Основы твердотельного реле
Что такое твердотельное реле (SSR)? Твердотельное реле — это бесконтактный переключатель, полностью состоящий из твердотельного электрического элемента, который может управлять сильноточной нагрузкой с помощью небольшого управляющего сигнала. Он может включать и выключать без контакта и искры благодаря характеристикам переключения электрического элемента (т.е. полупроводниковых компонентов, таких как переключающий транзистор, симистор и т. Д.).Твердотельное реле имеет следующие преимущества перед электромагнитными реле: высокая надежность, отсутствие контакта, отсутствие искры, длительный срок службы, быстрая скорость переключения, сильная противоинтерференционная способность и небольшой размер. Он широко используется в различных приложениях, таких как станки с ЧПУ, системы дистанционного управления и устройства промышленной автоматизации, химическая промышленность, медицинское оборудование, системы безопасности и т. Д.

Характеристики полупроводникового реле

1. SSR не имеют внутренних механических элементов и полностью герметичную перфузию в структуре.Таким образом, твердотельные реле обладают такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, длительный срок службы и высокая надежность.
2. Низкий уровень шума. В ТТР переменного тока используется технология запуска по переходу через ноль, что эффективно снижает скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt в линии, делая SSR минимальным вмешательством в источник питания при длительной работе.
3. Время переключения короткое, поэтому SSR можно использовать в высокочастотных приложениях.
4. Оптоэлектронная изоляция используется между входными и выходными цепями, а напряжение изоляции превышает 2500 В.
5. Низкое энергопотребление, совместимость со схемами TTL и COMS.
6. Схема защиты установлена ​​на выходных клеммах.
7. Высокая грузоподъемность.

Принцип работы твердотельного реле
Как работает твердотельное реле? Твердотельные реле можно разделить на SSR переменного тока и SSR постоянного тока в зависимости от применения. Теперь возьмем твердотельное реле переменного тока в качестве примера, чтобы объяснить принцип работы SSR. Как показано на Рисунке 1, это принципиальная схема работы ТТР переменного тока, а части ① ～ ④ образуют его основной корпус.В целом, SSR имеет только 2 входных терминала (A и B) и 2 выходных терминала (C и D). Это четырехконтактное активное устройство.

При работе подайте только определенный управляющий сигнал на A&B, чтобы можно было управлять состоянием включения-выключения между C и D, а затем выполнить функцию переключения. Схема связи играет роль в обеспечении канала между входными и выходными клеммами для входного сигнала управления от A и B, но разрывает электрическое соединение между входом и выходом, чтобы выход не влиял на вход. Компоненты, используемые в цепях связи, представляют собой «оптические соединители», которые имеют хорошую чувствительность к действию, высокую скорость отклика, высокий уровень изоляции входа / выхода (выдерживаемое напряжение). Нагрузка на входной клемме представляет собой светодиод, что позволяет очень легко согласовать вход SSR с уровнем входного сигнала. При использовании он может быть напрямую связан с выходным интерфейсом компьютера, то есть управляется логическим уровнем «1» и «0». Функция триггерной схемы состоит в том, чтобы генерировать желаемый триггерный сигнал для запуска работы схемы переключения.Однако без специальной схемы управления переключающая схема будет создавать RFI (радиочастотные помехи) и загрязнять электросеть в виде высоких гармоник или пиков, поэтому для этой цели настроена схема управления переходом через нуль. Означает переход через ноль, SSR находится во включенном состоянии при подаче управляющего сигнала и перехода напряжения переменного тока через ноль; после выключения управляющего сигнала SSR не находится в выключенном состоянии до тех пор, пока переменный ток не будет на стыке положительного полупериода и отрицательного полупериода (нулевой потенциал). Такая конструкция предотвращает влияние высших гармоник и загрязнение электросети.Схема демпфера предназначена для предотвращения воздействия и помех для коммутирующего компонента симистора от скачков и скачков (напряжения) от источника питания. Обычно используется демпферная цепь RC или нелинейное сопротивление (MOV). По сравнению с AC SSR, DC SSR не имеет внутри цепи управления переходом через нуль и демпфирующей цепи, а в качестве переключающего компонента обычно используется транзистор большой мощности. Кроме того, остальные принципы работы такие же.

Хотите купить твердотельное реле? ATO.com предлагает однофазные твердотельные реле с током нагрузки от 10 А, 25 А до 120 А и трехфазные твердотельные реле, включая 10 А, 40 А…, 80А, 100А и др.

: общий обзор

Твердотельные реле (SSR) имеют беспрецедентные преимущества перед другими реле, поскольку они могут замыкать и размыкать цепь без контакта или искры. Кроме того, с развитием технологий, зрелостью производства и снижением цены твердотельные реле стали широко использоваться изо дня в день.В то же время ее позиции на мировом рынке становятся все более важными.

В этой статье будет представлено, что такое твердотельное реле, его структура и принцип работы, схема подключения твердотельного реле, преимущества и недостатки, а также разница между твердотельным реле и обычным реле.

Рисунок 1. Твердотельное реле

Твердотельное реле (далее сокращенно « SSR ») — это новый тип бесконтактного коммутационного устройства, полностью состоящего из твердотельных электронных компонентов, в котором используются характеристики переключения электронных компонентов (например, коммутационные транзистор, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели включения и выключения цепи без физического контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».

SSR — это четырехконтактное активное устройство , в котором две клеммы являются входными клеммами, а другие — выходными клеммами. Он не только имеет функцию усиления и возбуждения, но также имеет функцию изоляции, поэтому он очень подходит для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, SSR более надежны, имеют более длительный срок службы, более высокую скорость и меньше влияют на внешний мир, поэтому это причина, по которой они широко используются.

Что такое твердотельное реле?

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

3.1.1 Входная цепь

Согласно типу входной цепи , входная цепь может быть разделена на входную цепь постоянного тока, входную цепь переменного тока и входную цепь переменного / постоянного тока. Некоторые входные цепи также поддерживают TTL / CMOS и имеют функцию управления положительной и отрицательной логикой и инверсии, что упрощает подключение к схемам TTL / CMOS.

