Твердотельное реле постоянного тока своими руками

В каких случаях лучше использовать твердотельные реле:

1) Когда уровень шума включения и выключения обычных электромеханических реле и контакторов неприемлем для пользователя.

2) Когда обычное реле приходится менять несколько раз в год из-за “залипания” (свариваются контакты).

3) Когда требуется часто включать и выключать индуктивные нагрузки (электродвигатели, импульсные блоки питания). Например блоки питания некоторых светодиодных ламп, при включении способны “запросить” более 30А (!!!) хоть и на несколько микросекунд. Этого достаточно, чтобы ЭМ реле вышло из строя.

Для того чтобы устранить лишние звуки и значительно увеличить срок службы реле я собрал информацию и создал 2 модификации интерфейсных и промежуточных твердотельных реле на 6 и 12 выходов.

Схема включения симистора BT139, BTA140 с драйвером MOC3063, MOC3042.

В datasheet на драйверы MOC указаны номиналы в непривычной для многих манере:
R1=330Ком
R2=39Ком

Обычно считалось так: если после цифр нет уточнений – значит номинал указан в Омах. В связи с таким недопониманием у многих возникали проблемы с выходом из строя симистора.

Однако во время экспериментов, даже при “килоомных” значениях “триаки” продолжали выгорать.

В результате, самым устойчивым включением оказалась схема без обвязки вообще:

R1* выбирается в зависимости от управляющего напряжения:

Напряжение Led детектора 3V, ток фиксации 10ma (у меня стоит MOC3042) для уверенной работы выберем значение 12mA. Управляющее напряжение 12V.
В моем случае подходит резистор R1=750 (Ом).

Здесь вы можете рассчитать для ваших параметров.

Реализация твердотельного реле

Версия с 6 выходами получилась такая:

Используемые симисторы: BT139-600E.

Также на плате я подготовил интерфейс  для подключения вентиляторов охлаждения и цифровых датчиков температуры DS18B20.

Тестирование шестиканального твердотельного реле на симисторах

Подготовил стенд для тестирования:

Условия теста: Нагрузка: 9м² теплого пола – 1620Вт. Охлаждение: пассивное. Плата находится в корпусе, крышка корпуса открыта. Температура окружающего воздуха 26°C. Используемые симисторы: BT139-600E. Были включены 3 выхода из шести (по 1 на каждый радиатор).

Тест длился 12 часов. Температура достигла 78°C уже через пару минут и оставалась на этом уровне все время теста.

Следующие тесты на пропадание фазы (50-150мС), пропадание управляющего сигнала (50-150мС). прошли успешно.

Для подключения более мощных нагрузок или использования в закрытом распределительном щите рекомендуется установка вентиляторов охлаждения на корпусе устройства либо (лучший вариант) на самом распределительном щите (металлический вентилятор). И в первом и во втором случае важно обеспечить свободный приток и отвод воздуха.

Если использовать устройство для включения нагрузок до 500Вт, то можно нагружать все выходы одновременно.

Вы можете скачать файл платы здесь и изготовить твердотельное реле своими руками.

Думаю материал оказался полезным. Всем читателям желаю успеха!

Оставляйте свои комментарии!

Скачать печатную плату в формате LAYOUT

Поделиться схемой с друзьями:

Содержание

Оптореле

В последние годы на смену обычным электромагнитным реле приходят опто-электронные твердотельные (оптореле). Они представляют собой сильноточные ключи с гальванической развязкой между входами управления и нагрузкой и предназначены для коммутации потребителя в цепях переменного и
постоянного токов.
Преимущества оптореле очевидны.

