Rơ le trạng thái rắn nguồn AC hoặc SSR là một thiết bị được sử dụng để chuyển đổi tải AC nặng ở mức nguồn điện, thông qua các bộ kích hoạt điện áp DC tối thiểu được cách ly mà không cần kết hợp các tiếp điểm chuyển động cơ học.

Trong bài đăng này, chúng ta học cách xây dựng một rơle trạng thái rắn đơn giản hoặc một mạch SSR bằng cách sử dụng Triac, BJT, một bộ ghép quang không giao nhau.

Lợi thế của SSR trạng thái rắn so với rơ le cơ học

Loại rơ le cơ học có thể khá kém hiệu quả trong các ứng dụng yêu cầu chuyển mạch rất trơn tru, rất nhanh chóng và sạch sẽ.

Mạch đề xuất của SSR có thể được xây dựng tại nhà và được sử dụng ở những nơi yêu cầu xử lý tải thực sự phức tạp.

Một mạch rơle trạng thái rắn với bộ dò vạch không tích hợp được mô tả trong bài viết này.

Mạch rất dễ hiểu và dễ xây dựng nhưng cung cấp các tính năng hữu ích như chuyển mạch sạch, không bị nhiễu sóng RF và có thể xử lý tải lên đến 500 watt. Chúng tôi đã học được rất nhiều về rơ le và cách chúng hoạt động.

Chúng ta biết rằng các thiết bị này được sử dụng để chuyển tải điện nặng thông qua cặp tiếp điểm cách ly bên ngoài, phản ứng với một xung điện nhỏ nhận được từ đầu ra mạch điện tử.

“trong một động cơ cổ góp ”

Thông thường, đầu vào kích hoạt nằm trong vùng lân cận của điện áp cuộn dây rơ le, có thể là 6, 12 hoặc 24 V DC, trong khi tải và dòng điện được chuyển mạch bởi các tiếp điểm rơ le hầu hết ở mức điện thế nguồn AC.

Về cơ bản, các rơ le rất hữu ích vì chúng có thể chuyển đổi được kết nối nặng với các tiếp điểm của chúng mà không gây ra các điện thế nguy hiểm khi tiếp xúc với mạch điện tử dễ bị tổn thương mà nó đang được chuyển đổi.

Tuy nhiên những ưu điểm đi kèm với một vài nhược điểm quan trọng không thể bỏ qua. Vì các tiếp điểm liên quan đến các hoạt động cơ học, đôi khi khá không phù hợp với các mạch phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao, chuyển đổi nhanh chóng và hiệu quả.

Rơ le cơ học cũng có tiếng xấu là tạo ra nhiễu RF và tiếng ồn trong quá trình chuyển mạch, điều này cũng dẫn đến việc tiếp điểm của nó bị suy giảm theo thời gian.

Đối với SSR dựa trên MOSFET, vui lòng tham khảo bài đăng này

Sử dụng SCR ot Triac để tạo SSR

Triac và SCR được cho là những sự thay thế tốt ở những nơi mà các rơ le ở trên tỏ ra không hiệu quả, tuy nhiên, những rơ le này cũng có thể liên quan đến các vấn đề tạo nhiễu RF trong khi hoạt động.

Ngoài ra, SCR và Triac khi được tích hợp trực tiếp vào mạch điện tử yêu cầu đường dây nối đất của mạch phải được kết nối với cực âm của nó, có nghĩa là phần mạch bây giờ không còn cách ly với điện áp AC gây chết từ thiết bị - một nhược điểm nghiêm trọng về độ an toàn đối với người dùng quan tâm.

“Ghép kênh trong mạng là gì ”

Tuy nhiên, một triac có thể được triển khai rất hiệu quả nếu các nhược điểm đã thảo luận ở trên được giải quyết triệt để. Do đó, hai thứ phải được loại bỏ với triac, nếu chúng được thay thế hiệu quả cho các rơ le là, nhiễu RF khi chuyển đổi và sự xâm nhập của nguồn điện nguy hiểm vào mạch.

Rơle trạng thái rắn được thiết kế chính xác với các thông số kỹ thuật ở trên, giúp loại bỏ suy luận RF và cũng giữ cho hai giai đoạn hoàn toàn cách biệt với exh khác.

