Твердотельное реле

Твердотельное реле (ТТР) или в буржуйском варианте Solid State Relay (SSR) - это особый вид реле, которые выполняют те же самые функции, что и электромеханическое реле (на картинке снизу)

Но вот начинка у них совсем другая и состоит из полупроводниковых радиоэлементов.

Выглядеть ТТР могут по-разному:

Такие релюшки используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения)  малого тока и напряжения.

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока и используется в промышленности в виде блоков управления станков и в различной автоматике.

Слева однофазное реле, справа трехфазное. Или более детским языком: слева релюшка может соединять и разъединять только один проводочек, а справа релюшка может соединять и разъединять одновременно сразу три проводочка ;-).

Если через  коммутируемые контакты силовых  реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегрелись и не вышли из строя, их ставят  на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Итак, давайте рассмотрим также основные виды ТТР:

По методу управления ТТР делятся на две группы:

 - управление с коммутацией через ноль

 - фазовое управление

Итак, что за страшное словосочетание " коммутация через ноль" ? О мама мия... Коммутация - это вроде как переключение чего либо... Но что значит через ноль? Значит, переключение осуществляется, когда нам где-то попадается ноль. Так как ТТР коммутируют напряжение, значит, переключение и отключение происходит, когда напряжение где-то равняется нулю! Ну да, так оно и есть! Эврика! Так стоп, а в каких сигналах у нас напряжение может равняться нулю?  Ну конечно же, в переменном напряжении!

Думаю, простой рисуночек это дело объяснит намного лучше, чем я словами:

То есть, мы подали управляющее напряжение на Вход. Но на Выходе у нас релюшка включилась только тогда, когда значение переменного напряжения (пусть это будет 220 Вольт с нашей домашей розетки) достигло нуля. То же самое справедливо и для того случая, когда мы снимаем управляющий  Входной сигнал с реле. Релюшка в этом случае сразу не выключается, пока не  достигнет опять того же самого уровня в "ноль Вольт".

Для нашего глаза эти колебания совершаются за  время 0,02 сек, поэтому мы никак не сможем уловить задержку визуально. Для нас кажется, что релюшка включается и выключается одновременно с подачей сигнала на ее управляющие контакты.

А вот самые интересные реле относятся ко второй группе. Это так называемые реле с фазовым управлением.

В зависимости от значения  какого-либо параметра на управляющем входе мы можем менять МОЩНОСТЬ подаваемую в нагрузку!  Что-нить понятно?  Я так и знал...

Знаете такое устройство как диммер?

Думаю, он стоит во многих домах.  С помощью диммера мы можем менять  свечение лампы накаливания. А свечение лампы  - это  и есть мощность, рассеиваемая на ее нити накаливания. Меняя мощность на лампе - меняем освещение! А так как мощность у нас опредеяется формулой P=IU, то  получается изменяя напряжение, изменяем свечение лампы!

Почти точно также работают и реле с фазным управлением. Меняя значение  какого-либо параметра на Входе,  пропорционально меняем значение и на выходе ;-). Черная область - это все что останется от синусоиды переменного тока, если менять значение на  Входе реле постепенно:

Подавать на Вход реле можно сопротивление или менять значение силы тока, тем самым регулируя мощность на коммутируемых контактах.

В гостях у нас ТТР фирмы FOTEK:

Что значат обозначения  на нем? Вот небольшая табличка-подсказка:

Слева два столбика образец, справа столбик - расшифровка. L и V  - это как раз релюшки с фазовым управлением.

Давайте еще раз взглянем на нашу релюшку:

SSR - это значит однофазное твердотельное реле.

40 - это на какую максимальную силу тока она рассчитана. Измеряется в Амперах и в данном случае составляет 40 Ампер. 

D. Тип управляющего сигнала. Видать от значения Direct Current - что с буржуйского - постоянный ток. Управление ведется постоянным током от 3 и до 32 Вольт. Этого диапазона до попы хватит самому заядлому разработчику аппаратуры.  Для особо непонятливых даже написано Input, показан диапазон и фазировка напряжения. Как вы видите, на контакт №3 мы подаем "плюс", а на №4 мы подаем "минус".

А - тип коммутируемого напряжения. Alternative current - переменный ток. Цепляемся в этом случае к выводам №1 и №2. Диапазон от 24 и  до 380 Вольт переменного напряжения.

Все элементарно и просто, товарищи!

Для опыта нам понадобится лампа  накаливания на 220 Вольт и простая вилка со шнуром к ней. Соединяем лампу со шнуром только в одном месте:

В разрыв вставляем нашу релюшку

Втыкаем вилку в розетку и...

Не... не хочет... Чего-то не хватает...

Не хватает управляющего напряжения! Выводим напряжение от Блока питания  от 3 и до 32 Вольт постоянного напряжения. В данном случае я взял 5 Вольт.

И о чудо! Лампочка загорелась!  Это означает, что контакт №1 замкнулся с контактом №2. О срабатывании релюшки нам говорит также и светодиодик на корпусе самого реле. 

Интересно, какую силу тока потребляют управляющие контакты реле? Итак, имеем на блоке 5 Вольт.

А сила тока получилась 11,7 милиАмпер! Господа микроконтроллерщики,особенно авээрщики. Вам это ни о чем не говорит? ;-) 

Думаю,  на опыте  все понятно что к чему. Осталось разобрать плюсы ТТР, а их не так уж и мало:

- включение  и выключение цепей без электромагнитных помех;
- высокое быстродействие;
- отсутствие шума и дребезга контактов;
- продолжительный период работы (свыше МИЛЛИАРДА срабатываний);
- возможность работы во взрывоопасной среде, так как нет дугового разряда;
- низкое электропотребление (на 95% (!) меньше, чем у обычных реле);
- надёжная изоляция между входными и коммутируемыми цепями;
- компактная герметичная конструкция, стойкая к вибрации и ударным нагрузкам.

- небольшие размеры и хорошая теплоотдача, если конечно использовать термопасту и хороший радиатор.

Также вот небольшой мануал по ТТР, для тех, кому показалось, что статья слишком легкая.

Любые виды твердотельных реле вы всегда можете найти на Али по этой ссылке.

Читайте также