Твердотельное реле своими руками

Это малый ток управления, отсутствие электромагнитных помех при коммутации потребителя, высокое напряжение изоляции, широкий диапазон рабочих температур. Кроме того, небольшие габариты и большая надежность (наработка на отказ) делают их очень удобными в различных применениях.
Технические характеристики оптореле
Управляющее напряжение, В, 5…

15
Управляющий ток, мА, 10
Нагрузка, не более, А, 16
Напряжение коммутации, В, 220
Семистор VS1 BT 139-600 необходимо установить на радиатор.
Применяя оптореле вы увеличиваете надежность и срок службы устройств.

Все права защищены.

© 2017

Что такое полупроводниковое реле?

Устройство и параметры полупроводниковых реле

Радиоэлектроника развивается быстрыми темпами и тем, что использовалось в последнее время, теперь это, кажется, остатки далекого прошлого. Электромеханическое реле все еще активно используется, но его заменяет совершенно новое электронное устройство — полупроводниковое реле.

В технической литературе на английском языке жесткая реле (TTR), имеет сокращенный тег SSR (зловонный Tate Relays).

Реле твердотельного реле служит для управления силовыми цепями с помощью схемы управления низким напряжением.

Силовые переключатели используются на твердотельных структурах с использованием прочных клавиш, выполненных в виде транзисторов, тиристоров или трюков.

На самом деле полупроводниковое реле аналогично всем известным электромеханическим, но изготовленным с использованием полупроводниковых технологий.

Такие реле, в зависимости от типа, могут работать в цепях переменного и постоянного тока.

Принцип работы полупроводникового реле.

Реле твердого состояния работает следующим образом: на светодиоде отображается управляющий сигнал.

Оптическое излучение вызывает появление ЭМП на фотодетекторе (фотодиоде). Это напряжение подается на схему управления, которая генерирует сигнал для управления выходным ключом.

Таким образом, вся работа полупроводникового реле выполняется в несколько этапов, разделенных друг на друга:

  • Входная цепь (передающий диод).

  • Оптическая изоляция.

  • Фотодиоды с управляющим триггером (схема управления).

  • Цепь коммутации (триак).

  • Схема защиты выходного ключа (варистор и т. Д.).

В зависимости от цели и параметров полупроводникового реле у него может быть другое устройство.

Как мы уже упоминали, мощность в качестве ключевого элемента, который переключает ток нагрузки, может быть использована triak, это транзистор MIS, это тиристор, диод, биполярный транзистор или IGBT-транзистор. Благодаря этому, сильное состояние реле можно найти в продажах для каждой задачи.

Основными параметрами полупроводникового реле являются лишь некоторые:

  • Напряжение коммутации Umax;

  • Imax Switching;

  • Управляющий сигнал;

  • Скорость переключения.

Качественные различия между полупроводниковыми реле и электромеханическими реле.

Почему полупроводниковые реле полупроводников все чаще занимают «классический» электромеханический?

Как известно, электромеханические реле имеют много недостатков: длительное время работы, зажигание контактов (следовательно, низкая надежность), контактное отклонение, искрение (вызывая нарушение работы оборудования).

По сравнению с электромагнитными реле твердотельные реле имеют много неоспоримых преимуществ:

  • Допускается не менее одного миллиарда операций переключения, что в тысячу раз больше, чем обычные электромеханические.

  • Совместимость с логическими уровнями чипа.

    Это означает, что SSR может напрямую контролироваться выходом микросхем.

  • Отсутствие контактов и, следовательно, отскок.

  • Тихая работа, вибростойкость, высокая скорость.

  • Очень низкая потребляемая мощность.

Следует отметить, что полупроводниковые реле очень чувствительны к избытку как напряжения, так и тока.

Поэтому при выборе солидного реле нам всегда нужно как минимум 20% акций. Есть два важных момента, на которые нужно обратить внимание. Эти устройства сильно боятся перегрева и во время работы полупроводниковая структура становится очень горячей, поэтому необходим радиатор.

Очень важно, чтобы варистор переключился на печатную плату, чтобы защитить от импульсных излучений.

Низковольтные полупроводниковые реле.

Существует целая серия твердых реле, предназначенных для работы с малыми токами и напряжениями.

Они называются телекоммуникационными реле или MER (MICROЕlectronic RСелайя). Они обычно предназначены для переключения малой мощности.

Маломощные твердотельные реле имеют очень малую и также проверенную работу в многофункциональных телефонах, тестовых устройствах, модемах, системах охранной сигнализации пожарной сигнализации и системах пожарной сигнализации.

Поскольку они работают в слаботочных системах, их внутренняя схема довольно упрощена для снижения цены.

Особенно подходит их использование в системах пожарной сигнализации или несанкционированное вторжение. Эти системы требуют очень высокого уровня надежности, которые не всегда могут обеспечить электромагнитные сигналы. Подумайте о строительстве малотонначного реле CPC1035.

Как показано на рисунке, это реле является полным устройством.

Его состав является высокоэффективным излучением инфракрасных диодов AsGaAl. Это контрольная цепочка (контроль). Загрузка (нагрузка) перемещает двойной транзисторный МОП-транзистор. Благодаря двойному транзистору MOSFET реле позволяет переключение переменного тока. Как только инфракрасный диод заряжается, он начинается с излучения. Радиация принимает фотодиодную матрицу, в которой создается фотоэдс. Кроме того, напряжение (фотоэдс), полученное из фотоматрицы, подается в схему управления.

Это управляет ключом от транзисторов на земле. Поток потока начинается.

Простое полупроводниковое реле своими руками

Как мы видим, полупроводниковая технология является основой для любого полупроводникового реле.

Основные параметры CPC1035:

  • Напряжение переключения (напряжение блокировки) — 0 … 350 В;

  • Максимальная токовая нагрузка (ток нагрузки) составляет 100 мА;

  • Макс. Сопротивление по сопротивлению — 35 Ом;

  • Размер управляющего тока 2 … 50 мА (постоянный ток управления).

Такие низкоэнергетические и миниатюрные реле активно используются в датчиках безопасности.

Здесь, например, реле COSMO тип CPC1008 на панели датчика движения "Фотон-Ш", Он подключен к петле безопасности приемных и контрольных устройств (например, PPKOP "гранит") или к линии, которая подключена к центральной станции управления (CMS).

Серия твердотельных реле CPC10xx также в датчике безопасности "Астра-621",

Это многофункциональный датчик. Он контролирует движение в защищенном пространстве из-за пироэлектрического датчика и управление прерыванием окон из-за чувствительного микрофона. На печатной плате имеется два полупроводниковых реле CPC1016N.

Один срабатывает, когда движение обнаружено в области защиты, а другое срабатывает, когда окна прерываются.

Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что полупроводниковое реле на печатной плате определено как DA4 и DA5.

Как известно, аббревиатура DA Обычно они показывают аналоговые схемы на схемах. Поэтому разумно понимать, что полупроводниковое реле не является отдельным электронным компонентом, а по существу специальным микрочипом, подобным ИК-приемнику.

Главная raquo Радиоэлектроника для начинающих raquo Текущий сайт

TВы также хотите знать:

Для оформления заказа вы можете связаться с нами по телефонам:

Многоканальный: +7 (495) 790-03-36

Прием заказов по телефону:

Пн-Пт: с 9.00 до 19.00

Или отправить заявку, заполнив форму обратной связи

Отправить заявку

Описание

Твердотельные реле имеют основное предназначение — обеспечение изоляции между цепями, имеющими разное напряжение; работать они могут в самых разных приборах — от домашней техники до крупных производственных систем.

Твердотельные реле, в зависимости от своей конструкции, обеспечивают бесконтактную коммутацию цепей переменного или постоянного тока различного напряжения.

Реле производства «CAHO», Тайвань

Твердотельные реле (SSR — Solid State Relays) этого производителя подходят для коммутации силовых цепей под управлением сигналов слабого тока.

Сигнал слабого тока управляется за счет применения силового ключа, действующего через гальваническую развязку. В цепях с постоянным током применяют IGBT транзисторы, а с переменным током — симисторные и тиристорные ключи. Немаловажное преимущество устройства компактные размеры, за что их и называют малогабаритными твердотельными реле переменного тока. Впрочем, малые размеры вовсе не означают низкую функциональность.

Классификация твердотельных реле

Твердотельные реле различаются по своим конструктивным и техническим характеристикам.

Они бывают:

  • постоянного тока,
  • переменного тока,
  • одно- и трехфазные,
  • с фазовой регулировкой за счет изменения угла открытия ключа,
  • регулирующие соединение за счет пропуска тока через нулевую фазу,
  • в стандартных корпусах,
  • в модульных корпусах.

Преимущества твердотельных реле

  • Точность и стабильность регулирования температуры в цепях,
  • отсутствие дребезжащих контактов, возможных источников возникновения искры,
  • низкий уровень потребления энергии,
  • отличная изоляция соединений,
  • длительный срок бесперебойной работы,
  • надежность эксплуатации,
  • максимально низкий уровень шума.

Купить твердотельное реле постоянного тока и малогабаритные реле переменного тока вы можете через наш сайт или обратившись к менеджерам компании по телефону: +7 (495) 979-99-45.

Цена от 15 USD.

Модель

Тип

(DC-AC)

( AC-AC )

(DC-AC )

( AC-AC )

( VR-AC )

Управляющее
напряжение

DC 3~32V

AC 90~250V

DC/AC 5~32V

VR B250KΩ

VR B500KΩ

Коммутируемое
напряжение

AC 24~380V

AC 380~440V

AC 24~380V

AC 380~440V

AC 24~380V

AC 380~440V

AC 90~220V

AC 220~380V

AC 380~440V

Ток нагрузки

10А / 25А / 40А / 60А

10А / 25А / 40А

10А / 25А / 40А

10А /25А /40А

Время реакции

1/2 cycle + 1 msec.

3/2 cycle + 1 msec.

3/2 cycle + 1 msec.

Наличие на складе:

Твердотельное реле постоянного тока.

Модель SR-D3825.

Производство «CAHO» Тайвань.

Рабочее напряжение 24-380V AC

Управляющее напряжение 3-32V DC

Рабочий ток 25А

Цена 20USD/шт

Твердотельное реле постоянного тока. Модель SR-D3840.

Производство «CAHO» Тайвань.

Рабочее напряжение 24-380V AC

Управляющее напряжение 3-32V DC

Рабочий ток 40А

Цена 20USD/шт

Твердотельное реле постоянного тока.

Модель SR-D3860.

Производство «CAHO» Тайвань.

Рабочее напряжение 24-380V AC

Управляющее напряжение 3-32V DC

Рабочий ток 60А

Цена 25USD/шт

Нет в наличии

Твердотельное реле переменного тока.

Твердотельное реле своими руками: инструкция по сборке и советы по подключению

Модель SR-A3825.

Производство «CAНO» Тайвань.

Рабочее напряжение 24-380V AC

Управляющее напряжение 90-250V АC

Рабочий ток 25А

Цена 20USD/шт

Твердотельное реле переменного тока.

Модель SR-A3840.

Производство «CAНO» Тайвань.

Рабочее напряжение 24-380V AC

Управляющее напряжение 90-250V АC

Рабочий ток 40А

Цена 20USD/шт

 

Нет в наличии

Твердотельное реле постоянного/переменного тока.

Модель SR-U2425.

Производство «CAНO» Тайвань.

Рабочее напряжение 250V AC

Управляющее напряжение 3-32V АC/DC

Рабочий ток 25А

Цена 20USD/шт

Твердотельное реле постоянного/переменного тока.

Модель SR-U2440.

Производство «CAНO» Тайвань.