SSR thương mại có thể rất tốn kém và không thể sử dụng được nếu có vấn đề gì xảy ra. Tuy nhiên, việc tạo ra một rơ le trạng thái rắn do bạn thực hiện và sử dụng nó cho ứng dụng cần thiết có thể chỉ là những gì “bác sĩ đã yêu cầu”. Vì nó có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các thành phần điện tử rời rạc nên hoàn toàn có thể sửa chữa, thay đổi được và hơn thế nữa, nó cung cấp cho bạn một ý tưởng rõ ràng về các hoạt động bên trong của hệ thống.

Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu việc chế tạo một rơle trạng thái rắn đơn giản.

Làm thế nào nó hoạt động

Như đã thảo luận trong phần trên, trong thiết kế mạch chuyển tiếp trạng thái rắn hoặc SSR được đề xuất, nhiễu RF được kiểm tra bằng cách buộc triac chỉ chuyển đổi xung quanh điểm 0 của pha sin AC và việc sử dụng bộ ghép quang đảm bảo rằng đầu vào là tránh xa điện thế nguồn xoay chiều có trong mạch triac.

Hãy cố gắng hiểu cách hoạt động của mạch:

Như trong sơ đồ, bộ ghép quang trở thành cổng kết nối giữa bộ kích hoạt và mạch chuyển mạch. Bộ kích hoạt đầu vào được áp dụng cho đèn LED của opto chiếu sáng và làm cho bóng bán dẫn quang dẫn.
Điện áp từ bóng bán dẫn quang đi qua bộ thu đến bộ phát và cuối cùng đến cổng triac để vận hành nó.

Thao tác trên khá bình thường và thường được kết hợp với kích hoạt của tất cả các Triac và SCR. Tuy nhiên, điều này có thể không đủ để loại bỏ nhiễu RF.

Phần bao gồm ba bóng bán dẫn và một số điện trở được giới thiệu đặc biệt với mục đích kiểm tra sự tạo ra RF, bằng cách đảm bảo rằng triac chỉ dẫn trong vùng lân cận của các ngưỡng 0 của dạng sóng hình sin AC.

Khi nguồn điện xoay chiều được áp dụng cho mạch, một điện một chiều được chỉnh lưu sẽ có sẵn tại bộ thu của bóng bán dẫn quang và nó dẫn điện như giải thích ở trên, tuy nhiên điện áp tại điểm giao nhau của các điện trở được nối với đế T1 được điều chỉnh để nó dẫn điện ngay lập tức. sau khi dạng sóng AC tăng trên vạch 7 vôn. Trong thời gian dài, dạng sóng vẫn ở trên mức này sẽ giữ cho T1 được BẬT.

Điều này dựa trên điện áp bộ thu của bóng bán dẫn quang, ngăn triac dẫn điện, nhưng thời điểm điện áp đạt đến 7 vôn và gần bằng không, các bóng bán dẫn ngừng dẫn điện cho phép triac chuyển đổi.

Quá trình được lặp lại trong nửa chu kỳ âm khi T2, T3 dẫn phản ứng với điện áp trên trừ 7 vôn một lần nữa làm tắt tiếng rằng triac chỉ kích hoạt khi điện thế pha gần bằng không, loại bỏ hiệu quả cảm ứng của giao thoa RF qua 0.

Sơ đồ mạch của mạch SSR trạng thái rắn

Danh sách bộ phận cho mạch rơ le trạng thái rắn được đề xuất

R1 = 120 K,
R2 = 680K,
R3 = 1 K,
R4 = 330 K,
R5 = 1 M,
R6 = 100 Ohms 1 W,
C1 = 220 uF / 25 V,
C2 = 474/400 V Polyester kim loại hóa
C3 = 0,22uF / 400V PPC
Z1 = 30 vôn, 1 W,
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E hoặc tương tự.

Bố cục PCB

Sử dụng SCR Opto-Coupler 4N40

Ngày nay với sự ra đời của các bộ ghép quang hiện đại, việc chế tạo một rơle trạng thái rắn (SSR) cấp cao đã thực sự trở nên dễ dàng. 4N40 là một trong những thiết bị này sử dụng SCR hình ảnh để kích hoạt cách ly được yêu cầu của tải AC.

“bộ lọc thông cao tần số cắt ”

Bộ ghép quang này có thể được cấu hình đơn giản để tạo ra một mạch SSR hiệu quả và đáng tin cậy cao. Mạch này có thể được sử dụng để kích hoạt tải 220V thông qua điều khiển logic 5V được cách ly hoàn toàn, như hình dưới đây: