS-диод в этом случае является двунаправленным, пробой происходит как в прямом, так и в обратном режиме.

При использовании TVS-диод должен иметь напряжение пробоя выше, чем пиковое напряжение волны переменного тока, которое составляет 1,414 x V _RMS , поэтому TVS-диод с напряжением пробоя примерно в 1,5 раза больше, чем RMS-напряжение синусоидальной волны. обычно используется. Скачок напряжения, превышающий этот предел, вызывает сильную проводимость диода, ограничивая его напряжение до напряжения пробоя диода.Заметное различие между стабилитроном и TVS-диодом заключается в том, что TVS-диод имеет более прочную область перехода, чтобы справиться с внезапным сильным выбросом тока во время всплесков. Однако после того, как всплеск закончился, диод перестает проводить (за исключением небольшого обратного тока утечки) и не оказывает дальнейшего влияния на выходную волну до тех пор, пока не появятся новые всплески. TVS-диоды также доступны в однонаправленных типах, которые также могут использоваться на входной стороне оптопары в SSR с использованием входа постоянного тока, если существует высокий риск возникновения всплесков.Однако, поскольку на вход постоянного тока обычно подается сглаженный источник питания постоянного тока, обычно ожидается, что это минимизирует риск, поэтому использование TVS-диодов на входных компонентах редко считается необходимым.

Рис. 6.6.7 RC демпферные цепи

RC демпферные цепи. Эти схемы обеспечивают метод уменьшения разрушающего воздействия скачков напряжения, возникающих в сети переменного тока, или очень больших и быстрых изменений напряжения, которые могут произойти при включении или выключении индуктивной нагрузки (коммутации).В более старых типах симисторов или тиристоров эта RC-цепь (R5 и C1) подключается через выходной симистор или тиристор, как показано на рисунках 6.6.5 и 6.6.7. Его эффект заключается в замедлении быстрого увеличения или уменьшения напряжения во время всплеска. Использование демпфирующей схемы также может уменьшить радиопомехи, вызванные переключением симистора или тиристора. Если выбрать подходящую постоянную времени для R5 / C1, конденсатор не успеет зарядиться при повышении пикового напряжения, прежде чем напряжение снова снизится и разрядится конденсатор.Таким образом уменьшается амплитуда любых быстрых скачков напряжения. Типичные значения R составляют от 39 до 100 Ом для R5 и от 22 до 47 нФ для C1. Конденсатор также должен быть импульсного типа с очень высоким максимальным рабочим напряжением, намного превышающим пиковое значение выходной волны, чтобы учесть дополнительное напряжение, вызванное любыми скачками напряжения. Однако конструкция демпферных цепей более сложна, чем простой выбор типичных значений R и C, и должна учитывать ряд факторов, которые будут уникальными для цепи или компонента, который защищает демпфер, и для нагрузок, которые цепь может управлять. .

Полезное примечание по конструкции демпфера и калькулятору компонентов предоставлено HIQUEL (High Quality Electronics) в режиме онлайн.

Генераторы переменного тока

В качестве альтернативы доступны современные симисторы, которые также можно назвать «альтернисторами» или «альтернисторными симисторами», которые гораздо менее подвержены повреждению или случайному ложному срабатыванию, вызванному быстрыми переходными напряжениями. Несколько производителей полупроводников имеют свой собственный ассортимент устройств, например, линейку «Snubberless _TM » от ST Microelectronics или «Hi-Com _TM » от WeEn Semiconductors, которые способны справляться как с скачками напряжения, так и с быстрым События dV / dt, возникающие при коммутации (выключении) с индуктивными нагрузками.Внутренняя конструкция этих симисторов отличается от оригинальных типов, что позволяет им лучше справляться с быстрыми изменениями высокого напряжения, которые могут произойти при отключении индуктивных нагрузок из-за разности фаз между током и напряжением в индукторах. В этом случае возможно, что когда симистор отключается, когда сетевой (линейный) ток проходит через ноль вольт, сетевое напряжение на симисторе может достигать максимального значения. Хотя такие события в оригинальных схемах симисторов могли вызвать проблемы с неконтролируемым повторным запуском, в современных конструкциях это значительно уменьшено.