Для управляющих сигналов с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА, поскольку для большого диапазона изменений управляющего сигнала (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать, что ток во всем диапазоне изменений напряжения в надежной работе более 5 мА.

3.1.2 Изоляция (муфта)

Для твердотельных реле есть два способа для изоляции и соединения входных и выходных цепей: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь. В фотоэлектрической связи обычно используются фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, фотогальванический элемент, чтобы реализовать контроль изоляции между стороной управления и стороной нагрузки; Высокочастотная трансформаторная связь — это использование входных управляющих сигналов, генерируемых самовозбуждающимся высокочастотным сигналом, соединенным с вторичной обмоткой, после обнаружения и исправления, обработки логической схемы для формирования управляющего сигнала.

3.1.3 Выходная цепь

Выключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и клемме нагрузки для включения-выключения источника питания нагрузки. Основное применение: мощный кристаллический транзистор (переключатель -транзистор ), однонаправленный тиристор (тиристор или SCR ), двунаправленный тиристор ( Triac ), силовой полевой транзистор ( MOSFET ), биполярный транзистор с изолированным затвором. ( IGBT ).Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока. По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Для выхода постоянного тока могут использоваться биполярные устройства или силовые полевые транзисторы. Для выхода переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на случайные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.

SSR можно разделить на два типа: AC типа и DC типа в зависимости от случая использования. Они используются в качестве переключателей нагрузки на источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Далее AC SSR используется в качестве примера, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ① ～ ④ на рисунке 1 образуют основной корпус SSR переменного тока. С общей точки зрения, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D).

Рисунок 2. Принцип работы SSR

Во время работы, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, вы можете управлять «включением» и «выключением» между C и D, чтобы реализовать функцию «переключателя». Функция схемы связи состоит в том, чтобы обеспечить канал между входными и выходными клеммами для управляющих сигналов, вводимых на клеммах A и B, но электрически разъединять (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить влияние вывода на ввод.

Элементом, используемым в схеме связи, является «оптический ответвитель», который имеет высокую чувствительность, высокую скорость возврата и большой допуск между входными и выходными клеммами. Поскольку входной терминал является светодиодом, он позволяет входному концу SSR легко согласовывать уровень входного сигнала.

При использовании он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера, то есть управляется «1» и «0». Функция генерации линий электропередач состоит в том, чтобы генерировать сигналы, которые соответствуют требованиям, и включать работу схемы 4, но поскольку автономные линии не добавляют специальных цепей управления, они производят сухое излучение и используют генераторы загрязнения, такие как высокопроизводительные генераторы. волны порядка или пики, поэтому специально для этой цели построена «схема управления переходом через ноль».

« переход через ноль » означает, что когда сигнал управления добавлен и переменный ток больше нуля, SSR находится в состоянии; и после открытия управляющего сигнала SSR должен ждать точки соединения (нулевого потенциала) между положительным полупериодом и полупериодом цикла переменного тока, прежде чем SSR станет стабильным. Эта конструкция может предотвратить интерференцию высокочастотных волн и загрязнение электричества.

Абсорбционная схема предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения (скачков) от источника питания от включения переключающих устройств на переключение и работу управляемой кремниевой трубки (или даже на работу). Обычно он используется для использования цепи последовательного поглощения «R-C» или неразрушающего резистора (резистора термистора).

Когда выход реле наэлектризован на катушку и выходное напряжение подключается в соответствии с напряжением нагрузки, контакты замыкаются, и лампа загорается после подачи питания, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 3. Подключение SSR

Глядя на физическую схему подключения для твердотельного реле ниже, вы можете увидеть, что оборудование имеет параметры 1, 2, 3, 4 и 60A. 60A из которых представляет световой индикатор в действии (есть два состояния: включен и выключен). Слово INPUT в середине 3 и 4 указывает входящие терминалы, а слово OUTPUT в центре 1 и 2 указывает исходящие терминалы. Поэтому будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении.3 и 4 используются в качестве триггерных сигналов для управления включением и выключением 1 и 2. SSR на этой физической схеме подключения не может регулироваться, а некоторые могут регулировать напряжение постоянного тока для регулировки напряжения на выходах 3 и 4.

Рисунок 4. Физическая схема подключения SSR

Физическая схема подключения твердотельного реле, используемого для электромеханического оборудования, выглядит следующим образом, но обычно оно широко используется в химической промышленности, угольных шахтах и ​​других областях и требует взрывозащиты и коррозионной стойкости.

Рисунок 5. Схема подключения SSR

— это бесконтактные переключающие устройства с релейными характеристиками, в которых в качестве переключающих устройств используются полупроводниковые устройства вместо обычных электрических контактов. Однофазный SSR — это 4-контактное активное устройство, которое включает в себя две входные клеммы и две выходные клеммы. Оптоизолированный, после подключения входной клеммы к определенному значению тока с помощью постоянного или импульсного сигнала, вы можете переключить выходную клемму из выключенного состояния во включенное состояние.

Рисунок 6. Физическая схема подключения SSR

• Длительный срок службы и высокая надежность

Твердотельное реле не имеет механических частей, твердотельное устройство выполняет контактную функцию. Он не имеет движущихся частей и может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Компоненты твердотельных реле благодаря своим уникальным характеристикам определяют долговечность и высокую надежность твердотельных реле.

• Высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость
Твердотельное реле

имеет широкий диапазон входного напряжения, низкую мощность возбуждения, совместимо с большинством логических интегральных схем без дополнительных буферов или драйверов.

используются твердотельные устройства, которые позволяют переключать скорость с миллисекунд на микросекунды.

• Низкие электромагнитные помехи
Твердотельные реле

не имеют входной «катушки», дуги зажигания и отскока, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатели с нулевым напряжением, которые включаются при нулевом напряжении и выключаются при нулевом токе, уменьшая внезапные прерывания формы волны тока и тем самым уменьшая переходные эффекты переключения.

