قیمت اس اس آر

رله حالت جامد
رله های حالت جامد معادل نیمه هادی رله الکترومکانیکی هستند و می توانند برای کنترل بارهای الکتریکی بدون استفاده از قطعات متحرک استفاده شوند.

برخلاف رله‌های الکترومکانیکی (EMR) که از سیم‌پیچ‌ها، میدان‌های مغناطیسی، فنرها و کنتاکت‌های مکانیکی برای راه‌اندازی و تغییر منبع تغذیه، رله حالت جامد یا SSR، هیچ قسمت متحرکی ندارد اما در عوض از خواص الکتریکی و نوری نیمه هادی های حالت جامد برای انجام ورودی خود به عملکردهای جداسازی خروجی و سوئیچینگ استفاده می کند.

درست مانند رله‌های الکترومکانیکی معمولی، SSR‌ها جداسازی الکتریکی کاملی را بین کنتاکت‌های ورودی و خروجی خود ارائه می‌کنند و خروجی آن مانند یک کلید الکتریکی معمولی عمل می‌کند، زیرا در هنگام نارسانایی (باز) مقاومت بسیار بالا و تقریباً بی‌نهایت دارد و مقاومت بسیار پایینی دارد. هنگام انجام (بسته). رله‌های حالت جامد را می‌توان برای تغییر جریان AC یا DC با استفاده از خروجی SCR، TRIAC یا سوئیچینگ ترانزیستور به جای کنتاکت‌های معمولی مکانیکی (NO) طراحی کرد.

در حالی که رله حالت جامد و رله الکترومکانیکی اساساً شبیه به هم هستند زیرا ورودی ولتاژ پایین آنها از خروجی ایزوله شده است که بار را تغییر می دهد و کنترل می کند، رله های الکترومکانیکی چرخه عمر تماس محدودی دارند و می توانند فضای زیادی را اشغال کنند. و دارای سرعت سوئیچ کندتر به خصوص رله های قدرت بزرگ و کنتاکتورها هستند. رله های 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 در نتیجه هیچ مشکلی در جهش تماسی ندارند، و می‌توانند هم «روشن» و هم «خاموش» را بسیار سریع‌تر از رله‌های مکانیکی سوئیچ کنند. آرمیچر می تواند حرکت کند، و همچنین روشن شدن ولتاژ صفر و خاموش شدن جریان صفر که نویز الکتریکی و گذرا را حذف می کند.

رله‌های حالت جامد را می‌توان در بسته‌های استاندارد خارج از قفسه از چند ولت یا آمپر تا صدها ولت و آمپر با قابلیت سوئیچینگ خروجی خریداری کرد. با این حال، رله‌های حالت جامد با درجه‌بندی جریان بسیار بالا (150A به علاوه) به دلیل نیاز به نیمه‌رسانای قدرت و فروپاشی حرارتی، هنوز برای خرید بسیار گران هستند، و به این ترتیب، کنتاکتورهای الکترومکانیکی ارزان‌تر همچنان استفاده می‌شوند.

مشابه رله های الکترومکانیکی، یک ولتاژ ورودی کوچک، معمولاً 3 تا 32 ولت DC، می تواند برای کنترل ولتاژ یا جریان خروجی بسیار زیاد استفاده شود. به عنوان مثال 240 ولت، 10 آمپر. این آنها را برای رابط میکروکنترلر، PIC و آردوینو ایده‌آل می‌کند، زیرا سیگنال 5 ولتی با جریان کم از یک میکروکنترلر یا گیت منطقی می‌تواند برای کنترل یک بار مدار خاص استفاده شود و این با استفاده از جداکننده‌های نوری به دست می‌آید.

ورودی رله حالت جامد
یکی از اجزای اصلی یک رله حالت جامد (SSR) یک جداساز اپتو (همچنین کوپلر نوری نیز نامیده می شود) است که حاوی یک (یا چند) دیود ساطع کننده نور مادون قرمز یا منبع نور LED و یک دستگاه حساس به عکس است. یک مورد واحد Opto-Isolator ورودی را از خروجی جدا می کند.

