به نظرتان مدار SSR به چه صورت طراحی شده است؟ برخلاف رله‌های الکترومکانیک (EMR) که از سیم‌پیچ‌ها، میدان‌های مغناطیسی، فنرها و کنتاکت‌های مکانیکی برای راه‌اندازی و تغییر منبع تغذیه استفاده می‌کنند، ساختمان داخلی ssr ها هیچ‌گونه قسمت متحرکی ندارد و در عوض از خواص الکتریکی و نوری نیمه‌رساناهای حالت جامد استفاده می‌کند تا با این روش عملکردهای جداسازی و سوئیچینگ ورودی به خروجی را به انجام برساند. الکتروکهربا به عنوان یکی از مراجع تولید و عرضه انواع رله های حالت جامد، مدار داخلی ssr را معرفی کرده است تا بتوانید بهترین خرید رله SSR را تجربه کنید.
رله‌های حالت جامد یا SSRها دقیقاً همانند رله‌های الکترومکانیکی معمولی، جداسازی الکتریکی کاملی را بین کنتاکت‌های ورودی و خروجی خود ارائه می‌دهند و خروجی آن مانند یک کلید الکتریکی معمولی عمل می‌کند.
رله‌های حالت جامد را می‌توان برای تغییر جریان AC یا DC با استفاده از خروجی SCR، TRIAC یا سوئیچینگ ترانزیستور به‌جای کنتاکت‌های معمولی مکانیکی طراحی کرد.
کارکرد کلی رله‌های الکترومکانیکی و حالت جامد مشابه هستند. هر دو رله ورودی ولتاژ پایین از خروجی ایزوله شده است که بار را تغییر داده و کنترل می‌کند.
از طرف دیگر باید بدانید که رله‌های الکترومکانیکی چرخه عمر تماس محدودی دارند و می‌توانند فضای زیادی را اشغال کنند. رله‌های الکترومکانیکی سرعت سوئیچ بسیار کندتری دارند؛ به‌خصوص رله‌های بزرگ و کنتاکتورها. اما رله‌های حالت جامد چنین محدودیتی ندارند.
بنابراین مزیت اصلی رله‌های حالت جامد نسبت به رله‌های الکترومکانیکی معمولی این است که هیچ بخش متحرکی برای فرسودگی ندارند، و بنابراین هیچ مشکلی در جهش تماسی ندارند و می‌توانند هر دو حالت «روشن» و «خاموش» را بسیار سریع‌تر از رله‌های مکانیکی سوئیچ کنند.
همانند رله‌های الکترومکانیکی، یک ولتاژ ورودی کوچک به مدار داخلی ssr که معمولاً 3 تا 32 ولت DCاست، می‌تواند برای کنترل ولتاژ یا جریان خروجی بسیار زیاد استفاده شود؛ مثلا، 240 ولت، 10 آمپر.
برای رابط میکروکنترلر، از PIC و آردوینو ایدئال استفاده می‌شود؛ زیرا سیگنال 5 ولتی با جریان کم از یک میکروکنترلر یا گیت منطقی می‌تواند برای کنترل بار «مدار ssr» خاص استفاده شود.
یکی از اجزای اصلی یک رله حالت جامد (SSR) یک اپتو ایزولاتور (اپتوکوپلر) است که یک (یا چند) دیود ساطع نور مادون‌قرمز یا منبع نور LED و یک دستگاه حساس به نور را شامل می‌شود. هم‌چنین یک واحدOpto-Isolator، ورودی را از خروجی جدا می‌کند.
مدار SSR ممکن است فقط از یک مقاومت محدودکننده جریان به‌صورت سری با LED جداکننده نوری یا یک مدار پیچیده‌تر با یک‌سوسازی، تنظیم جریان، حفاظت از قطبیت معکوس، فیلترکردن و غیره تشکیل شده باشد.
برای فعال یا روشن‌کردن یک رله نیاز است تا ولتاژی بیشتر از مقدار حداقل آن معمولاً 3 ولت DC به پایانه‌های ورودی آن اعمال شود.
هنگام استفاده از کنتاکت‌های مکانیکی، سوئیچ‌ها، دکمه‌های فشاری و سایر کنتاکت‌های رله جهت بک سیگنال فعال‌کننده، ولتاژ تغذیه مورد استفاده می‌تواند برابر با حداقل مقدار ولتاژ ورودی SSR باشد.
درحالی‌که هنگام استفاده از دستگاه‌های حالت جامد مانند ترانزیستور، گیت و میکروکنترل‌کننده‌ها، حداقل ولتاژ تغذیه باید یک یا دو ولت بالاتر از ولتاژ روشن SSR باشد تا افت ولتاژ داخلی دستگاه سبب اعمال سوئیچینگ شود.
برخلاف رله‌های الکترومکانیکی، ساختمان داخلی SSR کاملاً الکترونیکی است که در زیر اجزای آن را شرح خواهیم داد:
1. ورودی مدار SSR (همانند سیم‌پیچ یک رله الکترومکانیکی) به یک کنترلر متصل می‌شود. همان‌طور که ولتاژ ورودی به SSR تغییر می‌کند، مدار ورودی را تحریک می‌کند تا شروع به عمل کند.
در یک تغییر رایج، مدار با اعمال هر ولتاژ درون محدوده‌ای که از مقدار ولتاژ رله بیشتر باشد، فعال می‌شود و با کاهش ورودی به کمتر از مقدار ولتاژ خروجی رله، غیرفعال می‌شود.
2. کوپلینگ SSR دستورات برق‌رسانی و قطع برق را به خروجی رله ارسال می‌کند و به‌عنوان رابط بین مدارهای ورودی و خروجی عمل خواهد نمود.
توجه داشته باشید که این بخش از یک SSR به‌طور ویژه مهندسی شده است تا از اتصال مدار ورودی با مدار خروجی به‌صورت گالوانیکی ایزوله اطمینان حاصل شود. به‌طوری‌که جریان بار پرقدرت (خروجی)توسط بخش کوپلینگ رله جدا شود. این موضوع، حتی در هنگام خرابی سیستم، به‌طور قابل‌توجهی از جریان بار به ورودی رله جلوگیری می‌کند.
3. در این مرحله مدار SSR، ماشه یا محرک SSR متصل می‌شود. در این مرحله اجزای زیر به کار می‌آیند:
• یک‌سوکننده کنترل‌شده با سیلیکون (SCR) برای سوئیچینگ با سرعت بالا
• ترانزیستور اثر میدانی نیمه‌هادی اکسید فلز (MOSFET) یا ترانزیستور دارلینگتون (برای dc)
• ترانزیستور دوقطبی گیت عایق (IGBT) برای dc
در این‌جا، عملیات سوئیچ صفر - که برای رله‌های SSR بسیار رایج است - و هم‌چنین سوئیچینگ پیک، سوئیچینگ DC، و سوئیچینگ فوری، همگی گزینه‌هایی برای تنظیم عملکرد رله همسو با نوع باری هستند که سیستم درایو می‌کند.
برای مثال، سوئیچینگ آنالوگ از یک مدار همگام‌سازیاستفاده می‌کند تا ولتاژ خروجی، ولتاژ ورودی را ردیابی کند و طیف گسترده‌ای از ولتاژهای خروجی ممکن را در محدوده مجاز SSR وارد سازد.
4. مدار خروجی SSR به بار تحت کنترل متصل می‌شود.
گذشته از سوئیچ، ممکن است یک مدار snubber (در برخی موارد، یک دیود با اتصال معکوس) همراه با یک آشکارساز عبور از صفر برای کاهش spikes ،transients و تداخل الکترومغناطیسی (EM) در حین سوئیچینگ، وجود داشته باشد.
این نکته لازم به ذکر است که SSRها جریان بار را از طریق بارهای القایی متصل تغییر می‌دهند و (طبق قانون فارادی) قطع جریان باعث افزایش ولتاژ می‌شود و این‌چنین افزایشی در سراسر SSR که بیش از حداکثر مقدار تعیین شده باشد، ممکن است باعث بروز آسیب شود.
نتیجه‌گیری
رله‌های حالت جامد اجزای بسیار مفید و قدرتمندی برای Off و On کردنبارهای AC و DC هستند و از طرفی ایزولاسیون الکتریکی بین کنترل و بار را فراهم می‌کنند. طرحی رله جامد ساده است، اما سازندگان رله باید مدار داخلی ssr، خروجی، بار، ساختمان داخلی ssr و وضعیت حرارتی را به‌دقت ارزیابی کنند تا یک SSR مناسب را طراحی کنند.
اگر هنوز درباره انواع رله و یا خرید رله نیاز به مشاوره دارید با مشاوران ما در الکتروکهربا تماس حاصل کنید تا شما را برای خرید رله SSR مورد نظرتان راهنمایی کنند.