• После проведения проводимости падение напряжения на трубке велико, прямое падение напряжения SCR или двунаправленного кремния может достигать 1-2 В, а падение напряжения насыщения мощного транзистора составляет также между 1-2В.Сопротивление в открытом состоянии выше контактного сопротивления механических контактов.
• Даже после выключения полупроводникового прибора ток утечки все еще может составлять от нескольких микроампер до нескольких миллиампер, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.
• Из-за большого падения напряжения на трубке, большого энергопотребления и теплотворной способности после кондукции объем мощного твердотельного реле намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности, и его стоимость также высока.
• Низкие температурные характеристики электронных компонентов и помехоустойчивость электронных схем, а также низкая радиационная стойкость. Без принятия эффективных мер эксплуатационная надежность будет низкой.
• Твердотельные реле более чувствительны к перегрузкам и должны быть защищены от перегрузки быстрыми предохранителями или RC-демпфирующими цепями. Нагрузка твердотельного реле явно связана с температурой окружающей среды: при повышении температуры грузоподъемность будет быстро уменьшаться.
• Основными недостатками являются наличие падений напряжения во включенном состоянии (требуются соответствующие меры по рассеиванию тепла), токи утечки в выключенном состоянии, переменный и постоянный ток не универсально применим, небольшое количество контактных групп. Кроме того, плохие показатели, такие как перегрузка по току, перенапряжение, скорость нарастания напряжения и скорость нарастания тока.

Рисунок 7. SSR

Обычно он состоит из катушки реле и динамических и статических контактов. Подвижный контакт действует через электромагнитное притяжение катушки реле, тем самым обеспечивая включение и отключение цепи. Значит, есть механическое движение. Когда ток достигнет определенного уровня, контакты загорятся. Его низкая цена и простая конструкция могут быть привлекательными, но искры и механические движения во время работы оказывают определенное влияние на срок его службы.

Преимущества традиционных реле — простота управления, хорошая изоляция и хорошая устойчивость к кратковременной перегрузке.

Недостатками обычных реле являются большой размер (громоздкость), медленный отклик (максимальный уровень мс) и высокое энергопотребление для их управления.

В твердотельных реле используются электронные компоненты, поэтому они имеют много преимуществ по сравнению с традиционными реле, но также имеют некоторые ограничения.В следующей таблице показаны преимущества и недостатки твердотельных реле и традиционных реле.

Обычные реле

SSR

Эти две таблицы показывают, что в обычных коммутационных приложениях твердотельные реле не имеют существенных недостатков по сравнению с традиционными реле.Для сравнения мы должны понять некоторые ограничения приложений твердотельных реле, которые повлияют на наш окончательный выбор типа реле.

Наконец, мы должны принять идею о том, что реле нельзя использовать во всех приложениях. Применение реле во многом зависит от механической и электрической среды, поэтому невозможно определить набор точных параметров выбора, которые помогли бы пользователям сделать лучший выбор реле. Таким образом, окончательный выбор реле может быть сделан только в соответствии с каждым конкретным применением.

Разница между твердотельным и магнитным реле

При правильном использовании наиболее важными характеристиками твердотельных реле являются длительный срок службы и высокая надежность. На практике контакты твердотельных реле могут использоваться постоянно, в то время как контакты традиционных реле будут подвержены деформации, коррозии, склеиванию и так далее.Традиционные реле выйдут из строя из-за повреждения движущихся частей (пружин, электромагнитов). Срок службы твердотельных реле обычно в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

Цена — важный фактор, который следует учитывать при выборе реле. При тех же технических требованиях первоначальная стоимость приобретения традиционных реле обычно ниже, чем у твердотельных реле. Однако при этом не учитывается срок службы традиционных реле и расходы, понесенные в будущем в связи с мониторингом, обслуживанием и заменой традиционных реле.

Чувствительность традиционных реле к сигналам управления составляет лишь одну двадцатую чувствительности твердотельных реле, то есть в случае получения такой же выходной мощности мощность, требуемая традиционными реле, обычно в 10-20 раз больше, чем у твердотельных реле. -государственные реле. Мощность, необходимая для управления твердотельным реле, составляет всего 200-500 мВт, а низкое энергопотребление может быть напрямую совместимо с системами цифровых схем.

Устойчивость к воздействию окружающей среды — очень сложная концепция, но твердотельные реле всегда имеют в этом отношении преимущество. Твердотельное реле обладает хорошими механическими свойствами, поскольку в нем нет движущихся частей. Корпус твердотельного реле из смолы обеспечивает хорошую ударопрочность, ударопрочность и коррозионную стойкость. Кроме того, влажность почти не влияет на твердотельные реле, лишь незначительно снижая их изоляционные характеристики.Однако традиционные реле очень чувствительны к влажности, а длительная высокая влажность вызовет коррозию традиционных реле.

Скорость переключения также обычно является важным фактором при выборе твердотельных реле или традиционных реле. Контроль скорости отклика очень важен, даже критически важен в некоторых приложениях автоматизации управления грузовыми машинами. В некоторых приложениях, где специальный коэффициент мощности очень низкий, традиционное реле не может использоваться.Кроме того, в некоторых ситуациях, когда переключатель устойчив и не разрешены скачки, нельзя использовать традиционные реле.

Твердотельные реле могут переключать нагрузку, когда напряжение в цепи пересекает нулевое значение, таким образом ограничивая переходные процессы в значительной степени и избегая скачков тока и электромагнитного излучения. В некоторых ситуациях, когда коэффициент мощности очень низкий, переключатель должен быть устойчивым, а вибрация недопустима, поэтому следует выбирать твердотельные реле.

1. Как работают твердотельные реле?
Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается внешнее напряжение (переменного или постоянного тока). … В корпусных твердотельных реле используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы, для коммутации токов до сотни ампер.

2. В чем разница между реле и твердотельным реле?
Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в отсутствии подвижных контактов в твердотельных реле (SSR).В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивает высокоскоростное переключение с высокой частотой.

3. Где используются твердотельные реле?
Наиболее распространенное применение твердотельных реле — переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, уменьшения яркости света, управления скоростью двигателя или других подобных приложений, где требуется управление мощностью, эти переменные токи нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения.