منبع نور LED به بخش درایو ورودی SSR متصل است و اتصال نوری را از طریق یک شکاف به ترانزیستور حساس به عکس مجاور، جفت دارلینگتون یا ترایاک فراهم می کند. هنگامی که جریانی از LED عبور می کند، روشن می شود و نور آن در سراسر شکاف به یک ترانزیستور فوتو/فوتوترایاک متمرکز می شود.

بنابراین خروجی یک SSR اپتو کوپل شده با انرژی دادن به این LED، معمولاً با سیگنال ولتاژ پایین، «روشن» می شود. از آنجایی که تنها ارتباط بین ورودی و خروجی یک پرتو نور است، جداسازی ولتاژ بالا (معمولاً چندین هزار ولت) با استفاده از این اپتو ایزوله داخلی به دست می آید.

جداکننده اپتو نه تنها درجه بالاتری از عایق بندی ورودی/خروجی را ارائه می دهد، بلکه می تواند سیگنال های dc و فرکانس پایین را نیز ارسال کند. همچنین، LED و دستگاه حساس به عکس می توانند کاملاً از یکدیگر جدا باشند و با استفاده از یک فیبر نوری به صورت نوری جفت شوند.

مدار ورودی یک SSR ممکن است فقط از یک مقاومت محدود کننده جریان به صورت سری با LED جداکننده نوری یا یک مدار پیچیده تر با یکسوسازی، تنظیم جریان، حفاظت از قطبیت معکوس، فیلتر کردن و غیره تشکیل شده باشد.

برای فعال یا روشن کردن یک رله حالت فروخته شده به رسانایی، ولتاژی بیشتر از مقدار حداقل آن (معمولاً 3 ولت DC) باید به پایانه های ورودی آن (معادل سیم پیچ رله الکترومکانیکی) اعمال شود. این سیگنال DC ممکن است از یک سوئیچ مکانیکی، یک گیت منطقی یا میکروکنترلر مشتق شود.

مدار ورودی DC رله حالت جامد
هنگام استفاده از کنتاکت های مکانیکی، سوئیچ ها، دکمه های فشاری، سایر کنتاکت های رله و غیره به عنوان سیگنال فعال کننده، ولتاژ تغذیه مورد استفاده می تواند برابر با حداقل مقدار ولتاژ ورودی SSR باشد، در حالی که هنگام استفاده از دستگاه های حالت جامد مانند ترانزیستور، گیت و میکرو -کنترل کننده ها، حداقل ولتاژ تغذیه باید یک یا دو ولت بالاتر از ولتاژ روشن شدن SSR باشد تا افت ولتاژ داخلی دستگاه سوئیچینگ را در نظر بگیرد.

اما علاوه بر استفاده از یک ولتاژ DC، اعم از فرورفتگی یا منبع، برای تغییر رله حالت جامد به رسانایی، می‌توانیم از شکل موج سینوسی نیز با افزودن یکسوساز پل برای یکسوسازی تمام موج و یک مدار فیلتر به ورودی DC استفاده کنیم. 

مدار ورودی AC رله حالت جامد
یکسو کننده های پل یک ولتاژ سینوسی را به پالس های تصحیح شده تمام موج در دو برابر فرکانس ورودی تبدیل می کنند. مشکل اینجاست که این پالس‌های ولتاژ از صفر ولت شروع و پایان می‌یابند که به این معنی است که کمتر از حداقل ولتاژ روشن مورد نیاز آستانه ورودی SSR قرار می‌گیرند و باعث می‌شود خروجی هر نیم سیکل روشن و خاموش شود.

برای غلبه بر این شلیک نامنظم خروجی، می‌توانیم با استفاده از یک خازن صاف‌کننده (C1) روی خروجی یکسوساز پل، موج‌های اصلاح‌شده را صاف کنیم. اثر شارژ و دشارژ خازن مولفه DC سیگنال تصحیح شده را بالاتر از حداکثر مقدار ولتاژ روشن شدن ورودی رله های حالت جامد افزایش می دهد. سپس حتی اگر از شکل موج ولتاژ سینوسی دائماً در حال تغییر استفاده شود، ورودی SSR یک ولتاژ DC ثابت است.

مقادیر مقاومت افت ولتاژ، R1 و خازن صاف کننده، C1 متناسب با ولتاژ تغذیه، 120 ولت AC یا 240 ولت AC و همچنین امپدانس ورودی رله حالت جامد انتخاب می شوند. اما چیزی در حدود 40kΩ و 10uF می تواند انجام دهد.