Рабочее напряжение 250V AC

Управляющее напряжение 3-32V АC/DC

Рабочий ток 40А

Цена 25USD/шт

Твердотельное реле переменного тока.

Модель SR-A4840.

Производство «CAHO» Тайвань.

Рабочее напряжение 480V AC

Управляющее напряжение 90-480V АC

Рабочий ток 40А

Цена 20USD/шт

Прочтите статью об этом устройстве в журнале «Radiodelo»

Прочитайте статью на этом устройстве в разделе «Новости электроники»

Предлагаемая серия позволяет радиолюбителю составлять простой и надежный оптоэлектрон. Преимущества Optorel очевидны.

Это небольшой управляющий ток, отсутствие подавления электромагнитных помех, высокое напряжение изоляции, широкая рабочая температура. Кроме того, небольшие размеры и большая надежность (время между ошибками) очень подходят в различных приложениях.

Ориентировочная розничная цена: 0 руб.

Технические характеристики.

Управляющее напряжение: 5 — 15 В.

Управляющий ток: 10 мА.

Ток нагрузки, не более: 10 A.

Напряжение переключения: 220 В.

Размеры печатной платы: 52×38 мм.

Описание работы.

Принцип полупроводникового реле заключается в следующем: входной сигнал (управляющий ток) подается через диод D1 на светодиод.

Излучение, пройдя определенное расстояние в корпусе реле (МОС3041), попадает в фотодиодную решетку (фотоэлектрический генератор).

Твердое реле на трюки своими руками

Случайное излучение генерирует фотоэдс в последовательности фотонов. Напряженное напряжение адаптировано к схеме управления, которая создает необходимый сигнал для управления ступенью выходного ключа, обеспечивает защиту выхода выходной клавиши MOS, обеспечивает быстрое отключение ключа.

Клавиша питания выполняется на элементах C1, C2, R2, R3 и triac TR1. Резистор R1 ограничивает поток через светодиодный опторегулятор.

Строительство.

Конструктивно устройство изготовлено на печатной плате из стекловолокна, покрытой пленкой размером 52×38 мм.

В конструкции пластины помещаются в корпус, для этого винты диаметром 3 мм по краям пластины.

Порядок настройки.

Правильно собранное устройство не требует настройки.

Рекомендуемая квартира BOX-FB03.

схема

Рекомендации по выбору и особенности эксплуатации:

Способы коммутации твердотельных реле:

1. Управление с коммутаций при переходе тока через ноль

Преимущество этого метода коммутации заключается в отсутствии помех создающихся при включении. Недостатками являются прерывание выходного сигнала и невозможность использования на высокоиндуктивные нагрузки. Основное применение данного вида коммутации подходит для резистивной нагрузки (системы контроля и управления нагревом).

Также применяют на емкостные и слабоиндуктивные нагрузки.

2. Фазовое управление

Преимущество фазового метода регулирования заключается в непрерывности и плавности регулирования. Этот метод позволяет регулировать величину напряжения на выходе путем изменения формы (регулятор мощности). Недостатком является наличие помех при переключении. Применяется для резистивных (системы управления нагревом), переменных резистивных (инфракрасные излучатели), индуктивных нагрузок (транcформаторы) и управление освещением (лампы накаливания).

Ток и характер нагрузки

Одним из важнейших параметров для выбора ТР является ток нагрузки. Для надежной и длительной эксплуатации необходимо выбирать реле с запасом по току, но при этом надо учитывать и пусковые токи, т.к. ТР способно выдерживать 10-ти кратную перегрузку по току только в течение короткого времени (10мс). Так при работе на активную нагрузку (нагреватель) номинальный ток должен быть на 30-40% больше номинального тока нагрузки, а при работе на индуктивную нагрузку (электродвигатель) необходимо учитывать пусковой ток, и запас по току должен быть увеличен в 6-10 раз.

