твердотельные реле постоянного тока DC-DC типа

Главная Электротехника ELHART Однофазные твердотельные реле ESS1-DD

Низкий уровень электромагнитных помех

Компактный размер

Продолжительный ресурс эксплуатации

Отсутствие искр и шума контактов при коммутации

Высокая скорость срабатывания

Наименование	Тип документа	Размер	Тип файла
Сертификат соответствия ТР ТС 004 — Твердотельные реле, типы: ESS, ESH	Сертификат соответствия	652 KB	pdf
ПС: ESS1 — стандартное однофазное ТТР ELHART	Паспорт	268 KB	pdf
Библиотека EPLAN для приборов и датчиков ELHART (v2. 9)	Библиотека E-PLAN	28 MB	zip
Твердотельные реле ELHART	Каталог	2 MB	pdf

Документация и ПО

4 файла, 30 MB

totalkip.ru/report.local/photo/photo1/Foto_elhart_5449.jpg»>

Наименование	Наличие	Цена с НДС
ESS1-DD-010 Однофазное твердотельное реле (управление 5-32 VDC, выход ток до 10А, напряжение 12-250 VDC)	В пути	1 104	Купить
ESS1-DD-025 Однофазное твердотельное реле (управление 5-32 VDC, выход ток до 25А, напряжение 12-250 VDC)	В пути	1 203	Купить
ESS1-DD-040 Однофазное твердотельное реле (управление 5-32 VDC, выход ток до 40А, напряжение 12-250 VDC)	В пути	1 564	Купить

ТТР ESS1-DD коммутирует постоянный ток с напряжением =12…250 В и управляет нагрузкой сигналом постоянного тока =5…32 В.

Для коммутации цепей переменного тока, линейка ELHART представлена твердотельным реле ESS1-AA.

Перед выбором и использованием реле, пожалуйста, внимательно читайте правила подключения и эксплуатации в паспорте и на сайте, в том числе рекомендации по подбору ТТР в зависимости от типа нагрузки.

Читайте также статью «Способы защиты твердотельных реле, основные причины выхода из строя ТТР».

Типы нагрузки ТТР серии ESS1-DD

---

Удобство монтажа

Быстрый монтаж на радиаторУдобное и простое подключение к цепи

Параметр	Значение
Количество коммутируемых фаз	1
Управляющий сигнал	=5…32 В
Коммутируемое напряжение	=12…250 В
Коммутируемые токи	10, 25, 40 А
Напряжение включения	=5 В
Напряжение выключения	=1 В
Максимальное пиковое напряжение	=400 В
Падение напряжения в коммутируемой цепи	< ~1,2 В
Время переключения	≤ 10 мс
Ток утечки в коммутируемой цепи	≤ 10 мА
Электрическая прочность изоляции	≥ ~2500 В
Сопротивление изоляции	500 МОм (при напряжении =500 В)
Температура окружающей среды	-30…80 °C
Индикация наличия управляющего сигнала	светодиод
Габаритные размеры, ШхВхГ	45х60х27,5 мм

Характеристики	Модельный ряд ESS1-DD-xxx
	010	025	040
Рассеиваемая мощность ТТР при температуре окружающей среды среды 25 °C, Вт/А	1,18	1,14	1,12
Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии (значение скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристора, при котором транзистор остается в рабочем состоянии), А/нс	100	100	100
Максимально допустимая перегрузка по току в течении 10 мс, A	90	250	380
Сопротивление входной цепи ТТР, кΩ	> 0,5	> 0,5	> 0,5

Схема подключения твердотельного реле ELHART ESS1-DD

• Перед подключением, а также при техническом обслуживании ТТР убедитесь в отсутствии на клеммах напряжения питания.
• Подключение контактов цепи управления и коммутируемой цепи производится при помощи клемм с зажимами и винтами. Для ТТР с номинальным значением коммутируемого тока выше 40 А рекомендуется использовать обжимные наконечники. Пайка, сварка и иные способы подключения не допускаются. Перед подключением цепей снимите защитную крышку (если она съемная) или откиньте ее (если она откидная), после – наденьте обратно (закройте).
• Наличие тока утечки создает опасность поражения электрическим током, даже когда выходные контакты ТТР находятся в «выключенном состоянии». Вследствие этого при проведении любых работ, при которых возможно случайное прикосновение к клеммам ТТР – отключайте напряжение питания ПОЛНОСТЬЮ.
• В случае, если на выходные клеммы ТТР предполагается подключать индуктивную нагрузку с высокими стартовыми токами или иную нагрузку, характеризующуюся периодическими повышениями значения тока коммутируемого сигнала, – номинальное значение тока коммутируемого сигнала ТТР должно быть выше (с запасом) максимально возможного тока сигнала, подключаемого на выходные клеммы. В большинстве случаев рекомендуется выбирать ТТР с номинальным значением тока на 900% выше коммутируемого – для индуктивной нагрузки, и на 40% выше коммутируемого – при резистивной нагрузке (для обеспечения запаса по току при колебаниях напряжения в коммутируемой цепи и при изменении сопротивления управляемой нагрузки).
• Для дополнительной защиты ТТР в случае частого превышения номинального значения напряжения коммутируемого сигнала необходимо подключение варистора параллельно каждой фазе коммутируемой цепи.
• Номинальное значение максимального тока коммутируемой цепи является действительным при температуре ТТР не более 40 °C. В случае превышения этой температуры действительное значение максимального тока снижается, поэтому следует тщательно контролировать температуру самого ТТР и окружающей среды.
• При коммутации сигнала с силой тока более 10 А необходимо использовать соответствующий радиатор для отвода избыточного тепла от ТТР. При установке ТТР на радиатор – используйте специальную теплопроводную пасту.
• Для улучшения охлаждающей функции радиатора возможно дополнительно использовать соответствующие охлаждающие вентиляторы, устанавливаемые на радиатор. Кроме того необходимо следить за температурой окружающей среды и не допускать ее выхода за заданные пределы.

Габаритные размеры однофазных ТТР ELHART модели ESS1-DD, мм

ESS1-DD-
10 А	010
25 А	025
40 А	040

Пример: ESS1-DD-010

---

Рекомендации по подбору ТТР

Номинальный ток ТТР*, А	Допустимое рабочее значение тока резистивной нагрузки, А	Допустимое рабочее значение тока индуктивной нагрузки, А
010	≤ 7	≤ 1
025	≤ 17,5	≤ 2,5
040	≤ 28,5	≤ 4

*При подборе ТТР убедитесь, что пиковые значения тока вашей нагрузки не превышают номинальный ток реле.

Допустимые рабочие значения тока в таблице выше учитывают общие случаи возможных скачков тока.
Выбирая ТТР, используйте конкретные параметры вашей задачи.

Схема твердотельное реле постоянного тока

Твердотельное реле ТТР — полупроводниковое устройство, применяемое для создания контакта между низковольтными и высоковольтными цепями, является современной альтернативой традиционным пускателям и контакторам. Применяется в бытовой технике, промавтоматике, автомобильной электронике. Эти устройства могут иметь разные конструкции и схемы подключения, рассчитанные на применение в определенной группе приборов. В отличие от электромеханических аналогов электронные коммутаторы не имеют трущихся частей, а их основными узлами являются: симисторы, тиристоры, транзисторы.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Твердотельное реле схема своими руками
• Схема твердотельного реле постоянного тока своими руками
• Монтаж твердотельного реле (схема установки)
• Твердотельное реле
• Схема твердотельного реле на 12В
• ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ
• Твердотельные реле: подробное описание устройства
• Твердотельное реле – устройство и особенности конструкции
• Статьи по теме

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Самодельное твердотельное реле постоянного напряжения 12В-36В 16А

Твердотельное реле схема своими руками

Твердотельное реле может отличаться по внешнему виду, однако принцип работы у них один и тот же Этот современный полупроводниковый элемент, имеющий в своем составе особо мощные силовые ключи на тиристорах, симисторах, или же транзисторах силовых. Такие реле самый подходящий вариант для замены обычных классических электромагнитных пускателей и контакторов, так как они обеспечивают наиболее надежный и безопасный способ подключения.