سپس با اضافه شدن این یکسو کننده پل و مدار خازن صاف کننده، یک رله حالت جامد DC استاندارد را می توان با استفاده از منبع DC AC یا غیر قطبی کنترل کرد. البته، تولیدکنندگان رله های حالت جامد ورودی AC (معمولاً 90 تا 280 ولت AC) را قبلاً تولید و می فروشند.

خروجی رله حالت جامد
قابلیت سوئیچینگ خروجی یک رله حالت جامد می تواند AC یا DC مشابه ولتاژ ورودی آن باشد. مدار خروجی اکثر رله‌های حالت جامد استاندارد به گونه‌ای پیکربندی شده‌اند که تنها یک نوع عمل سوئیچینگ را انجام دهند که معادل یک عملیات معمولی باز، تک قطبی، تک پرتابی (SPST-NO) یک رله الکترومکانیکی است.

برای اکثر DC SSR ها، دستگاه سوئیچینگ حالت جامد که معمولاً استفاده می شود، ترانزیستورهای قدرت، دارلینگتون و ماسفت هستند، در حالی که برای AC SSR، دستگاه سوئیچینگ یا تریستورهای ترایاک یا پشت به پشت است. تریستورها به دلیل قابلیت های ولتاژ و جریان بالا ترجیح داده می شوند.

مدار خروجی رله حالت جامد
رایج ترین کاربرد رله های حالت جامد در سوئیچینگ یک بار AC است، چه برای کنترل برق متناوب برای سوئیچینگ روشن/خاموش، کاهش نور، کنترل سرعت موتور یا سایر کاربردهایی از این قبیل که در آنها کنترل برق مورد نیاز است، این بارهای AC. می توان به راحتی با ولتاژ DC جریان پایین با استفاده از یک رله حالت جامد کنترل کرد که طول عمر طولانی و سرعت سوئیچینگ بالا را فراهم می کند.

یکی از بزرگترین مزایای رله‌های حالت جامد نسبت به رله‌های الکترومکانیکی، توانایی آن در خاموش کردن بارهای متناوب AC در نقطه جریان بار صفر است، در نتیجه قوس الکتریکی، نویز الکتریکی و جهش تماس مرتبط با رله‌های مکانیکی معمولی و بارهای القایی را کاملاً از بین می‌برد. .

این به این دلیل است که رله‌های حالت جامد سوئیچینگ AC از SCR و TRIAC به عنوان دستگاه سوئیچینگ خروجی خود استفاده می‌کنند که پس از حذف سیگنال ورودی، تا زمانی که جریان AC که از دستگاه می‌گذرد به زیر آستانه یا مقدار جریان نگه‌دارنده برسد، به هدایت خود ادامه می‌دهد. سپس خروجی یک SSR هرگز نمی تواند در وسط یک پیک موج سینوسی خاموش شود.

خاموش شدن جریان صفر یک مزیت عمده برای استفاده از رله حالت جامد است زیرا نویز الکتریکی و EMF برگشتی مرتبط با تغییر بارهای القایی را کاهش می دهد که به صورت قوس در تماس های یک رله الکترومکانیکی دیده می شود. 
 
بدون اعمال سیگنال ورودی، هیچ جریان باری از طریق SSR جریان نمی‌یابد زیرا به طور موثر خاموش است (مدار باز) و پایانه‌های خروجی ولتاژ منبع تغذیه AC را مشاهده می‌کنند. با اعمال سیگنال ورودی DC، صرف نظر از اینکه چرخه در کدام قسمت از شکل موج سینوسی، مثبت یا منفی قرار دارد، به دلیل ویژگی های سوئیچینگ ولتاژ صفر SSR، خروجی تنها زمانی روشن می شود که شکل موج از نقطه صفر عبور کند.

با افزایش ولتاژ تغذیه در جهت مثبت یا منفی، به حداقل مقدار لازم برای روشن کردن کامل تریستورهای خروجی یا ترایاک (معمولاً کمتر از حدود 15 ولت) می رسد. افت ولتاژ در پایانه های خروجی SSR افت ولتاژ دستگاه های سوئیچینگ در حالت افت ولتاژ VT (معمولاً کمتر از 2 ولت) است. بنابراین هر جریان هجومی زیاد مرتبط با بارهای راکتیو یا لامپ تا حد زیادی کاهش می یابد.