4. Как работает твердотельное реле в контроллере температуры?
Твердотельные реле серии SSRL используются для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. … Подавая управляющий сигнал, SSR включает ток нагрузки переменного тока, точно так же, как подвижные контакты на механическом контакторе. Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 SSR.

5. Как сделать схему твердотельного реле?
Твердотельное реле «сделай сам»
Шаг 1. ЧТО НАМ НУЖНО.
Шаг 2: OPTOCOUPLER.
Шаг 3: Добавьте положительный вывод светодиода к выводу 1 оптопары.
Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к выводу -ve светодиода.
Шаг 5: Добавьте перемычку к контакту 2 оптопары, которая будет подключаться к источнику питания + ve.
Шаг 6: Подключите источник симистора к 4-му выводу оптопары.

SSR Принцип работы | Средства автоматизации | Промышленные устройства

Японский (Япония) Английский (Глобальный) Английский (Азиатско-Тихоокеанский регион) Китайский (Китай)

Характеристики переключения SSR

1.SSR для нагрузок переменного тока

1. Нулевой переход SSR

SSR с переходом через ноль использует фотоэлектрический ответвитель для изоляции входа от выхода (см. Конфигурацию схемы на предыдущей странице). Когда входной сигнал активирован, внутренняя схема детектора перехода через ноль запускает симистор для включения, когда напряжение нагрузки переменного тока пересекает ноль.
Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока симистор не отключится, когда напряжение нагрузки пересечет нулевое значение.Ниже описаны формы сигналов напряжения и тока для различных типов нагрузок:

● Резистивные нагрузки

Поскольку резистивные нагрузки не вызывают сдвига фаз между напряжением и током, симистор включается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля после активации входного сигнала. SSR выключается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля, а ток нагрузки отключается после того, как входной сигнал впоследствии деактивируется.

● Индуктивные нагрузки

SSR включается, когда напряжение нагрузки пересекает ноль после активации входного сигнала.Он выключается, когда ток нагрузки впоследствии пересекает ноль после деактивации входного сигнала. Разность фаз между напряжением и током может вызвать скачок напряжения в SSR, когда он выключен. Хотя демпферная цепь поглощает этот выброс, слишком большой выброс может привести к ошибке dv / dt во внутреннем симисторе SSR.

2. случайный тип SSR

SSR случайного типа использует фотоэлемент для изоляции входа от выхода. Когда входной сигнал активирован, выход немедленно включается, так как нет схемы детектора перехода через ноль.Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока напряжение нагрузки переменного тока не станет равным нулю.

● Резистивные нагрузки

2.SSR для нагрузок постоянного тока

SSR для нагрузок постоянного тока использует драйвер MOS-FET для изоляции входа от выхода.
Выход немедленно реагирует на вход, поскольку драйвер MOS-FET напрямую включает или выключает выходной MOS-FET.

Вернуться к началу

Твердотельные реле Связанная информация

Вернуться к началу

• 	Phototriac муфта
  	Фотоприемник для промышленного оборудования и бытовой электроники

• 	Твердотельное реле AQ8
  	Тип SIL, толщина 9 мм, высокое диэлектрическое напряжение 3000 В переменного тока, контроль до 3 А

Как сделать твердотельное реле? [DIY]

Реле — это тип исполнительного механизма, который обеспечивает соединение между двумя клеммами или точками в сочетании с управляющим сигналом.Проще говоря, реле — это электрический переключатель, в котором требуется небольшой электрический ток для управления операцией переключения (ВКЛ и ВЫКЛ).

В этом отличие от обычных коммутаторов, где переключение выполняется вручную. В зависимости от принципа действия существует два типа реле: электромеханические реле и твердотельные реле.

используется электромагнит для механического действия переключателя. Небольшой ток, подаваемый на катушку, намотанную на железный сердечник, возбудит катушку, и контакты реле переместятся в положение «включено».Когда катушка обесточена, контакты возвращаются в выключенное положение.

В отличие от электромеханических реле, которые состоят из движущихся частей и магнитного потока, твердотельное реле или SSR не состоит из движущихся частей.

Твердотельное реле состоит из полупроводниковых устройств, таких как транзисторы, тиристоры, тиристоры или тиристоры, для выполнения операции переключения. Твердотельные реле имеют много преимуществ перед электромеханическими реле.

Одним из основных преимуществ твердотельных реле перед электромеханическими реле является отсутствие движущихся частей и отсутствие проблем с износом.

В этом проекте мы разработали простое твердотельное реле, сделанное своими руками, с использованием оптопары и TRIAC. Его можно использовать вместо механических реле на ток до 4 А (или в зависимости от используемого симистора).

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

• Оптрон MOC3021 — 1
• BT136 TRIAC — 1
• Резистор 100 Ом (½ Вт) — 1
• Резистор 100 Ом — 1
• Резистор 330 Ом — 2
• Светодиоды
• Кнопка — 1

Описание компонента

MOC3021

Это 6-контактная микросхема оптопары, которая состоит из инфракрасного излучающего диода, оптически соединенного с фото-триаком.Некоторые из основных применений этой ИС — это соленоиды или регулирующие клапаны, твердотельные реле, управление двигателем, диммер лампы накаливания, выключатель питания переменного тока и т. Д.

Его можно использовать для приложений 115 В и 240 В переменного тока. Контакты 1 и 2 ИС ЯВЛЯЮТСЯ анодом и катодом диода, а контакты 6 и 4 — главными клеммами.

BT136

Это микросхема TRIAC, использованная в проекте. Этот TRIAC может обычно использоваться в приложениях, где задействованы высокие двунаправленные переходные процессы и напряжение блокировки.

Максимальное напряжение в закрытом состоянии или напряжение блокировки составляет 600 В, и может быть разрешен среднеквадратичный ток в открытом состоянии до 4 А. Обычно используются для управления двигателями, промышленного освещения, отопления и статического переключения.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Схема твердотельного реле

Красный светодиод с токоограничивающим резистором используется в качестве индикатора включения. Кнопка подключена между источником питания и контактом 1 MOC3021.