Элементная база данного радиоэлектронного модуля, в не независимости от производителя, можно сказать относительна постоянна, иногда только имеются небольшие отличительные моменты. Входная цепь устройства состоит из привычного сопротивления, которое соединено последовательно с общим оптическим изолятором, или же обладает более сложной конструкцией, имеющей в своем составе регулятор тока и защиту от обратной полярности.

С помощью схемы можно без ошибок подключить твердотельное реле. Твердое реле можно, не только купить, но и попробовать изготовить самостоятельно. Работы по его сборке не трудные, и практически каждый радиолюбитель в состоянии сделать для себя простой вариант конструкции.

Если вам нужно использовать устройство при коммутации токов, которое будет выше 2 ампер, то нужно предусмотреть возможность охлаждения прибора с помощью радиатора. Во время управления асинхронными двигателями параметры запаса по току следует увеличить до 10 раз. В системах автоматик для управления силовыми соединениями с помощью низковольтных сигналов применяют коммутаторы, которые называются реле.

Эти элементы могут быть самых разных устройств и видов. Наиболее простые электромагнитные реле обычно содержат контакты и обмотку на сердечнике. Во время подачи на обмотку напряжения в сердечниках возникают магнитные поля, притягивающие контакты.

Они либо размыкают, либо замыкают цепь нагрузки. Вместе с электромагнитными, сегодня, частое применение находят изделия нового поколения, которые обладают рядом преимуществ — твердотельные реле. Главным преимуществом твердотельного реле можно считать отсутствие механических деталей и узлов, которые обычно подвержены износу. Также немаловажным фактором, которые отмечают многие пользователи, является отсутствие звуков при коммутации нагрузки.

Твердотельным реле называется устройство, которое обеспечивает контакт между низковольтной и высоковольтной электрическими цепями. Ели рассматривать структуру данного прибора, то можно заметить, что большинство моделей похожи между собой. Они имеют лишь незначительные отличия, никак не влияющие на принцип работы устройства, что очень легко проверить. Перед тем как подключить твердотельное реле к светильнику, предварительно стоит посмотреть обучающее видео.

Входом есть первичная цепь, характеризующаяся наличием резистора, имеющемся на постоянном изоляторе, с последовательным подключением. Основная функция схемы входа состоит в том, чтобы принять сигнал и передаче команду устройству твердотельного реле, коммутирующему нагрузку. В качестве изоляции выходной и входной сети переменного тока используют прибор оптической развязки. Тип данного компонента, влияет на общий вид реле и общий принцип его работы.

При обработке входного сигнала, а также, при переключении выхода нужно использовать конструкцию триггерной цепи. Выступает она в роли отдельного элемента, а иногда, входит в состав развязки оптической. Для того, чтобы можно было подать напряжение на нагрузку используют цепь переключающего типа, включающая транзистор, симистор, и кремниевый диод. Для обеспечения твердотельному реле защиты от сбоев при работе, а также для устранения возможности возникновения ошибок, используют отдельную защитную цепь.

Данное устройство может быть двух видов: внешнего и внутреннего. Для того, чтобы можно было коммутировать индуктивную нагрузку при помощи твердотельного реле нужно увеличить запас переменного тока в раз. Принцип работы устройства прибора твердотельного реле заключается в размыкании и замыкании контактов, передающих напряжение именно на реле. Для того, чтобы привести в движение контакты, нужно наличие активатора. Такую его роль в твердотельном реле осуществляет полупроводник или, как еще его называют, твердотельный прибор.

В устройствах, работающих при переменном токе данную функцию выполняет тиристор или симистор, а в приборах с постоянным, транзистор. Прибор, характеризующийся наличием ключевого транзистора, называется твердотельным реле. К нему относятся, например, датчики света или движения, которые при помощи транзистора осуществляют передачу напряжения. Между током в катушке и силовыми контактами появляется процесс гальванической развязки, исчезающий в следствие появления оптической цепи.

Область применения твердотельного реле очень широкая. Его принято использовать в том случае, если появляется необходимость коммутировать индуктивную нагрузку. Твердотельное реле российского производства отличается хорошим качеством и длительным сроком службы. Кроме того, необходимо знать, что реле твердотельные постоянного тока — используют при работе постоянного электричества в диапазонах от 3 до 30 Вт.

Ему характерны высокие удельные характеристики, со светодиодной индикацией, отличающейся высокой надежностью. Твердотельные реле переменного тока имеют такие отличия, как низкий уровень помех, отсутствие треска и шума во время работы, пониженное потребление электроэнергии, большая скорость работы. Для более надежного и безопасного управления нагрузкой с током 10 А и более рекомендую собрать простое твердотельное реле на тиристорах. У механического реле при коммутации больших токов, со временем контакты покрываются нагаром, в результате чего они выходят из строя, или требуют технического обслуживания.

Твердотельное реле на симисторах или тиристорах, в отличии от обычного реле более выносливы к импульсным перегрузкам, надежнее и бесшумные. Ниже представлены две схемы твердотельного реле на тиристорах. Управляющее реле подойдет практический любое, способное выдерживать ток от мА. Резистор R1 выполняет роль ограничителя тока проходящего через реле, его номинал в пределах Ом. Такое твердотельное реле не создает помех в сети. Вторая схема имеет оптическую развязку от В, за счет применения оптопары.

Напряжение управления составляет от 5 до 10 В, тока достаточно в 1 мА. Спектр его применения очень велик. Тиристоры можно использовать другие, их следует подобрать под нужный вам ток нагрузки, также не забываем про использование радиаторов.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта. Твердотельное реле ТТР или Solid State Relay SSR — это электронные устройства, которые выполняют те же самые функции, что и электромеханическое реле, но не содержит движущихся частей. Серийные твердотельные реле используют технологии полупроводниковых устройств, таких как тиристоры и транзисторы.

То есть вместо подвижных контактов в ТТР используются электронные полупроводниковые ключи, в которых цепи управления имеют гальваническую развязку с силовыми, коммутируемыми цепями.

Благо сейчас переключательных полевых транзисторов приобрести нет никаких проблем. В данной статье рассмотрен ключ для коммутации переменного тока. Часть деталей монтируется на печатной плате, которая крепится к алюминиевой положке.

Транзисторы устанавливаются на подложку через слюдяные прокладки. Конденсатор С1 лучше брать или танталовый или керамический. Его емкость можно уменьшить. В этой схеме к качестве коммутирующих транзисторов используются биполярные транзисторы разных структур. Есть еще одна схема гальванически развязанного ключа на моп-транзисторе с защитой от предельного тока нагрузки.

А как быть с коммутацией напряжения, например 3,3 вольта. Для открывания полевого транзистора этого напряжения явно не достаточно.

Нужен какой-то преобразователь, способный поднять напряжение управления хотя бы до пяти вольт. Классический импульсный преобразователь использовать для реле — слишком громоздко.

Такие преобразователи на выходе обеспечивают напряжение порядка 9 вольт, что вполне достаточно для управления моп-транзисторами. Из документации на эти преобразователи видно, что они очень маломощные и способные отдать на выходе ток всего лишь порядка 12мкА. У моп-транзисторов есть такой параметр — Заряд затвора — Qg. Пока затвор данного транзистора не получит необходимый заряд — транзистор не начнет открываться.

Скорость заряда зависит от тока, который может обеспечить цепь управления, чем больше ток управления, тем быстрее затвор получает необходимый заряд, тем быстрее открывается транзистор. Тем меньше будет время, когда коммутирующий транзистор будет находиться в активной зоне выходной характеристики — тем меньше на нем будет выделяться тепла.

Но в нашем случае, когда транзистор работает не в преобразователе, на относительно высоких частотах, а в качестве реле, вкл — выкл, ток в 12 мкА будет достаточен. Правда лучше конечно выбирать ключевые транзисторы с малым зарядом затвора. Этот транзистор способен коммутировать напряжение В при токе стока 7А.

Для управления низковольтными нагрузками можно применить транзистор irlrzpbf. Но у меня таких транзисторов нет и я для реле использовал транзисторы IRL с каналом типа n. В качестве коммутирующего транзистора в этой схеме использован транзистор IRF с каналом — р. Напряжение 3,3В коммутировал нормально. Теперь, имея в своем распоряжении такой преобразователь, что нам мешает использовать в положительном проводе питания и транзистор с каналом n? Результат превзошел мои ожидания.

Транзистор IRF без радиатора практически не грелся при токе нагрузки 4А. Максимальный ток светодиода по документам — 50 мА. Больше 10 мА не стоит увеличивать ток — практически ни чего не меняется. Я очень доволен таким реле. Если описать параметры этой релюхи, применительно к электромагнитному реле, то они были бы такими.

Напряжение срабатывания — какое хочешь! Только подбирай R2. Ток срабатывания — 10 мА. Ток и напряжение коммутации — какое хочешь!!! В разумных пределах конечно Только подбирай транзисторы. Не слабо. Хотелось бы проверить данные устройства с коммутацией емкостных и индуктивных нагрузок.

Схема твердотельного реле постоянного тока своими руками

Твердотельное реле — это современный модульный полупроводниковый прибор, содержащий в своем составе мощные силовые ключи на симисторах, тиристорах либо транзисторах. Такие реле используются для замены традиционных электромагнитных реле, контакторов и пускателей, так как обеспечивают наиболее надежный метод коммутации. Твердотельные реле, как правило, состоит из оптопары, которая изолирует входную цепь пуска, оптопару — гальваническую развязку и мощный симистор, который выступает в качестве выключателя. Его название происходит от схожести с электромеханическими реле, но по сравнению с обычными, не происходит механического износа, кроме того, ТТР имеют возможность переключать даже очень большие токи.

Внутренняя схема твердотельного реле зависит от того на какой ток оно рассчитано (постоянный или переменный) и вида сигнала управления им.

Монтаж твердотельного реле (схема установки)

Твердотельное реле ТТР или Solid State Relay SSR — это электронные устройства, которые выполняют те же самые функции, что и электромеханическое реле, но не содержит движущихся частей. Серийные твердотельные реле используют технологии полупроводниковых устройств, таких как тиристоры и транзисторы. То есть вместо подвижных контактов в ТТР используются электронные полупроводниковые ключи, в которых цепи управления имеют гальваническую развязку с силовыми, коммутируемыми цепями. Благо сейчас переключательных полевых транзисторов приобрести нет никаких проблем. В данной статье рассмотрен ключ для коммутации переменного тока. Часть деталей монтируется на печатной плате, которая крепится к алюминиевой положке. Транзисторы устанавливаются на подложку через слюдяные прокладки.

Твердотельное реле

Элементы коммутации в электрических цепях оборудования различного назначения оказывают большое влияние на качество работы. Поэтому им уделяется повышенное внимание, реле постоянно совершенствуются их надежность и сроки службы увеличиваются. Одним из наиболее эффективных видов реле является твердотельные изделия. Твердотельные изделия предназначены для обеспечения замыкания и размыкания участков в высоковольтных и низковольтных электрических цепях. Они выполняют ту же функцию что и обычные реле с механическими размыкателями контактов на основе электромагнитной катушки.

Напоминаю, для тех кто не в курсе — что такое твердотельное реле и как оно работает — обратитесь к более старой моей статье О принципах работы твердотельных реле.

Схема твердотельного реле на 12В

Особое значение в последнее время придается увеличению функциональности построек с Установка погружного насоса в колодец Для обустройства полноценного водопровода в загородном доме или на даче мало просто Как утеплить веранду своими руками Веранда — прекрасное место для отдыха, семейных чаепитий и дружеских посиделок Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее.

ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Что такое твердотельное реле и как его правильно использовать. Во всех электрических цепях приходится включать и отключать приборы и устройства. Для этого используют коммутационные аппараты, это может быть, как простой выключатель или рубильник, так и реле, контакторы и т.

переменного и постоянного тока, схема подключения своими руками, принцип работы российского Твердотельное реле может отличаться по внешнему.

Твердотельные реле: подробное описание устройства

Выглядеть ТТР могут по-разному. Ниже на фото слаботочные реле. На ТТР строят также сразу готовые модули входов-выходов, которые используются в промышленной автоматике. А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока.

Твердотельное реле – устройство и особенности конструкции

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ЧТО ТАКОЕ ТВЁРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ SSR. КАК РАБОТАЕТ РЕЛЕ

При самостоятельном строительстве коттеджа рано или поздно возникает вопрос, как Стекломагнезитовый лист: характеристики и использование В современном обществе строительство и ремонт — процессы востребованные, а Преимущества и недостатки натяжных потолков сегодня На такую тему как преимущества и недостатки натяжных потолков можно Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее. Твердотельное реле — это устройство, обеспечивающее контакт между низковольтными и высоковольтными электрическими цепями.

Электромеханическое реле ЭМР — недорогой, простой в использовании электронный прибор.

Статьи по теме

Даже начинающий радиолюбитель способен собрать твердотельное реле. Это устройство создано на базе полупроводниковых радиодеталей. Силовые ключи собраны на тиристорах, транзисторах либо симисторах. Для изготовления схемы твердотельного реле своими руками, стоит выяснить принцип работы и особенности подключения устройства. В результате с его помощью можно повысить надежность и безопасность электроцепи.

Для многих схем силовой электроники твердотельное реле стало не просто желательно но и необходимо. Рис 1. Твердотельное реле — эта как бы инкапсуляция такой цепочки. Для изготовления твердотельного реле воспользуемся рекомендациями предложенными в сборнике [1 ].

Практическое применение и схемы подключения твердотельного реле

Классические пускатели и контакторы постепенно уходят в прошлое. Их место в автомобильной электронике, бытовой технике и промышленной автоматике занимает твердотельное реле – полупроводниковое устройство, в котором отсутствуют какие-либо подвижные части.

Приборы имеют различные конструкции и схемы подключения, от которых зависят их сферы применения. Прежде чем использовать устройство, необходимо разобраться в его принципе действия, узнать об особенностях функционирования и подключения разных видов реле. Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в представленной 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.

Особенности работы с устройством

Реле однофазное 220В
При работе с твердотельным реле 220в (управление 220), нужно придерживаться следующих правил:

• Соединение должно осуществляться винтовым способом. Оно является достаточно надежным. Спайка частей не нужна, скрутка запрещена.
• Нельзя допускать попадания пыли, воды и металлических предметов на реле. Они приводят к выходу из строя компонента.
• Нельзя прикладывать недопустимые внешние воздействия на корпус. К ним относятся заливание жидкостью, удары, вибрации, падения.
• Не трогать прибор во время работы. Корпус нагревается, из-за чего человек может получить ожог.
• Не устанавливать реле рядом с легковоспламеняемыми предметами.
• Перед подключением цепи следует убедиться в корректности собранных соединений.
• При нагреве корпуса выше 60 градусов требуется установка дополнительного охлаждения с помощью радиаторов.
• Нельзя допускать появления короткого замыкания на выходе.

При соблюдении требований к эксплуатации реле будет выполнять свою работу надежно и качественно весь заявленный срок.

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.

Схема реверса электродвигателя на ардуино

В конструировании моделей или робототехнике часто применяются небольшие щеточные электродвигатели постоянного тока, для управления которыми используется программируемый микроконтроллер ардуино.

Если вращение двигателя предполагается только в одну сторону, и мощность электродвигателя небольшая, а напряжение питания от 3,3 до 5 вольт, то схему можно упростить и запитать непосредственно от ардуино, но так делают редко.

В моделях с дистанционным управлением, где необходимо использовать реверс моторов с напряжением более 5В, применяют ключи, собранные по мостовой схеме. В этом случае схема подключения двигателя с реверсом на ардуино будет выглядеть подобно тому что изображено ниже. Такое включение применяется чаще всего.

В мостовой схеме могут применяться полевые транзисторы или специальное согласующее устройство — драйвер, с помощью которого подключаются мощные моторчики.

В заключение отметим, что собирать схему реверса электродвигателя должен подготовленный специалист. Однако, при самостоятельном подключении необходимо соблюдать условия техники безопасности, выбрать подходящую схему соединения и подобрать необходимые комплектующие, строго следуя инструкции по монтажу. В этом случае у конструктора не возникнет трудностей в подключении и эксплуатации электродвигателя.

Теперь вы знаете, что такое реверс электродвигателя и какие схемы подключения для этого используют. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Источник

Классификация твердотельных реле

Сферы применения реле разнообразны, поэтому и их конструктивные особенности могут сильно отличаться, в зависимости от потребностей конкретной автоматической схемы. Классифицируют ТТР по количеству подключенных фаз, виду рабочего тока, конструктивным особенностям и типу схемы управления.

По количеству подключенных фаз

Твердотельные реле используются как в составе домашних приборов, так и в промышленной автоматике с рабочим напряжением 380 В.

Поэтому эти полупроводниковые устройства, в зависимости от количества фаз, разделяются на:

• однофазные;
• трехфазные.

Однофазные ТТР позволяют работать с токами 10-100 или 100-500 А. Их управление производится с помощью аналогового сигнала.

К трехфазному реле рекомендуется подключать провода различных цветов, чтобы при монтаже оборудования можно было правильно их присоединить

Трехфазные твердотельные реле способны пропускать ток в диапазоне 10-120 А. Их устройство предполагает реверсивный принцип функционирования, который обеспечивает надежность регуляции одновременно нескольких электрических цепей.

Часто трехфазные ТТР используются для обеспечения работы асинхронного двигателя. В его электросхему управления обязательно включаются быстрые предохранители из-за высоких пусковых токов.

По виду рабочего тока

Твердотельные реле нельзя настроить или перепрограммировать, поэтому они могут нормально работать только при определенном диапазоне электропараметров сети.

В зависимости от потребностей ТТР могут управляться электроцепями с двумя видами тока:

• постоянным;
• переменным.

Аналогично можно классифицировать ТТР и по виду напряжения активной нагрузки. Большинство реле в бытовых приборах работают с переменными параметрами.

Постоянный ток не используется в качестве основного источника электроэнергии ни в одной стране мира, поэтому реле такого типа имеют узкую сферу применения

Устройства с постоянным управляющим током характеризуются высокой надежностью и используют для регуляции напряжение 3-32 В. Они выдерживают широкий диапазон температур (-30..+70°С) без значительного изменения характеристик.

Реле, регулирующиеся переменным током, имеют управляющее напряжение 3-32 В или 70-280 В. Они отличаются низкими электромагнитными помехами и высокой скоростью срабатывания.

По конструктивным особенностям

Твердотельные реле часто устанавливают в общий электрощит квартиры, поэтому многие модели имеют монтажную колодку для крепления на DIN-рейку.

Кроме того, существуют специальные радиаторы, располагающиеся между ТТР и опорной поверхностью. Они позволяют охлаждать прибор при высоких нагрузках, сохраняя его рабочие характеристики.

Реле крепиться на DIN-рейку преимущественно через специальный кронштейн, который имеет и дополнительную функцию – отводит излишки тепла при работе прибора

Между реле и радиатором рекомендуется наносить слой термопасты, который увеличивает площадь соприкосновения и увеличивает теплоотдачу. Существуют и ТТР, предназначенные для крепления к стене обычными шурупами.

По типу схемы управления

Не всегда принцип работы регулируемой реле техники требует его мгновенного срабатывания.

Поэтому производители разработали несколько схем управления ТТР, которые используются в различных сферах:

1. Контроль «через ноль». Такой вариант управления твердотельным реле предполагает срабатывание только при значении напряжения, равном 0. Используется в устройствах с емкостной, резистивной (нагреватели) и слабой индуктивной (трансформаторы) нагрузкой.
2. Мгновенное. Используется при необходимости резкого срабатывания реле при подаче управляющего сигнала.
3. Фазовое. Предполагает регулирование выходного напряжения методом изменения параметров управляющего тока. Применяется для плавного изменения степени нагрева или освещения.

Твердотельные реле различаются и по многим другим, менее значимым, параметрам. Поэтому при покупке ТТР важно разобраться в схеме работы подключаемой техники, чтобы приобрести максимально соответствующее ей регулировочное устройство.

Обязательно должен быть предусмотрен запас мощности, потому что реле имеет эксплуатационный ресурс, который быстро расходуется при частых перегрузках.

Схема с фиксацией и управлением кнопками (защелка)

Управление твердотельным реле с фиксацией включения

Схема включения интересна тем, что можно включать – выключать нагрузку, используя только две кнопки – Пуск и Стоп. То есть, схема такая же, как и при использовании обычного реле. Точнее, магнитного пускателя. Важно, что управляющее напряжение равно напряжению питания нагрузки.

Схема нарисована тайваньскими инженерами, попробуем разобраться в ней.

Кстати, её же можно использовать для коммутации и переменного, и постоянного тока.

Схема работает таким образом. Исходно управляющее напряжение поступает на клемму 3 ТТР с источника питания через НЗ контакты кнопки Стоп. При нажатии кнопки Пуск (слева на схеме) напряжение с другого полюса источника поступает через НО контакты на клемму 4 ТТР. Реле включается, напряжение на клемме 1 появляется, и подается через резистор (вверху схемы) на клемму 4. Прошла доля секунды, кнопку Пуск можно отпускать, нагрузка питается до тех пор, пока не будет нажата кнопка Стоп.

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.

Помехи и защита от них

Индуктивный выброс напряжения

Мотор – это индуктивная нагрузка, которая в момент отключения создаёт индуктивные выбросы. У мотора есть щетки, которые являются источником искр и помех за счёт той же самой индуктивности катушки. Сам мотор потребляет энергию не очень равномерно, что может стать причиной помех по линии питания, а пусковой ток мотора так вообще сильно больше рабочего тока, что гарантированно просадит слабое питание при запуске. Все четыре источника помех могут приводить к различным глюкам в работе устройства вплоть до срабатывания кнопок на цифровых пинах, наведения помех на аналоговых пинах, внезапного зависания и даже перезагрузки микроконтроллера или других железок в сборе устройства.

Отсечь индуктивный выброс с мотора можно при помощи самого обычного диода, чем мощнее мотор, тем мощнее нужен диод, то есть на более высокое напряжение и ток. Диод ставится встречно параллельно мотору, и чем ближе к корпусу, тем лучше. Точно таким же образом рекомендуется поступать с электромагнитными клапанами, соленоидами, электромагнитами и вообще любыми другими катушками. Логично, что диод нужно ставить только в том случае, если мотор или катушка управляется в одну сторону. Важные моменты:

• При работе с драйвером и управлением в обе стороны диод ставить не нужно и даже нельзя!
• При управлении ШИМ сигналом рекомендуется ставить быстродействующие диоды (например серии 1N49xx ) или диоды Шоттки (например серии 1N58xx).
• Максимальный ток диода должен быть больше или равен максимальному току мотора.
• Защитный диод, принимающий на себя обратный выброс ЭДС самоиндукции, также называется шунтирующим диодом, снаббером, flyback диодом.
• В природе существуют мосфеты со встроенным защитным диодом. Этот диод является отдельным элементом и такой мосфет обычно имеет нестандартный корпус, читайте документацию на конкретный транзистор.
• Диод, который показан на схематическом изображении мосфета, не является защитным диодом: это слабый и медленный “паразитный” диод, образованный при производстве транзистора. Он не защитит мосфет от выброса, нужно обязательно ставить внешний!

