220 V: n SSD-piiri (Triac ja OptoCoupler)

Verkkovirran puolijohderele tai SSR on laite, jota käytetään vaihtamaan raskaita vaihtovirtakuormia verkkotasolla eristettyjen minimaalisten tasajännitekäynnistimien kautta ilman mekaanisia liikkuvia koskettimia.

Tässä viestissä opimme rakentamaan yksinkertaisen kiinteän tilan releen tai SSR-piirin käyttämällä Triacia, BJT: itä, nollaristikkäistä optoyhdistintä.

Kiinteän tilan SSR: n etu mekaanisiin releisiin nähden

Mekaaniset releet voivat olla melko tehottomia sovelluksissa, jotka edellyttävät erittäin sujuvaa, erittäin nopeaa ja puhdasta kytkentää.

Ehdotettu SSR-piiri voidaan rakentaa kotona ja käyttää paikoissa, jotka vaativat todella hienostunutta kuormankäsittelyä.

Puolijohdekytkentäpiiri, jossa on sisäänrakennettu nollarajatunnistin, on kuvattu tässä artikkelissa.

Piiri on erittäin helppo ymmärtää ja rakentaa, mutta tarjoaa hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten puhdas kytkentä, vapaa radiotaajuushäiriöistä ja pystyy käsittelemään jopa 500 watin kuormia.Olemme oppineet paljon releistä ja niiden toiminnasta.

Tiedämme, että näitä laitteita käytetään raskaiden sähkökuormien kytkemiseen ulkoisen eristetyn kosketusparin kautta vasteena pienelle sähköpulssille, joka vastaanotetaan elektronisen piirilähdön kautta.

Normaalisti liipaisutulo on relekelan jännitteen läheisyydessä, joka voi olla 6, 12 tai 24 V DC, kun taas relekoskettimien kytkemä kuormitus ja virta ovat enimmäkseen verkkovirran potentiaalin tasolla.

Periaatteessa releet ovat hyödyllisiä, koska ne kykenevät vaihtamaan raskaita kontakteihinsa kytkemättä vaarallisia potentiaalia kosketuksiin haavoittuvan elektronisen piirin kanssa, jonka kautta sitä kytketään.

Etuihin liittyy kuitenkin muutama kriittinen haitta, joita ei voida sivuuttaa. Koska koskettimiin liittyy mekaanisia toimintoja, ne ovat joskus melko soveltumattomia kehittyneisiin piireihin, jotka edellyttävät erittäin tarkkaa, nopeaa ja tehokasta kytkentää.

Mekaanisilla releillä on myös huono maine tuottaa radiotaajuushäiriöitä ja kohinaa kytkennän aikana, mikä johtaa myös sen koskettimien heikkenemiseen ajan myötä.

Ole hyvä ja hanki MOSFET-pohjainen SSR viittaa tähän viestiin

SCR ot Triacin käyttäminen SSR: n tekemiseen

Triakkien ja SCR: ien uskotaan olevan hyviä korvaavia paikoissa, joissa yllä olevat releet osoittautuvat tehottomiksi, mutta myös niihin voi liittyä radiotaajuushäiriöiden muodostumisen ongelmia käytön aikana.

Myös SCR: t ja triakit, kun ne on integroitu suoraan elektronisiin piireihin, vaativat piirin maajohdon kytkemisen katodiinsa, mikä tarkoittaa, että piiriosa ei ole enää eristetty laitteen tappavista vaihtojännitteistä - vakava haittapuoli laitteen turvallisuudessa käyttäjä on huolissaan.

Triac voidaan kuitenkin toteuttaa erittäin tehokkaasti, jos yllä mainitut parit haitoista hoidetaan kokonaan. Siksi kaksi asiaa, jotka on poistettava triakoilla, jotta ne voidaan korvata tehokkaasti releille, ovat radiotaajuushäiriöt vaihdon aikana ja vaarallisten verkkojen pääsy piiriin.

Puolijohdereleet on suunniteltu täsmälleen yllä olevien spesifikaatioiden mukaisesti, mikä eliminoi radiotaajuuspäätelmät ja pitää myös kaksi vaihetta täysin erillään muista.