هنگامی که سیگنال ولتاژ ورودی DC حذف می شود، خروجی به طور ناگهانی خاموش نمی شود، همانطور که پس از راه اندازی به حالت رسانایی، تریستور یا ترایاک مورد استفاده به عنوان دستگاه سوئیچینگ برای بقیه نیم سیکل روشن می ماند تا زمانی که جریان بار به زیر دستگاه های نگهدارنده کاهش یابد. جریان، در این نقطه خاموش می شود. بنابراین، dv/dt بالای EMF مربوط به بارهای القایی سوئیچینگ در وسط یک موج سینوسی تا حد زیادی کاهش می یابد.

سپس مزیت اصلی رله حالت جامد AC نسبت به رله الکترومکانیکی عملکرد عبور صفر آن است که SSR را هنگامی که ولتاژ بار AC نزدیک به صفر ولت است روشن می کند، بنابراین هر جریان هجومی بالا را سرکوب می کند زیرا جریان بار همیشه شروع می شود. از نقطه ای نزدیک به 0 ولت و مشخصه خاموش شدن جریان صفر ذاتی تریستور یا ترایاک. بنابراین حداکثر تاخیر خاموش شدن (بین حذف سیگنال ورودی و حذف جریان بار) یک نیم سیکل وجود دارد.

رله حالت جامد کم نور فاز
در حالی که رله‌های حالت جامد می‌توانند سوئیچینگ مستقیم به سمت صفر بار را انجام دهند، همچنین می‌توانند عملکردهای بسیار پیچیده‌تری را با استفاده از مدارهای منطقی دیجیتال، ریزپردازنده‌ها و حافظه‌ها انجام دهند. یکی دیگر از کاربردهای عالی رله حالت جامد در کاربردهای کم نور لامپ، چه در خانه و چه برای نمایش یا کنسرت است.

رله های حالت جامد سوئیچینگ غیرصفر (روشن فوری) بلافاصله پس از اعمال سیگنال کنترل ورودی روشن می شوند، برخلاف SSR عبوری صفر در بالای آن که تا نقطه عبور صفر بعدی موج سینوسی AC منتظر می ماند. این سوئیچینگ تصادفی در کاربردهای مقاومتی مانند کم نور کردن لامپ و کاربردهایی که نیاز به بار فقط برای بخش کوچکی از چرخه AC دارند استفاده می شود.
 
در حالی که این امکان کنترل فاز شکل موج بار را فراهم می کند، مشکل اصلی روشن شدن تصادفی SSR این است که جریان موج اولیه بار در لحظه روشن شدن رله، ممکن است به دلیل قدرت سوئیچینگ SSR زمانی که ولتاژ منبع تغذیه است، زیاد باشد. نزدیک به مقدار اوج خود (90o). هنگامی که سیگنال ورودی حذف می شود، هنگامی که جریان بار به زیر تریستورها یا ترایاک های نگهدارنده جریان می رسد، هدایت آن متوقف می شود. بدیهی است که برای DC SSR، عمل سوئیچینگ ON-OFF فوری است.

رله حالت جامد برای طیف وسیعی از کاربردهای سوئیچینگ روشن/خاموش ایده‌آل است، زیرا برخلاف رله‌های الکترومکانیکی (EMR) هیچ بخش متحرک یا تماسی ندارند. انواع مختلف تجاری برای سیگنال های کنترل ورودی AC و DC و همچنین سوئیچینگ خروجی AC و DC وجود دارد زیرا از عناصر سوئیچینگ نیمه هادی مانند تریستورها، ترایاک ها و ترانزیستورها استفاده می کنند.

اما با استفاده از ترکیبی از یک اپتو ایزولاتور خوب و یک ترایاک، می توانیم رله حالت جامد ارزان و ساده خود را برای کنترل بار AC مانند بخاری، لامپ یا برقی بسازیم. از آنجایی که یک اپتو ایزولاتور برای کار کردن فقط به مقدار کمی توان ورودی/کنترلی نیاز دارد، سیگنال کنترل می تواند از PIC، Arduino، Raspberry PI یا هر میکروکنترلر دیگری از این قبیل باشد.