Помехи от щёток

Искрящиеся щетки мотора, особенно старого и разбитого, являются сильным источником электромагнитных помех, и здесь проблема решается установкой керамических конденсаторов с ёмкостью 0.1-1 мкФ на выводы мотора. Такие же конденсаторы можно поставить между каждым выводом и металлическим корпусом, это ещё сильнее погасит помехи. Для пайки к корпусу нужно использовать мощный паяльник и активный флюс, чтобы залудиться и припаяться как можно быстрее, не перегревая мотор.

Помехи по питанию, просадка

Мотор потребляет ток не очень равномерно, особенно во время разгона или в условиях переменной нагрузки на вал, что проявляется в виде просадок напряжения по питанию всей схемы. Беды с питанием решаются установкой ёмких электролитических конденсаторов по питанию, логично что ставить их нужно максимально близко к драйверу, то есть до драйвера. Напряжение должно быть выше чем напряжение питания, а ёмкость уже подбирается по факту. Начать можно с 470 мкф и повышать, пока не станет хорошо.

Разделение питания

Если описанные выше способы не помогают – остаётся только одно: разделение питания. Отдельный малошумящий хороший источник на МК и сенсоры/модули, и отдельный – для силовой части, в том числе мотора. Иногда ради стабильности работы приходится вводить отдельный БП или отдельный аккумулятор для надёжности функционирования устройства.

Экранирование

В отдельных случаях критичными являются даже наводки от питающих проводов моторов, особенно при управлении ШИМ мощными моторами и управлении мощными шаговиками в станках. Такие наводки могут создавать сильные помехи для работающих рядом чувствительных электронных компонентов, на аналоговые цепи, наводить помехи на линии измерения АЦП и конечно же на радиосвязь. Защититься от таких помех можно при помощи экранирования силовых проводов: экранированные силовые провода не всегда удаётся купить, поэтому достаточно обмотать обычные провода фольгой и подключить экран на GND питания силовой части. Этот трюк часто используют RC моделисты, летающие по FPV.

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.

Самые простые схемы управления вращением двигателя постоянного тока

Релейная схема реверса

Для переключения направления вращения, плюсовой сигнал нужно подать всего лишь на катушку одного из реле.

Мостовая схема на биполярных транзисторах

Применены однотипные транзисторы с обратной проводимостью NPN— проводят от коллектора к эмиттеру, открываются плюсом. Сопротивление перехода обратных NPN транзисторов немного меньше, чем упрямых PNP, потому используют их, чтобы несколько увеличить КПД устройства.

Мостовая схема на полевых транзисторах

Применены полевые транзисторы с разной проводимостью канала. Регулировку можно сделать, заменив постоянные резисторы R3, R4 на переменные, подстроечные.

Мостовая схема на транзисторах,управляемая от микроконтроллера

Применены транзисторы разной проводимости. Диоды нужны для защиты PIC контроллера управления от зависания или сброса. Гасят всплески напряжения при коммутации обмоток электродвигателя. Микроконтроллер L293D.

Заводской сборки мостовая схема на транзисторах, управляемая от микроконтроллера

Автор: Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.

Источник

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.

Напоследок – защита при КЗ

Производители рекомендуют использовать специальные предохранители для твердотельных приборов:

• gR – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов(более быстродействующие , чем gS)
• gS – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов, при повышенной загрузке линии.
• aR – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов от короткого замыкания.

Такие предохранители стоят дорого (сравнимы со стоимостью самого твердотельного реле), поэтому в большинстве случаев можно использовать защитные автоматы класса В. Чем же они хороши и как они спасут наши твердотельные реле от выгорания при КЗ?

Напомню, в 99% везде встречаются автоматы класса С. Класс D ставят в качестве вводных рубильников и при больших пусковых токах (мощные двигатели, трансформаторы). А класс В – самый чувствительный, срабатывает раньше всех.

Кстати, гуру электрики и электропроводки, cs-cs.net, предлагает дома ставить автоматы только В класса. И некоторые производители – рекомендуют ставить В класс на электроплиты, водонагреватели – туда, где нет двигателей и пусковых токов.

Почему – поясню на графике.

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Подробно про выбор защитного автомата рассказано в другой статье.

Но мы вернёмся к нашему трехфазному твердотельному реле Fotek TSR-40AA-H на 40А, про которое я писал выше. Чтобы его гарантированно защитить от КЗ, надо обязательно поставить вот такой автомат:

Автомат с характеристикой В6 (обведено красным)

Он мгновенно сработает при токе 20…30 Ампер и спасет твердотелку. А от перегруза надо будет поставить мотор-автомат на ток 4-6,3 А. И это всё будет питать двигатель на 2,2 кВт, лучше меньше. Либо ТЭН, тогда мотор-автомат не нужен.

Пишите в комментариях, у кого какой опыт по применению!

Полезные файлы, возможно, написано информативнее, чем у меня:

• Твердотельные реле Фотек / Твердотельные реле Фотек. Руководство пользователя. Рассмотрена вся линейка Fotek, даны рекомендации по применению и схемы включения., pdf, 757.78 kB, скачан: 3677 раз./ • Твердотельные реле – устройство и принцип работы / Подробно изложено, как устроены и работают твердотельные реле, приведены схемы включения, и т. п. Автор, отзовись!, pdf, 414.19 kB, скачан: 4141 раз./

Твердотельная релейная схема с использованием симисторов и переключением через ноль

Твердотельное реле сети переменного тока или твердотельное реле — это устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети с помощью изолированных триггеров минимального напряжения постоянного тока без включения механических подвижных контактов.

В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле с питанием от сети или схему твердотельного реле с использованием симистора, биполярных транзисторов и оптопары с переходом через ноль.

Содержание

Преимущества твердотельных твердотельных реле по сравнению с механическими реле

Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.

Предлагаемая схема твердотельного реле может быть собрана дома и использована в местах, требующих действительно сложной обработки груза.

В статье описана схема твердотельного реле сети 220 В со встроенным детектором перехода через нуль.

Схема очень проста для понимания и сборки, но при этом обладает такими полезными функциями, как чистое переключение, отсутствие радиопомех и способность работать с нагрузками до 500 Вт. Мы многое узнали о реле и о том, как они работают.

Нам известно, что эти устройства используются для переключения тяжелых электрических нагрузок через внешнюю изолированную пару контактов в ответ на небольшой электрический импульс, полученный с выхода электронной схемы.

Обычно вход триггера находится вблизи напряжения катушки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, в то время как нагрузка и ток, переключаемый контактами реле, в основном находятся на уровне потенциалов сети переменного тока.

В основном реле полезны, потому что они способны переключать тяжелые соединения, подключенные к их контактам, не вызывая контакта опасного потенциала с уязвимой электронной схемой, через которую он переключается.

Однако преимущества сопровождаются несколькими критическими недостатками, которые нельзя игнорировать. Так как контакты связаны с механическими операциями, иногда они совершенно непригодны для сложных схем, требующих высокой точности, быстрого и эффективного переключения.

Механические реле также имеют плохую репутацию из-за создания радиочастотных помех и шума во время переключения, что также приводит к ухудшению состояния контактов со временем.

---

Для SSR на основе MOSFET см. этот пост

---

Использование SCR или триака для изготовления SSR

Считается, что симисторы и триаки являются хорошей заменой в тех случаях, когда вышеперечисленные реле оказываются неэффективными, однако они также могут вызывать проблемы с генерацией радиочастотных помех во время работы.

Кроме того, тиристоры и симисторы, интегрированные непосредственно в электронные схемы, требуют, чтобы линия заземления цепи была соединена с ее катодом, что означает, что секция цепи больше не изолирована от смертельного переменного напряжения устройства — серьезный недостаток с точки зрения безопасности. пользователю это интересно.