Kaupalliset SSR: t voivat olla erittäin kalliita eivätkä ole huollettavissa, jos jotain menee pieleen. Kuitenkin 'kiinteän tilan releen tekeminen itse' ja sen käyttäminen vaadittuun sovellukseen voi olla juuri sitä, mitä 'lääkäri oli määrännyt'. Koska se voidaan rakentaa erillisillä elektronisilla komponenteilla, se on täysin korjattavissa, muokattavissa ja lisäksi se antaa sinulle selkeän kuvan järjestelmän sisäisestä toiminnasta.

Tässä tutkitaan yksinkertaisen kiinteän tilan releen valmistamista.

Kuinka se toimii

Kuten edellisessä osassa todettiin, ehdotetussa SSR- tai puolijohderelepiirin suunnittelussa RF-häiriöt tarkistetaan pakottamalla triac kytkeytymään vain AC-sinivaiheen nollamerkin ympärille ja opto-kytkimen käyttö varmistaa, että tulo on pidetään kaukana triac-piirin läsnä olevista vaihtovirtapotentiaaleista.

Yritetään ymmärtää, miten piiri toimii:

Kuten kaaviosta käy ilmi, optokytkimestä tulee portaali liipaisimen ja kytkentäpiirin välillä. Tuloliipaisin kohdistetaan opto-LEDiin, joka valaisee ja saa valotransistorin johtamaan.
Valotransistorin jännite kulkee kollektorin läpi säteilijään ja saavuttaa lopuksi triacin portin sitä käytettäessä.

Yllä oleva toiminta on melko tavallinen ja liittyy yleisesti kaikkien triakkien ja SCR: ien laukaisuun. Tämä ei kuitenkaan välttämättä riitä saamaan radiotaajuista kohinaa eliminoimaan.

Kolme transistoria ja joitain vastuksia käsittävä osa otetaan erityisesti käyttöön radiotaajuuden muodostumisen tarkistamiseksi varmistamalla, että triac johtaa vain AC-siniaaltomuodon nollakynnysten läheisyydessä.

Kun verkkovirta kytketään piiriin, tasasuuntainen tasavirta tulee saataville opto-transistorin kollektorissa ja se toimii kuten edellä on selitetty, mutta T1-alustaan ​​kytkettyjen vastusten liitoskohdan jännite on kuitenkin säädetty niin, että se johtaa välittömästi kun AC-aaltomuoto on noussut 7 voltin merkin yläpuolelle. Niin kauan aaltomuoto pysyy tämän tason yläpuolella, jolloin T1 on kytketty päälle.

Tämä perustaa opto-transistorin kollektorijännitteen, joka estää triakin johtamisen, mutta sillä hetkellä, kun jännite saavuttaa 7 volttia ja lähestyy nollaa, transistorit lakkaavat johtamasta, jolloin triac voi vaihtaa.

Prosessi toistetaan negatiivisen puolijakson aikana, kun T2, T3 suorittaa vastauksena yli miinus 7 voltin jännitteisiin, mikä taas antaa sinulle, että triac syttyy vasta, kun vaihepotentiaali lähestyy nollaa, eliminoiden tehokkaasti nollan ylittävien RF-häiriöiden induktion.

Kiinteän tilan SSR-piirin piirikaavio

Osaluettelo ehdotetulle kiinteän tilan relepiirille

• R1 = 120 K,
• R2 = 680K,
• R3 = 1 K,
• R4 = 330 K,
• R5 = 1 M,
• R6 = 100 ohmia 1 W,
• C1 = 220 uF / 25 V,
• C2 = 474/400 V metalloitu polyesteri
• C3 = 0,22 uF / 400 V PPC
• Z1 = 30 volttia, 1 W,
• T1, T2 = BC547B,
• T3 = BC557B,
• TR1 = BT 36,
• OP1 = MCT2E tai vastaava.

PCB-asettelu

SCR Opto-Coupler 4N40: n käyttö

Korkealaatuisen puolijohdereleen (SSR) valmistamisesta on tullut todella helppoa nykyaikaisten opto-liittimien myötä. 4N40 on yksi näistä laitteista, joka käyttää valokuva-SCR: ää vaadittuun eristettyyn AC-kuormituksen laukaisuun.

Tämä opto-liitin voidaan yksinkertaisesti konfiguroida luomaan erittäin luotettava ja tehokas SSR-piiri. Tätä virtapiiriä voidaan käyttää 220 V: n kuormituksen laukaisemiseen täysin eristetyn 5 V: n loogisen ohjauksen avulla, kuten alla on esitetty:

Kuva: Farnel