Triyak ve OptoCoupler kullanan 220V Katı Hal Röle (SSR) Devresi

Bir AC şebeke katı hal rölesi veya SSR, mekanik hareketli kontakları dahil etmeden izole edilmiş minimum DC voltaj tetikleyicileri aracılığıyla şebeke seviyesinde ağır AC yüklerini anahtarlamak için kullanılan bir cihazdır.

Bu yazıda, bir Triac, BJTs, sıfır geçişli bir opto kuplörü kullanarak basit bir katı hal rölesinin veya bir SSR devresinin nasıl oluşturulacağını öğreniyoruz.

Katı Hal SSR'nin Mekanik Rölelere Göre Avantajı

Mekanik tip röleler, oldukça pürüzsüz, çok hızlı ve temiz anahtarlama gerektiren uygulamalarda oldukça verimsiz olabilir.

Bir SSR'nin önerilen devresi evde kurulabilir ve gerçekten karmaşık yük elleçleme gerektiren yerlerde kullanılabilir.

Bu makalede, yerleşik sıfır geçiş dedektörüne sahip bir katı hal röle devresi açıklanmaktadır.

Devrenin anlaşılması ve kurulması çok kolaydır, ancak temiz anahtarlama, RF parazitlerinden arındırılmış ve 500 watt'a kadar yükleri idare edebilme gibi yararlı özellikler sağlar. Röleler ve nasıl çalıştıkları hakkında çok şey öğrendik.

Bu cihazların, bir elektronik devre çıkışından alınan küçük bir elektrik darbesine yanıt olarak, harici izole kontak çifti aracılığıyla ağır elektrik yüklerini anahtarlamak için kullanıldığını biliyoruz.

Normalde tetik girişi, 6, 12 veya 24 V DC olabilen röle bobin voltajı civarındadır, yük ve röle kontakları tarafından anahtarlanan akım çoğunlukla AC şebeke potansiyelleri seviyesindedir.

Temel olarak röleler kullanışlıdır, çünkü tehlikeli potansiyelleri, anahtarlandığı savunmasız elektronik devre ile temas ettirmeden kontaklarına ağır bağlı olarak değiştirebilirler.

Bununla birlikte, avantajlara, göz ardı edilemeyecek birkaç kritik dezavantaj eşlik etmektedir. Kontaklar mekanik işlemleri içerdiğinden, bazen yüksek doğrulukta, hızlı ve verimli anahtarlama gerektiren karmaşık devrelerde oldukça beceriksizdir.

Mekanik röleler ayrıca anahtarlama sırasında RF paraziti ve gürültü üretme konusunda kötü bir üne sahiptir ve bu da kontaklarının zamanla bozulmasına neden olur.

MOSFET tabanlı bir SSR için lütfen bu gönderiye bakın

SSR Yapmak İçin SCR veya Triyak Kullanımı

Triyaklar ve SCR'lerin, yukarıdaki rölelerin verimsiz olduğu yerlerde iyi ikameler olduğu düşünülmektedir, ancak bunlar da çalışma sırasında RF paraziti oluşturma sorunları içerebilir.

Ayrıca SCR'ler ve Triyaklar, doğrudan elektronik devrelere entegre edildiklerinde, devrenin toprak hattının katotuna bağlanmasını gerektirir; bu, devre bölümünün artık cihazdan gelen ölümcül AC voltajlarından artık izole olmadığı anlamına gelir - güvenlik açısından ciddi bir dezavantaj kullanıcı endişelidir.

Bununla birlikte, yukarıda tartışılan birkaç dezavantaj tamamen halledilirse bir triyak çok verimli bir şekilde uygulanabilir. Bu nedenle, röleler için verimli bir şekilde değiştirileceklerse triyaklarla çıkarılması gereken iki şey, geçiş sırasında RF paraziti ve tehlikeli şebekenin devreye girmesidir.

Katı Hal röleleri, RF çıkarımını ortadan kaldıran ve ayrıca iki aşamayı diğerlerinden tamamen uzak tutan yukarıdaki spesifikasyonlarla tam olarak tasarlanmıştır.

Ticari SSR'ler çok maliyetli olabilir ve bir şeyler ters giderse bakımı yapılamaz. Bununla birlikte, tamamen sizin tarafınızdan bir katı hal röle yapmak ve onu gerekli uygulama için kullanmak, tam da 'doktorun sipariş ettiği' olabilir. Ayrı elektronik bileşenler kullanılarak oluşturulabildiğinden, tamamen onarılabilir, değiştirilebilir ve dahası, sistemin dahili işlemleriyle ilgili size net bir fikir sağlar.

Burada basit bir katı hal rölesinin yapımını inceleyeceğiz.

Nasıl çalışır

Yukarıdaki bölümde tartışıldığı gibi, önerilen SSR veya katı hal röle devresi tasarımında RF paraziti, triyakın AC sinüs fazının yalnızca sıfır işareti etrafında geçiş yapmaya zorlanmasıyla kontrol edilir ve bir opto bağlayıcının kullanılması, girişin triyak devresinde bulunan AC şebeke potansiyellerinden çok uzakta tutulur.

Devrenin nasıl çalıştığını anlamaya çalışalım:

Diyagramda gösterildiği gibi, opto kuplör, tetik ve anahtarlama devresi arasındaki portal haline gelir. Giriş tetikleyicisi, ışık veren ve foto-transistörün çalışmasını sağlayan opto'nun LED'ine uygulanır.
Foto-transistörden gelen voltaj, kollektörden yayıcıya geçer ve sonunda onu çalıştırmak için triyakın kapısına ulaşır.

Yukarıdaki işlem oldukça sıradan bir işlemdir ve genellikle tüm Triyaklar ve SCR'lerin tetiklemesi ile ilişkilendirilir. Ancak bu, RF gürültüsünü ortadan kaldırmak için yeterli olmayabilir.

Üç transistörü ve bazı dirençleri içeren bölüm, triyakın yalnızca AC sinüs dalga biçiminin sıfır eşiklerinin yakınında iletim yapmasını sağlayarak RF üretimini kontrol etmek amacıyla özellikle tanıtılmıştır.

Devreye AC şebekesi uygulandığında, opto transistörün kollektöründe rektifiye edilmiş bir DC mevcut hale gelir ve yukarıda açıklandığı gibi iletir, ancak T1'in tabanına bağlı dirençlerin birleşim yerindeki voltaj o kadar ayarlanır ki hemen iletir. AC dalga formu 7 volt işaretinin üzerine çıktıktan sonra. Dalga formu çok uzun süre bu seviyenin üzerinde kalır, T1'i AÇIK durumda tutar.

Bu, opto transistörün toplayıcı voltajını topraklar, triyakın iletken olmasını engeller, ancak voltaj 7 volta ulaştığında ve sıfıra yaklaştığı anda, transistörler, triyakın değişmesine izin vererek iletimi durdurur.

T2, T3 eksi 7 voltun üzerindeki voltajlara yanıt olarak ilettiğinde, işlem negatif yarı döngü sırasında tekrarlanır ve triyakın yalnızca faz potansiyeli sıfıra yaklaştığında ateşlenmesini sağlayarak sıfır geçiş RF girişimlerinin indüksiyonunu etkin bir şekilde ortadan kaldırır.

Katı Hal SSR Devresinin Devre Şeması

Önerilen katı hal röle devresi için Parça Listesi

• R1 = 120 K,
• R2 = 680K,
• R3 = 1 K,
• R4 = 330 K,
• R5 = 1 M,
• R6 = 100 Ohm 1 W,
• C1 = 220 uF / 25 V,
• C2 = 474/400 V Metalize Polyester
• C3 = 0.22uF / 400V PPC
• Z1 = 30 volt, 1 W,
• T1, T2 = BC547B,
• T3 = BC557B,
• TR1 = BT 36,
• OP1 = MCT2E veya benzeri.

PCB Düzeni

SCR Opto-Coupler 4N40'ı Kullanma

Günümüzde modern opto-kuplörlerin gelişiyle birlikte, yüksek dereceli bir katı hal rölesi (SSR) yapmak gerçekten kolay hale geldi. 4N40, bir AC yükünün gerekli izole tetiklemesi için bir foto SCR kullanan bu cihazlardan biridir.

Bu opto-kuplör, oldukça güvenilir ve etkili bir SSR devresi oluşturmak için basitçe yapılandırılabilir. Bu devre, aşağıda gösterildiği gibi tamamen izole edilmiş bir 5V mantık kontrolü ile 220V yük tetiklemek için kullanılabilir:

Görünüm inceliği: Farnel