Однако симистор может быть очень эффективно реализован, если полностью позаботиться о вышеупомянутой паре недостатков. Таким образом, две вещи, которые должны быть устранены с симисторами, если они должны быть эффективно заменены на реле, — это радиочастотные помехи при переключении и попадание опасной сети в цепь.

Твердотельные реле разработаны в точном соответствии с вышеуказанными спецификациями, что устраняет интерференцию радиочастот, а также полностью отделяет две ступени друг от друга.

Коммерческие SSR могут быть очень дорогими и не подлежат обслуживанию, если что-то пойдет не так. Однако создание твердотельного реле полностью вами и использование его для требуемого приложения может быть именно тем, что «доктор прописал». Поскольку он может быть построен с использованием дискретных электронных компонентов, он становится полностью ремонтопригодным, модифицируемым и, кроме того, дает вам четкое представление о внутренних операциях системы.

Здесь мы рассмотрим изготовление простого твердотельного реле на 220 В.

Как это работает

Как обсуждалось в предыдущем разделе, в предлагаемой схеме твердотельного реле или твердотельного реле радиопомехи проверяются путем принудительного переключения симистора только вокруг нулевой отметки синусоидальной фазы переменного тока и использования Оптопара гарантирует, что вход находится вдали от сетевых потенциалов переменного тока, присутствующих в цепи симистора.

Попробуем понять, как работает схема:

Как показано на схеме, оптопара становится порталом между триггером и коммутационной схемой. Входной триггер применяется к светодиоду опто, который загорается и приводит в действие фототранзистор.
Напряжение от фототранзистора проходит через коллектор к эмиттеру и, наконец, достигает затвора симистора, приводя его в действие.

Описанная выше операция довольно обычная и обычно ассоциируется со срабатыванием всех симисторов и тринисторов. Однако этого может быть недостаточно для устранения радиочастотного шума.

Секция, состоящая из трех транзисторов и нескольких резисторов, специально введена с целью проверки генерации ВЧ, гарантируя, что симистор работает только вблизи нулевого порога синусоидального сигнала переменного тока.

Когда сеть переменного тока подается на цепь, выпрямленный постоянный ток становится доступным на коллекторе оптотранзистора, и он ведет себя так, как описано выше, однако напряжение на соединении резисторов, подключенных к базе T1, регулируется таким образом, чтобы проводит сразу после того, как сигнал переменного тока поднимается выше отметки 7 вольт. До тех пор, пока сигнал остается выше этого уровня, T1 остается включенным.

Это заземляет напряжение коллектора оптотранзистора, блокируя проводимость симистора, но в тот момент, когда напряжение достигает 7 вольт и приближается к нулю, транзисторы перестают проводить ток, позволяя симистору переключаться.

Процесс повторяется в течение отрицательного полупериода, когда T2, T3 проводят ток в ответ на напряжение выше минус 7 вольт, снова обеспечивая срабатывание симистора только тогда, когда фазовый потенциал приближается к нулю, что эффективно устраняет индукцию радиочастотных помех при пересечении нуля.

Схема цепи твердотельного реле на базе симистора

Перечень деталей

• R1 = 120 K,
• R2 = 680 K,
• R3 = 1 K,
  R
  5
  • R5 = 1 м,
  • R6 = 100 Ом 1 Вт,
  • C1 = 220 мкФ / 25 В,
  • C2 = 474 / 400 В Металлизированный полиэстер
  • C3 = 0,22 мкФ/400 В вольт, 1 Вт,
  • T1, T2 =BC547B,
  • T3 = BC557B,
  • TR1 = BT 36,
  • OP1 = MCT2E или аналогичный.

  Схема печатной платы

  Использование оптопары SCR 4N40

  Сегодня, с появлением современных оптопар, изготовление высококачественных твердотельных реле (ТТР) стало действительно простым делом. 4N40 является одним из таких устройств, в котором используется фототиристор для необходимого изолированного срабатывания нагрузки переменного тока.

  Эту оптопару можно легко настроить для создания высоконадежной и эффективной схемы твердотельного реле. Эта схема может использоваться для включения нагрузки 220 В через тщательно изолированный логический элемент управления 5 В, как показано ниже:

  Твердотельное реле с использованием ИС оптопары MOC3020 и триака

  ИС MOC3040 или MOC3041 аналогичны обычной оптрону, где типичный фототранзистор заменен фотосимистором (100 мА/400 В при 25°C). Главной особенностью этой ИС является то, что она практически позволяет использовать в схеме все формы управляемых кремнием выпрямителей (SCR) и симисторов, что обычно невозможно с оптронами на основе фототранзисторов. Определить тип симистора для изготовления твердотельного реле с управлением на 220 В можно в зависимости от типа нагрузки, на которую будет воздействовать реле.

  Учитывая, что нагрузка ТТР резистивная, симистор TIC 226D/400 В можно использовать удовлетворительно. В случае, если для нагрузки указана индуктивная нагрузка, может потребоваться симистор на 630 В, например, типа ТИК 226М. Помните, что рабочее напряжение конденсатора C1 должно соответствовать характеристикам используемого симистора.

  Входной резистор R1 можно определить в зависимости от уровня входного напряжения, В _в . Его значение можно оценить по следующей формуле:

  R1 = 1000 (V _в — 1.3)/I _oc .

  В этом уравнении V _в будет в вольтах, R1 в омах, а I _oc будет в мА, что указывает на ток через светодиод в оптопаре MOC.

  Если принять, что вход со стороны светодиода оптопары равен V _in = 12 В, а ток I _oc = 30 мА (что является стандартными характеристиками оптопары MOC 3040), рассчитанное значение R1 будет равно 356 Ом, и мы можем его округлить до практически допустимого значения 330 Ом.

  В MOC 3041 текущая спецификация Ioc светодиода составляет всего 15 мА, что означает, что на практике можно допустить значение предельного сопротивления R1 около 680 Ом. Максимальный ток, который может выдержать это твердотельное реле на 220 В, составляет примерно 8 ампер, для большей мощности вы можете соответствующим образом заменить симистор

  Изображение предоставлено: Farnel

  Автор Рави Сингх

  Опубликовано 21 мая 2022 г.

  Делиться Твитнуть Делиться Делиться Делиться Электронная почта

  Твердотельные реле

  обеспечивают более эффективное переключение для проектов автоматизации умного дома. Создайте свой собственный самодельный SSR, следуя этому руководству.

  Вы можете купить как механические, так и твердотельные релейные модули. Однако твердотельные реле новее и стоят немного дороже, чем традиционные модули релейных переключателей, которые вы, возможно, уже используете в своих интеллектуальных переключателях DIY или проектах домашней автоматизации.

  В этом руководстве мы создадим твердотельное реле всего из нескольких доступных компонентов. Вы можете использовать эти самодельные твердотельные реле в производственной среде, а также в проектах домашней автоматизации или интеллектуальных переключателей.

  В отличие от механических релейных переключателей твердотельные реле не имеют движущихся частей. Это похоже на сравнение механического жесткого диска и твердотельного накопителя, который намного быстрее и энергоэффективнее.

  Точно так же твердотельное реле (ТТР) работает быстрее и не потребляет энергии, когда оно не используется или выключено. Он работает или включается, когда триггерное напряжение обеспечивается подключенным MCU. Самое главное, твердотельное реле занимает меньшую площадь и не издает щелчков при срабатывании.

  Твердотельное реле также можно использовать для индуктивного переключения нагрузки. Тем не менее, вы должны добавить снабберную цепь к твердотельному реле, чтобы предотвратить повреждение симистора (триода для переменного тока). Это может не требоваться в некоторых TRIACS, таких как BTA16.

  Кроме того, изготовление твердотельного реле обходится дешевле, чем его покупка или изготовление модуля механического реле. Мы создали несколько и использовали их в производственной среде в течение последних нескольких месяцев. На сегодняшний день они работают более плавно и без проблем.