Зеленый светодиод с токоограничивающим резистором подключен к контакту 1. Контакт 2 MOC3021 подключен к земле через токоограничивающий резистор.

Контакт 6 MOC3021 подключен к T1 (контакт 1) TRIAC BT136 с помощью резистора 100 Ом. Контакт 4 микросхемы MOC3021 подключен к затвору (контакт 3) TRIAC.

T1 TRIAC подключается к «горячей» сетевой линии. Один конец нагрузки, как лампа, подключен к T2 TRIAC, а другой конец подключен к «холодной» сетевой линии или заземлению.

Работа твердотельного реле

Реле используются в цепях, где требуется гальваническая развязка i.е. когда требуется цепь малой мощности для управления цепью высокого тока или высокого напряжения.

Лучший пример — микроконтроллеры, которые могут управлять большими нагрузками, такими как двигатели переменного тока. Цель этого проекта — продемонстрировать твердотельное реле, сделанное своими руками. Работа проекта следующая.

Как упоминалось выше, небольшой ток на входе реле должен иметь возможность включать и выключать контакты реле. Следовательно, кнопка помещается между питанием и входом (анодный вывод диода) оптопары MOC3021.

При нажатии кнопки инфракрасный излучающий диод излучает ИК-лучи и улавливается триаком оптопары с оптическим срабатыванием. Выход оптопары (точнее, внутренний TRIAC) подается на затвор внешнего TRIAC BT136.

Следовательно, когда когда-либо нажимается кнопка, активируется внешний TRIAC. Поскольку клеммы TRIAC BT136 подключены к электросети, подключенная нагрузка будет включаться или выключаться в зависимости от состояния кнопки.

Функционирование реле без каких-либо механических операций или движущихся частей достигается, поскольку все компоненты являются полупроводниковыми устройствами.Следовательно, оно называется твердотельным реле.

Светодиод включения питания используется для индикации того, что схема включена, а светодиодный индикатор состояния кнопки также используется для индикации операции переключения.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Вот выходное видео

Демпферная цепь — это последовательная RC-цепь, используемая для подавления любых скачков напряжения из-за прерывания тока. Резистор 39 Ом, соединенный последовательно с конденсатором 10 нФ / 400 В, может использоваться в качестве демпфирующей цепи.

ПРИМЕЧАНИЕ

• TRIAC BT136 подключается к сети переменного тока. Необходимо соблюдать осторожность при работе с переменным током.
• Схема представляет собой полностью эффективное реле в твердотельной форме и может использоваться в качестве замены механических реле или дорогостоящих интегральных схем твердотельного реле.
• Из-за отсутствия движущихся частей возникает проблема износа, а переключение происходит быстрее, чем у механических реле.
• Не будет условия расцепления.
• Может использоваться с нагрузками переменного или постоянного тока.

Внимание! Использование макетных плат с питанием переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Основы твердотельного реле: работа, характеристики и структура

Твердотельное реле (SSR) — это бесконтактный переключатель, состоящий из микроэлектронных схем, дискретных электронных устройств и силовых электронных силовых устройств.Изолирующее устройство используется для обеспечения изоляции между контрольным концом и концом нагрузки. Входная клемма твердотельного реле использует крошечный управляющий сигнал для прямого управления большой токовой нагрузкой.

Каталог

Ⅰ Введение

Твердотельное реле — это новый тип бесконтактного переключающего устройства, состоящего из твердотельных электронных компонентов. Он использует коммутационные характеристики электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, симисторы и другие полупроводниковые устройства), которые могут достигать цели замыкания и размыкания цепи без контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».Твердотельное реле — это активное устройство с четырьмя выводами, два из которых являются выводами управления входом, а два других вывода — выводами с управляемым выходом. Он имеет как усилительные, так и управляющие функции, а также функции изоляции, которые очень подходят для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, оно имеет более высокую надежность, отсутствие контакта, длительный срок службы, высокую скорость и меньше помех для внешнего мира. Он получил широкое распространение.

Ⅱ Принцип работы

SSR можно разделить на тип переменного и постоянного тока в зависимости от случая использования.Они используются в качестве переключателей нагрузки в источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Ниже приводится пример SSR с переменным током, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ～ ④ на Рисунке 1 составляют основной корпус SSR переменного тока. В целом, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D), это четырехконтактное устройство.

Рис. 1. Блок-схема принципа работы SSR

При работе, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, «включено» и «выключено» между двумя концами C и D можно контролировать, и можно реализовать функцию «переключателя».Функция схемы связи заключается в обеспечении канала между входными / выходными клеммами для входного управляющего сигнала с клемм A и B, но электрически разъединяет (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить выходной терминал от воздействия на входной терминал. Компонент, используемый в схеме связи, представляет собой «оптический ответвитель», который является чувствительным, имеет высокую скорость отклика и имеет высокий уровень изоляции (выдерживаемого напряжения) между входными и выходными клеммами.Поскольку нагрузка на входной клемме представляет собой светоизлучающий диод, это позволяет входной клемме SSR легко согласовывать уровень входного сигнала и может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера во время использования, который контролируется логическим уровнем. из «1» и «0».

Функция схемы триггера заключается в генерировании триггерного сигнала, который отвечает требованиям для работы схемы переключателя ④, но поскольку в схеме переключателя нет специальной схемы управления, она будет генерировать радиочастотные помехи и загрязнять мощность сетка с высокими гармониками или всплесками.Поэтому была разработана «Схема управления переходом через ноль». Так называемое «пересечение нуля» означает, что когда сигнал управления добавляется и напряжение переменного тока пересекает ноль, SSR находится во включенном состоянии; и когда сигнал управления отключен, SSR ожидает пересечения положительного полупериода и отрицательного полупериода переменного тока, SSR находится в выключенном состоянии. Такая конструкция может предотвратить гармонические помехи высокого порядка и загрязнение электросети. Схема поглощения предназначена для предотвращения ударов и помех (или даже неисправности) симистора переключающего устройства из-за всплесков и скачков (напряжения) от источника питания.Обычно используется цепь последовательного поглощения «RC» или нелинейное сопротивление (варистор).