Рис. 6.6.8 SSR Zero Crossing Action

Переход через нулевое напряжение. Некоторые SSR включают схемы «пересечения нуля» или «синхронного переключения», которые уменьшают возможность введения быстро изменяющихся «всплесков» в сетевом (линейном) питании, гарантируя, что их выход будет включаться только тогда, когда цикл сетевого напряжения проходит через нулевое напряжение. . Как показано на рис. 6.6.8, если управляющее напряжение требует включения в то время в течение цикла напряжения, когда напряжение переменного тока не проходит через 0 В, действие переключения задерживается до тех пор, пока напряжение не перейдет через 0 В в конце текущей половины. цикл.Однако схема пересечения нулевого напряжения не играет никакой роли в выключении выхода; это управляется действием симистора или тиристора, который после включения выключится только тогда, когда выходной ток нагрузки упадет ниже заданного удерживающего тока симистора или тиристора, что будет происходить, когда форма волны тока проходит через ноль.

Приведенные выше описания функций безопасности предназначены для ознакомления пользователей SSR с некоторыми необходимыми ограничениями безопасности при выборе правильного SSR для любой конкретной операции.Однако этот список не предлагается в качестве исчерпывающего руководства, важность или неважность любого из этих факторов будет во многом зависеть от предполагаемого использования SSR. Поэтому рекомендуется, особенно при рассмотрении вопроса о безопасной эксплуатации цепей, получить консультацию, относящуюся к предполагаемому проекту, многие производители или национальные и международные агентства по безопасности могут легко дать квалифицированный совет относительно пригодности SSR для конкретных целей. Вам также предлагается продолжить изучение, пройдя по некоторым из рекомендуемых ссылок внизу этой страницы.

Твердотельное и механическое переключение в сравнении с

Твердотельные реле

(SSR) имеют ряд преимуществ перед электромеханическими реле, некоторые из которых являются очевидными преимуществами, а некоторые будут оспариваться приверженцами (и производителями) электромеханических реле. Однако, какой тип реле лучше для конкретного приложения, зависит больше от приложения, а не от типа реле. Поэтому это следует внимательно учитывать при чтении следующих списков.

Преимущества ТТР перед электромеханическими реле.

1. Поскольку твердотельные реле не имеют индуктивных катушек или подвижных контактов, они не создают электромагнитных помех.
SSR
2. не вызывают потенциально опасного искрения.
SSR
3. работают бесшумно.
Твердотельные реле
4. не подвержены механическому износу, поэтому потенциально могут выполнять гораздо больше операций переключения, чем электромеханические реле (однако любой тип может быть спроектирован так, чтобы выполнять больше операций, чем требуется в течение срока службы оборудования, в котором они используются).
SSR
5. не страдают от дребезга контактов.
SSR
6. имеют более быстрое время переключения, чем электромеханические реле.
7. Для коммутации переменного тока доступны SSR с переходом через ноль, которые включаются только в тот момент или близко к тому времени, когда форма волны переменного тока проходит через нулевое напряжение, таким образом уменьшая возникновение скачков напряжения, которые возникают, если цепь включается при напряжении переменного тока. максимум.
SSR
8. могут быть физически меньше, чем электромеханические реле сопоставимых типов.

Недостатки ТТР перед электромеханическими реле.

1. Когда SSR включены, между выходными клеммами существует измеримое сопротивление, поэтому SSR выделяют некоторое количество тепла, а также вызывают падение напряжения во включенном состоянии.
2. Когда SSR находятся в выключенном состоянии, на выходе все еще протекает небольшой обратный ток утечки. В отличие от электромеханических реле, SSR не являются ни полностью включенными, ни выключенными. Поэтому их использование может быть запрещено в соответствии с некоторыми правилами техники безопасности.
3. Поскольку SSR могут очень быстро (за миллисекунды) включаться, случайные всплески помех в их входных цепях или внезапные быстрые изменения напряжения на их выходах могут вызвать нежелательное переключение некоторых SCR или симисторов.
4. Отказ SSR обычно вызывает короткое замыкание (включение), тогда как отказ электромеханического реле обычно вызывает разрыв цепи (выключение). Из-за этого использование SSR может вызвать некоторые опасения в критических для безопасности системах.

Дополнительная информация

Твердотельные реле и электромеханические реле — Примечания по применению Твердотельные реле США

Как правильно выбрать реле — National Instruments

Технические советы по реле — Crydom Inc.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

---

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. СПРАВОЧНЫЕ СТАТЬИ УКАЗАТЕЛЬ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые замирания и т. Д., Которые используются в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основные сведения, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, микросхема индуктивности, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Учебники по беспроводной связи RF

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

.