  Вы можете выбрать одноканальное, двухканальное или многоканальное твердотельное реле в зависимости от ваших требований. Для сборки одноканального твердотельного реле вам потребуются следующие компоненты:

  • 220 Ом ¼ ватт резистор
  • 1K ¼ ватт резистор
  • BT136 или аналогичный Triac
  • MOC3021 Optocoupler
  • Винт терминал
  • Двухсторонний мужская полоса Connecter
  • 475
  • . 0074 6-контактная база ИС (дополнительно)
  • Радиатор (дополнительно, но рекомендуется для управления более тяжелыми нагрузками)
  • Светодиод (дополнительно)
  • Паяльник и припой

  Вам также необходимо научиться паять, если вы Я никогда не делал этого раньше, для сборки твердотельного релейного модуля своими руками.

  Шаг 1. Припаяйте компоненты к печатной плате

  Возьмите печатную плату общего назначения и подключите все компоненты, как показано на следующей схеме.

  Так должно выглядеть после сборки и пайки необходимых компонентов на плате.

  Для проверки самодельного твердотельного реле вам понадобится несколько проводов и блок питания на 3,3В или 5В. Вы можете использовать любую батарею на 3,3 В или микроконтроллер, например NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno и т. д., для подачи триггерного напряжения, необходимого для тестирования переключателя твердотельного реле.

  Проверка твердотельного реле и его установка предполагают работу с источником питания переменного тока 110–240 В. Пожалуйста, продолжайте, только если вы знаете, что делаете. Это может быть смертельным, если не сделать это осторожно.

  1. Получите плату расширения и убедитесь, что она не подключена к розетке переменного тока.
  2. Приобретите устройство переменного тока, например вентилятор или лампочку.
  3. Возьмите два провода и подключите их к нагрузке переменного тока, например. вентилятор или лампочка.
  4. Подсоедините один из проводов, подключенных к нагрузке переменного тока, к винтовой клемме твердотельного реле (T1).
  5. Возьмите еще один провод и подключите один конец к винтовой клемме твердотельного реле (T2), а другой — к гнезду платы расширения. Это должно выглядеть так, как показано на следующей диаграмме. Убедитесь, что соединения надежны, чтобы избежать короткого замыкания.
  6. Теперь подключите две клеммы батареи 3,3 В или клеммы 3,3 В MCU и GND к входным контактам твердотельного реле, как показано на схеме. Если вы используете MCU, используйте провода DuPont. Также убедитесь, что полярность правильная, как показано на схеме.
  7. Подключите плату расширения к выключателю переменного тока и включите его.
  8. Нагрузка должна включиться. Если отключить питание 3,3 В от входных клемм твердотельного реле, нагрузка должна отключиться.
  Работа твердотельного реле

  Когда на твердотельное реле подается напряжение 3,3 В или триггерное напряжение, внутренний светодиод или ИК-светодиод в оптроне включается и начинает излучать свет на оптический датчик, подключенный к контактам 4 и 6.

  В результате сопротивление между контактами 4 и 6 становится низким, что приводит к срабатыванию симистора и подключенной нагрузке переменного тока. Оптопара помогает разделить высоковольтные и низковольтные цепи, защищая Arduino или микроконтроллер от любых помех или повреждений.

  Теперь вы можете подключить твердотельное реле к Arduino или другому микроконтроллеру. Вместо трех перемычек для механического реле вам нужны только две для твердотельного реле: одна для входного сигнала (3,3 В) и другая для земли (GND).

  В зависимости от нагрузки вы можете выбрать симисторы с более высокой нагрузкой, такие как BTA16, с радиатором для создания твердотельных реле для больших нагрузок (2000 Вт и более). Не забудьте использовать снабберную схему, если вы собираетесь использовать твердотельное реле для индуктивного переключения нагрузки, например, для двигателя или насоса.

  Вы можете использовать эти твердотельные релейные модули в своих проектах умного дома. Вы можете проектировать модули интеллектуальных переключателей на базе ESP12 со встроенным твердотельным реле, используя инструмент для создания эскизов электроники Fritzing. После разработки вы можете заказать печать печатной платы у поставщика услуг по прототипированию/производству печатных плат или просто продолжать использовать печатные платы общего назначения.

  Вы можете использовать это реле для создания интеллектуального выключателя освещения с датчиком движения или выключателя Wi-Fi и установить их дома или в офисе. Интеллектуальные устройства могут помочь вам в значительной степени сократить потери энергии, помимо того, что они удобны в использовании. Кроме того, вы также можете настроить сервер Home Assistant на Raspberry Pi, чтобы добавить автоматизации.

  Теперь, когда вы научились создавать твердотельные реле, вы можете заменить механические реле твердотельным реле для эффективного переключения и предотвращения щелчков. Имея меньшую площадь по сравнению с механическими реле, вы можете проектировать и создавать прототипы или интеллектуальные переключатели в гораздо меньших 3D-печатных корпусах для вашего проекта умного дома.

  Твердотельные реле — Реле

  Реле

  В последние десятилетия рынок промышленного контроля подвергался массовая революция, основанная на твердотельной электронике. Из-за их снижения стоимость, высокая надежность и огромные возможности, твердотельные устройства начали заменил многие устройства, работавшие на механических и электромеханических принципы.

  Как и во всем новом, так и в твердотельной электронике, необходимо иметь здравый смысл. использоваться при рассмотрении вопроса о его принятии. Просто потому, что твердотельное состояние является новым и имеет определенные преимущества, вы не можете считать, что это лучше для всех Приложения. Хотя можно сказать, что твердотельные устройства дадут превосходная производительность в некоторых приложениях, верно и то, что в других приложений электромеханическое устройство будет работать лучше.

  Делая выбор между полупроводниковыми и электромеханическими, необходимо сравнить электрические, механические, а иногда и финансовые характеристики каждого устройства с приложением, в котором он будет использоваться. В этой части раздела мы собираемся изучить возможности твердотельных реле по сравнению с электромеханические реле и объясните разницу между этими двумя устройствами.

  Сравнение электромеханических реле с твердотельными реле

  Хотя и электромеханические реле (EMR), и твердотельные реле (SSR) предназначены для обеспечения общей функции переключения, каждый из которых выполняет конечную результаты по-разному.

  В основном ЭМИ обеспечивает коммутацию за счет использования электромагнитных устройства и наборы контактов, в то время как SSR зависит от электронных устройств такие как кремниевые управляемые выпрямители (SCR), симисторы и полевые МОП-транзисторы для переключения без контактов. На рисунке ниже графически показан простой пример как ЭМИ, так и ТТР с входной цепью и цепью нагрузки.

  Простое сравнение ЭМИ и ТТР с входной цепью и цепью нагрузки.

  
  

  Типы твердотельных реле

  Есть в основном четыре твердотельных конструкции, которые преобладают рынок управления: прямое управление, трансформаторная изоляция, оптическая (светодиодная) изоляция и гибридные твердотельные реле. Потому что каждый предлагает похожие, но отчетливо различные рабочие характеристики, каждый будет обсуждаться.

  Прямое управление

  На рисунке ниже показана блок-схема в форме прямого управления или контакта. реле замыкающего типа для коммутации нагрузок переменного тока. В этом SSR набор внешних переключающие контакты, подключенные к тому же источнику переменного напряжения, что и нагрузка управляемый, используется в качестве цепи управления. Полупроводниковый триод переменного тока (симистор), или пара встречно-параллельных кремниевых управляемых выпрямителей (SCR) могут использоваться в качестве устройство переключения нагрузки.

  Твердотельное реле с симисторами может образовать реле прямого управления или замыкания контактов для переключения нагрузок переменного тока.

  Когда контакты переключателя замкнуты, симистор проводит и подает источник переменного тока напряжение на нагрузку. Размыкание внешних контактов выключает симистор и таким образом снимает напряжение источника переменного тока с нагрузки. Для защиты симистора от нежелательное включение из-за переходных скачков напряжения, защита от переходных процессов сеть включена.

  Когда требуется прямое управление нагрузкой постоянного тока, твердотельное реле используется конфигурация, показанная на рисунке ниже. В этой цепи постоянный ток силовой транзистор используется в качестве электронного коммутационного устройства. Как в цепи схема управления нагрузкой переменного тока (рисунок выше), контакты внешнего переключателя используются для управления включением и выключением силового транзистора. В качестве альтернативы, вместо внешнего источника может использоваться второй источник напряжения. контакты для управления работой силового транзистора. Следует отметить что при использовании внешних контактов для управления работой ТТР, на контактах внешнего управления появляется напряжение источника. Следовательно, они должны быть соответствующим образом защищены для обеспечения безопасности пользователя.

  Твердотельное реле с питанием постоянного тока транзисторы образуют реле прямого управления или замыкания контактов для переключения нагрузок постоянного тока.

  
  

  Твердотельное реле с оптической изоляцией

  Оптически изолированное твердотельное реле является эквивалентом стандарта SPST. реле. Изоляция обеспечивается оптически за счет использования светоизлучающего диод (LED) и фотодетектор, показанные на рисунке ниже. Светодиод принимает напряжение управления реле и через светодиод преобразует эту мощность в свет энергия. Этот свет улавливается фотодетектором, который контролирует схема запуска затвора симистора (или полевого МОП-транзистора). При указанном управляющем напряжении достигается из-за достаточной световой энергии, передаваемой в фотодетектор, срабатывает цепь затвора. Снятие или уменьшение контроля напряжение снижает светоотдачу и перестает запускать цепь. Напряжение постоянного тока для работы светодиода может быть определенное напряжение, скажем, 5 В постоянного тока, или может попадают в диапазон обычно от 3 до 32 вольт. Характеристики светодиода позволяют разработать схему управления, которая допускает широкий диапазон входных напряжений.

  Работа оптически (светодиодного) изолированного твердотельного реле.

  Изоляция входа от выхода для этого типа реле может достигать 10 миллиардов Ом. Напряжение пробоя обычно составляет 1500 В RMS 50/60 Гц. Эта изоляция может предоставляться только до определенного момента, который определяется рейтингами используемых компонентов. Эти рейтинги можно найти в технических паспортах. большинства производителей. Как только эти рейтинги превышены, переходные процессы могут быть введены в цепи управления.

  Исходя из 10-процентного снижения светоотдачи, ожидаемая продолжительность жизни срок службы оптопары превышает 50 000 часов. Срабатывает за микросекунды, не подвержен ударам или вибрации, не имеет отскока и может управляться напрямую через вентили MOS или TTL.

  Состояние включения/выключения фотодетектора управляет состоянием логики, которая разрешает стробирование выходного симистора. Оптически связанные конструкции обычно особенность включения симистора при нулевом напряжении. Это означает, что независимо от при подаче входного управляющего напряжения симистор не включается до тех пор, пока напряжение источника порядка 15В. Это снижает электромагнитное помехи при включении менее одной сотой от ЭМИ и примерно в пять раз меньше, чем у SSR без включения нулевого напряжения.

  После первоначального включения последующие включения полупериода для ТТР требуют От 5 до 10 В на симисторе, в зависимости от коммутируемой нагрузки. Обычно для правильной работы ответвителя требуется от 5 до 15 мА. Токи свыше 20-25 мА могут привести к порче светодиода. соединения, особенно при повышенных температурах.

  Изоляция трансформатора

  Во многих приложениях желательно или необходимо обеспечить электрическую изоляция цепи управления от цепи нагрузки. Изоляция особенно необходимо, когда схема управления сопряжена с низкоуровневая логика из-за ее восприимчивости к переходным импульсам.

  Одним из способов достижения электрической изоляции является использование трансформатора, т.к. проиллюстрировано на рисунке ниже. В этой схеме управляющее напряжение постоянного тока используется для активации реле. Управляющее напряжение преобразуется в Сигнал переменного тока схемой твердотельного генератора, выход которого обеспечивает первичный ток трансформатора. Диапазон частот генератора от от 50 кГц до 500 кГц. Выход трансформатора управляет запуском затвора симистора. схема. Таким образом, магнитная связь трансформатора служит для изоляции источник управляющего напряжения от цепи нагрузки. Преимущество трансформатора связь заключается в том, что она позволяет использовать самые разные уровни управляющего напряжения постоянного тока. использоваться. Еще одним преимуществом является очень низкий ток управления, необходимый для активировать нагрузку.

  Работа твердотельного реле с трансформаторной развязкой.

  Сопротивление изоляции входа-выхода и напряжение пробоя такие же, как у оптоизолятора; однако производительность трансформаторного соединителя не ухудшаться заметно в течение срока службы реле. Кроме того, трансформатор связанное SSR имеет меньше общих компонентов, чем оптоизолированное SSR, и менее чувствительны к температуре. Однако у него нет включения при нулевом напряжении. особенность. ТТР с трансформаторной связью действительно излучает электромагнитное излучение. помехи (EMI) от цепи генератора, но они очень минимальны и обычно не проблема. ЭМП от включения и выключения симистора каждый раз последовательный полупериод может производить электромагнитные помехи более высокого уровня, чем у генератора.

  Устойчивость к переходным процессам ТТР с трансформаторной связью несколько меньше. чем у SSR с оптической связью.

  Гибридные твердотельные реле

  Другой популярной формой SSR является гибридное твердотельное реле. Хотя и не «настоящее» твердотельное реле, поскольку оно включает в себя механический компонент (герконовое реле), по существу он работает как твердотельное устройство.

  Использование герконового реле приводит к некоторым компромиссам в производительности, например более медленная скорость переключения, меньшая устойчивость к ударам и вибрации, а также срок службы из-за его механических контактов во входной или управляющей ступени. Гибрид, однако, совместим с определенной логикой TTL, когда достаточный выход ток имеется. Хотя для этого требуются более высокие значения управляющего тока, чем настоящий SSR, в дополнение к более длительному времени включения, этот гибрид способен выдерживать более высокие переходные входные напряжения. Последнее незначительное ограничение заключается в том, что гибрид более уязвим к ударам и вибрации, потому что он включает в себя механическую составляющую.

  На рисунке ниже показано типичное гибридное твердотельное реле, включающее герконовое реле в цепи управления. Здесь управляющее напряжение постоянного тока используется для подайте питание на катушку, которая сближает контакты герконового реле. Это закрывает цепь управления, которая, в свою очередь, запускает симисторный контроллер. Электрический изоляция в этой цепи обеспечивается магнитной связью между катушка герконового реле и контакты герконового реле.

  Работа гибридного твердотельного реле, соединенного с герконовым реле.

  Когда герконовое реле используется в качестве управляющей части гибридного твердотельного реле, обычно он работает при низких значениях напряжения и тока, чтобы обеспечить относительно долгий срок службы цепи управления. При индуктивной нагрузке, обычно это сторона высокого напряжения электромеханического реле, которая портиться в первую очередь. Гибридное твердотельное реле может решить эту проблему за счет использование симисторного контроллера нагрузки для обеспечения длительного срока службы. Гибрид второго типа. твердотельное реле использует схему управления твердотельным устройством для подачи питания только катушка геркона, контакты которой переключают цепь нагрузки. По сути, эта гибридная форма представляет собой обычное электромеханическое реле с схема твердотельного драйвера. Как таковой, он подвержен многим из тех же недостатки по сравнению с обычными электромеханическими реле.

  Примеры

  VO14642 Реле MOSFET SPST-NO

  Характеристики

  Корпус DIP-6
  Сопротивление в открытом состоянии 0,25 Ом
  Ток нагрузки 2 А пост.