Ⅲ Характеристики

Твердотельное реле представляет собой бесконтактный электронный переключатель с функцией изоляции. В процессе переключения отсутствуют механические контактные детали. Таким образом, в дополнение к тем же функциям, что и электромагнитные реле, твердотельные реле также обладают совместимостью логических цепей, устойчивостью к вибрации и механическим ударам, неограниченным количеством монтажных положений, хорошей влажностью, плесенью и коррозионной стойкостью, а также отличными характеристиками во взрывозащите и предотвращении озоновое загрязнение.Он обладает такими характеристиками, как низкая входная мощность, высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость, низкий уровень шума и высокая рабочая частота.

(1) Внутри SSR нет механических частей, и в конструкции используется полностью герметичный метод перфузии. Таким образом, SSR обладает такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, длительный срок службы и высокая надежность, а его срок службы переключения составляет до 10,1 миллиона раз;

(2) Низкий уровень шума: SSR переменного тока использует технологию триггера по переходу через ноль, поэтому скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt эффективно уменьшаются на линии, так что SSR имеет минимальные помехи для сети при длительной эксплуатации;

(3) Время переключения короткое, около 10 мс, что может использоваться в более высокочастотных случаях;

(4) Между входной и выходной цепями используется фотоэлектрическая изоляция, а напряжение изоляции превышает 2500 В;

(5) Потребляемая мощность очень низкая, совместима со схемами TTL и COMS;

(6) На выходе есть схема защиты;

(7) Высокая грузоподъемность.

(1) Длительный срок службы и высокая надежность: твердотельное реле не имеет механических частей, а контактная функция выполняется твердотельными устройствами. Поскольку в нем нет движущихся частей, он может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Из-за компонентов, составляющих твердотельное реле, присущие твердотельные реле характеристики определяют долгий срок службы и высокую надежность твердотельных реле.

Рисунок 2.твердотельное реле

(2) Высокая чувствительность, низкая мощность управления и хорошая электромагнитная совместимость: твердотельное реле имеет широкий диапазон входного напряжения и низкую мощность привода и совместимо с большинством логических интегральных схем без необходимости в буферах или драйверы.

(3) Быстрое переключение: поскольку в твердотельных реле используются твердотельные устройства, скорость переключения может варьироваться от нескольких миллисекунд до нескольких микросекунд.

(4) Небольшие электромагнитные помехи: твердотельное реле не имеет входной «катушки», нет зажигания и отскока дуги, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатель нулевого напряжения, который включается при нулевом напряжении и выключается при нулевом токе, уменьшая внезапное прерывание формы волны тока, тем самым уменьшая переходный эффект переключения.

(1) Падение напряжения на лампе после включения велико, прямое падение напряжения на тиристоре или симисторе может достигать 1 ~ 2 В, а падение напряжения насыщения в высокомощном транзистор также находится между 1 ~ 2 В, и общее сопротивление трубки с силовым полевым эффектом также больше, чем контактное сопротивление механических контактов.

(2) Полупроводниковый прибор может все еще иметь ток утечки от нескольких микроампер до нескольких миллиампер после выключения, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.

(3) Из-за большого падения давления в трубке потребление энергии и тепловыделение после проводимости также велико, объем твердотельного реле высокой мощности намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности. , и стоимость тоже выше.

(4) Температурные характеристики электронных компонентов и электронных схем имеют плохую помехоустойчивость, а также низкую радиационную стойкость.Без принятия эффективных мер надежность работы невысока.

Рис. 3. Полупроводниковое реле 2

(5) Твердотельные реле более чувствительны к перегрузке и должны быть защищены от перегрузки быстродействующим предохранителем или демпфирующей цепью RC. Нагрузка твердотельного реле, очевидно, связана с температурой окружающей среды. При повышении температуры грузоподъемность быстро падает.

(6) Основными недостатками являются падение напряжения в открытом состоянии (требуются соответствующие меры по рассеиванию тепла), ток утечки в закрытом состоянии, переменный и постоянный ток не могут использоваться повсеместно, количество контактных групп невелико.

Ⅳ Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, входная цепь переменного тока и входная цепь переменного / постоянного тока. Некоторые схемы управления входом также совместимы с TTL / CMOS, положительной и отрицательной логикой управления и функциями инверсии и могут быть легко подключены к логическим схемам TTL и MOS.

Для управляющего сигнала с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА. Для управляющего сигнала с большим диапазоном изменения (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать надежную работу с током более 5 мА во всем диапазоне изменения напряжения.

2 Изолирующая муфта

Входные и выходные цепи твердотельных реле могут быть изолированы и связаны двумя способами: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь: в фотоэлектрической связи обычно используется фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, управляемый светом, фотоэлектрический элемент и реализовать контроль изоляции стороны управления и стороны нагрузки; высокочастотная трансформаторная связь использует самовозбуждающийся высокочастотный сигнал, генерируемый входным управляющим сигналом, который направляется во вторичную обмотку, обнаруживается и выпрямляется и обрабатывается логической схемой для формирования сигнала возбуждения.

Переключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и стороне нагрузки, чтобы реализовать двухпозиционный переключатель источника питания нагрузки. В основном используются мощные транзисторы, односторонний тиристор (тиристор или SCR), двунаправленный тиристор (Triac), силовой полевой транзистор (MOSFET), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока.По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Биполярные устройства или силовые полевые транзисторы могут использоваться для выхода постоянного тока, а два тиристора или один двунаправленный тиристор обычно используются для выхода переменного тока. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на произвольные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.

Общие сведения о твердотельных реле

Температурные аспекты
Одним из основных соображений при использовании SSR является правильное управление теплом, которое выделяется при коммутации токов выше примерно 5 ампер (A). В этом случае опорная пластина SSR должна быть установлена ​​на хороший проводник тепла, например алюминий, и использоваться с хорошей теплопередающей средой, такой как термопаста или теплопроводящая прокладка. Используя этот метод, тепловое сопротивление корпуса SSR к радиатору уменьшается до незначительного значения 0.1 ° C / Вт.