Примеры запаса по току для различных типов нагрузки:

  • активная нагрузка (ТЭНы) – запас 30-40%
  • асинхронные электродвигатели – 6…10 кратный запас по току
  • лампы накаливания – 8…12 кратный запас по току
  • катушки электромагнитных реле – 4…10 кратный запас по току

Расчет тока реле при активной нагрузке:


Iреле = Pнагр / U
Pнагр = 5кВт, U = 220В
Iреле = 5000 / 220 = 22,7А
Учитывая необходимый запас
по току выбираем ТР на 40А.

Iреле = Pнагр /(U x 1,732)
Pнагр = 27кВт, U = 380В
Iреле = 27000 /(380 x 1,732) = 41,02А
С учетом запаса по току выбираем
ТР на 60А.
 

Охлаждение

Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура.

При работе SSR из-за потерь на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Заявленный номинальный ток реле способны коммутировать при его температуре не более 40°С.

При увеличении температуры ТР снижается его пропускная способность из расчета 20-25% на каждые 10°С. При температуре примерно 80°С его пропускная способность по току сводится к нулю, и как следствие реле выходит из строя.

Твердотельное реле – устройство и особенности конструкции

На температурный режим могут влиять многие факторы: место установки, температура окружающей среды, циркуляция воздуха, нагрузка на твердотельном реле и др. При использовании на «тяжелые» нагрузки (пуск асинхронного двигателя) необходимо применять дополнительные меры по усилению отвода тепла: устанавливать на радиатор большего размера, сделать принудительное охлаждение (установить вентилятор).

Защита

  • Твердотельные реле имеют встроенную RC-цепь для защиты от ложного включения при использовании на индуктивной нагрузке.
  • Для защиты от кратковременного перенапряжения со стороны нагрузки необходимо использовать варисторы.

    Они подбираются исходя из величины коммутируемого напряжения Uвар=1,6-2Uком. Следует отметить, что современные ТР выдерживают значительные перенапряжения и без применения варисторов. Гораздо опаснее для ТР перегрузка по току.

  • Для защиты от перегрузки по току необходимо использовать специальные быстродействующие полупроводниковые предохранители. Они подбираются с учетом величины номинального тока реле Iпр=1 — 1,3Iном., причем само ТР должно быть с гораздо большим запасом по току, в т.ч.

    учитывая пусковые токи нагрузки. Это самый эффективный способ защитить ТР от перегрузки по току. Поскольку реле способно выдерживать только кратковременную (10мс) перегрузку, то использование автоматов защиты не спасет их от выхода из строя.

  • Для корректной работы твердотельного реле при маленьких токах нагрузки (соизмеримых с током утечки) необходимо устанавливать шунтирующее сопротивление параллельно нагрузке.

Примеры применения

Основное применение ТР находят в системах управления нагревом.

Твердотельные реле ZD3, VD, LA чаще всего применяют в технологических процессах, где требуется поддержание температуры с большой точностью (ПИД, Fuzzy режим).

При этом реле VD, LA будут обеспечивать плавную регулировку за счет фазового метода управления.

Твердотельные реле ZA2 чаще применяют в системах, где не требуется высокая точность поддержания температуры (двухпозиционный режим).

Твердотельные реле VA (управление переменным резистором) применяют для ручной регулировки мощности на нагрузке.

Таким устройством можно отрегулировать мощность ТЭНа или ИК-излучателя, изменять яркость свечения лампы накаливания.

Соблюдая определенный ряд условий, твердотельные реле можно использовать для пуска асинхронных двигателей. Необходимо учитывать пусковые токи двигателя и ТР подбирать с многократным запасом по току.

Применять меры по дополнительному отводу тепла. Для защиты ТР от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.

Можно организовать управление группой реле от одного источника питания.

В данном случае необходимо подобрать источник с мощностью достаточной для включения всей группы реле. При этом можно оставить возможность включения – выключения отдельного реле для управления требуемой зоной.

Ответы на вопросы по твердотельным реле

наши партнеры