Расчет нагрузки
Основная причина проблем с твердотельными реле — неправильный отвод тепла. Проблемы также могут возникать из-за условий эксплуатации, которые накладывают определенные нагрузки на SSR. При проектировании твердотельного реле в качестве коммутационного решения следует тщательно учитывать импульсные характеристики нагрузки.

Резистивные нагрузки
Нагрузки с постоянными значениями сопротивления — простейшее применение SSR. Надлежащее рассмотрение теплового режима, наряду с вниманием к номинальным токам в установившемся режиме, обеспечит бесперебойную работу.

Нагрузки постоянного тока
Этот тип нагрузки следует считать индуктивной, и диод должен быть помещен поперек нагрузки для поглощения любых скачков напряжения во время выключения.

Лампы нагрузки
Нагрузки от ламп накаливания, хотя в основном резистивные, могут представлять некоторые проблемы. Поскольку сопротивление холодной нити составляет от 5 до 10 процентов от величины нагрева, может возникнуть большой бросок тока. Важно убедиться, что этот пусковой ток находится в пределах характеристик импульсного тока твердотельного реле.Также необходимо убедиться, что номинал лампы SSR не превышен. Это рейтинг UL®, основанный на пусковом токе типичной лампы. Из-за необычно низкого сопротивления нити накала во время включения характеристика включения при нулевом напряжении особенно желательна для ламп накаливания.

Емкостные нагрузки
Эти типы нагрузок могут оказаться проблематичными из-за их первоначального появления в виде коротких замыканий. Во время зарядки могут возникать сильные импульсные токи, которые ограничиваются только сопротивлением цепи.Следует проявлять осторожность с низкоомными емкостными нагрузками, чтобы убедиться, что возможности di / dt не превышаются. Включение при нулевом напряжении — особенно ценное средство ограничения di / dt при емкостных нагрузках.

Двигатели и соленоиды
Нагрузки двигателя и соленоидов могут создавать проблемы для надежной работы SSR. Соленоиды имеют высокие начальные импульсные токи, потому что их стационарный импеданс очень низкий. Двигатели также часто имеют сильные пусковые токи при пуске и могут создавать необычно высокие напряжения во время выключения.Когда ротор двигателя вращается, он создает обратную ЭДС, которая уменьшает ток. Эта обратная ЭДС может добавляться к приложенному сетевому напряжению и создавать условия перенапряжения во время выключения. Точно так же следует тщательно учитывать пусковые токи, связанные с механическими нагрузками, имеющими высокий пусковой момент или инерцию, такими как вентиляторы и маховики, чтобы убедиться, что они находятся в пределах импульсных характеристик твердотельного реле. Для проверки длительности пускового тока следует использовать токовый шунт и осциллограф.

Трансформаторы
При управлении трансформаторами следует учитывать характеристики вторичной нагрузки, поскольку они отражают эффективную нагрузку на ТТР. Переходные напряжения от вторичных цепей нагрузки также часто встречаются в трансформаторах и могут быть наложены на SSR. Трансформаторы представляют проблему в том, что, в зависимости от состояния потока трансформатора во время выключения, трансформатор может насыщаться в течение первого полупериода последующего приложенного напряжения.Это насыщение может вызвать очень большой ток (в 10–100 раз больше номинального) на ТТР, который намного превышает его номинальное значение перенапряжения за полупериод. SSR со случайным включением могут иметь больше шансов на выживание, чем устройство с нулевым перекрестным включением, поскольку они обычно требуют, чтобы трансформатор поддерживал только часть первого полупериода напряжения. С другой стороны, устройство случайного включения часто замыкается в точке пересечения нуля, и тогда SSR должен выдерживать ток насыщения наихудшего случая. Устройство с нулевым перекрестным включением имеет то преимущество, что оно включается в известном режиме и сразу же демонстрирует наихудшее состояние.Рекомендуется использовать токовый шунт и осциллограф, чтобы проверить, не превышена ли допустимая импульсная нагрузка за полупериод.

Типичный подход к применению твердотельного реле к нагрузке трансформатора состоит в том, чтобы выбрать твердотельный реле с номинальным значением импульсного тока полупериода, превышающим максимальное приложенное линейное напряжение, деленное на сопротивление первичной обмотки трансформатора. Сопротивление первичной обмотки обычно легко измерить, и на него можно положиться как на минимальный импеданс, ограничивающий первую половину цикла броска тока. Присутствие некоторого остаточного потока, плюс реактивное сопротивление насыщения первичной обмотки, затем будет дополнительно ограничивать, в худшем случае, полупериодный помпаж в пределах допустимого помпажа твердотельного реле.

Коммутационные аппараты
Семейство полупроводниковых тиристоров состоит из нескольких очень полезных устройств. Наиболее широко используемыми из этого семейства являются металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), кремниевые выпрямители (SCR), симисторы и альтернаторные симисторы. Во многих приложениях эти устройства выполняют ключевые функции, и совершенно необходимо понимать их преимущества, а также их недостатки, чтобы правильно определить надежную систему. При правильном применении тиристоры могут быть важным преимуществом с точки зрения соответствия требованиям к окружающей среде, скорости и надежности, которые не могут быть выполнены их электромеханическими аналогами.

МОП-транзистор
MOSFET — это полупроводниковое устройство, состоящее из двух металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET), одного N-типа и одного P-типа, интегрированных на одном кремниевом кристалле. МОП-транзистор идеально подходит для переключения нагрузок постоянного тока.

SCR
Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR) — это четырехслойное твердотельное устройство, контролирующее ток. SCR действует как переключатель, проводящий, когда его затвор получает импульс тока, и он продолжает проводить до тех пор, пока он смещен в прямом направлении.SCR идеально подходит для переключения всех типов нагрузок переменного тока.

Симисторы
Симистор — это электронный компонент, приблизительно эквивалентный двум выпрямителям с кремниевым управлением, соединенным в обратную параллель (параллельно, но с обратной полярностью), и их затворы соединены вместе. Это приводит к двунаправленному электронному переключателю, который может проводить ток в любом направлении. Симистор идеально подходит для переключения резистивных нагрузок переменного тока.

Альтернативный симистор
Генератор переменного тока, используемый для переключения нагрузок переменного тока, был специально разработан для приложений, переключающих высокоиндуктивные нагрузки.Специальная микросхема обеспечивает производительность, аналогичную двум тиристорам, подключенным в обратную параллель (встречно-встречно), обеспечивая лучшее поведение при выключении, чем стандартный симистор. Симистор переменного тока — это экономичное решение, которое идеально подходит для переключения индуктивных нагрузок переменного тока.

Тепловые характеристики и теплоотвод
Управление температурным режимом является фундаментальным фактором при разработке и использовании твердотельных реле из-за рассеивания на контактах (обычно 1 Вт на ампер). Следовательно, жизненно важно обеспечить достаточный теплоотвод, в противном случае срок службы и надежность переключения SSR будут поставлены под угрозу.Чтобы правильно определить размер радиатора, необходимо учитывать, что нужно для получения чисел теплового сопротивления, чтобы понять, что это означает. Начнем с определения некоторых переменных:

P = рассеиваемая мощность (Вт)
EDROP = Падение напряжения — максимальное во включенном состоянии (В), можно найти в таблице технических характеристик
. ILOAD = ток нагрузки (A)
TA = Максимальная температура окружающей среды, в которой будет расположено реле (° C)
TJ = максимальная температура полупроводникового перехода — обычно 100 ° CTR = допустимое повышение температуры (° C)
REJC = Термическое сопротивление переход к корпусу — указано в таблице технических характеристик (° C / Вт)
RECS = тепловое сопротивление от корпуса к радиатору — обычно 0.1 ° C / Вт. Этим учитываются потери в термопасте или подушке термопереноса
. RESA = Тепловое сопротивление теплоотвода к окружающей среде — это требуемая характеристика теплоотвода в зависимости от его объема и конструкции (° C / Вт)

Основные формулы следующие:
P = EDROP x ILOAD
TR = TJ — TA
TR = P (REJC + RECS + RESA)
Решение для RESA
RESA = (TR / P) — (REJC + RECS)

Пример: Какова требуемая характеристика теплового сопротивления радиатора для твердотельного реле с падением напряжения 1.6 В и тепловое сопротивление (переход к корпусу) 1,02 ° C / Вт, при нагрузке 20 А и температуре окружающей среды 25 ° C?

Назначение переменных:
EDROP = 1,6 В (из таблицы технических характеристик каталога)
ILOAD = 20A
TA = 25 ° C
ТДж = 100 ° С
REJC = 1,02 ° C / Вт (из таблицы технических характеристик каталога)
RECS = 0,1 ° C / Вт (общепринятое термическое сопротивление из-за смазки или термотрансферной прокладки)

Решение:
Р = 1.6 x 20 = 32 Вт
TR = 100-25 = 75 ° C
RESA = (75/32) — (1,02 + 0,1)
R ESA = 1,22 ° C / Вт

Обычно рекомендуется округлять до ближайшей десятой, чтобы обеспечить дополнительный запас. Это приведет к тепловому сопротивлению 1,2 ° C / Вт.

Использование таблицы дополнительно поможет в выборе радиатора. Существует множество диаграмм, доступных из разных источников, в зависимости от использования вентилятора и материалов. Для получения более подробной информации лучше всего обратиться к производителю радиатора.

Твердотельное реле — обзор

1.2.2.1 Разработка алгоритмов контроля температуры

В последние годы методы контроля температуры быстро развивались, включая управление переключением, ПИД-регулирование, нейронную сеть нечеткого управления и генетический алгоритм. применяется при регулировании температуры. Контроль температуры становится все более интеллектуальным и все более соответствует технологическим требованиям. Раньше применялось переключательное управление, то есть температура регулируется в соответствии с временем включения и выключения твердотельного реле, которое получается с помощью алгоритма широтно-импульсной модуляции (ШИМ), основанного на отклонении температуры.Однако, поскольку нагреватель не обладает большой инерцией, как механическая передача, нагревательная трубка внезапно загорается или гаснет, что доставляет неудобства обслуживающему персоналу. Таким образом, необходимо выбрать метод управления, который может плавно переходить в зависимости от разницы температур.

ПИД-регулирование с 1840-х годов широко применяется в промышленном производстве посредством пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования. Система управления сравнивает значения температуры, собранные в режиме реального времени, с заданным значением, и значение разницы используется в качестве входных данных для функционального модуля ПИД.Алгоритм PID вычисляет соответствующие параметры управления выходом в соответствии с пропорциональными, интегральными и дифференциальными коэффициентами и обеспечивает управление с обратной связью, изменяя ошибку переменной управления, тем самым обеспечивая непрерывный процесс управления. У него есть следующие недостатки: сложно определить параметры ПИД-регулирования на месте; сложно определить модельные параметры контролируемого объекта; его управление будет отклоняться от оптимального состояния при внешнем возмущении.

Искусственная нейронная сеть в настоящее время является основной и важной технологией искусственного интеллекта. Это метод обработки информации, при котором моделируется структура биологических нервных клеток, а память и обработка информации выполняются методом математической модели. Искусственная нейронная сеть может выполнять моделирование сложной нелинейной системы благодаря высокому нелинейному отображению и самоорганизации, самообучению, ассоциативной памяти и другим функциям.Метод имеет высокую скорость отклика и сильную помехоустойчивость. В системе контроля температуры итерация выполняется повторно на микрокомпьютере с учетом факторов влияния температуры, таких как рассеивание тепла, конвекция, физические свойства и температура объекта, который должен быть нагрет, в качестве входных данных сети и экспериментальных данных. данные в качестве образца. По мере продолжения и углубления экспериментов и исследований веса сети получаются посредством самосовершенствования и самокоррекции.Хотя при изучении динамической нелинейной системы не обязательно знать фактическую структуру системы, когда системное запаздывание велико, это сделает сеть огромной и сложной для обучения.