Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

Содержание

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

SSR (твердотельное реле) OMRON

Твердотельные реле применяют сейчас в промышленном оборудовании, там где нужна большая надежность и малые габариты. У твердотельных реле есть аббревиатура на русском – ТТР. По-английски название звучит Solid State Relay, SSR. То есть, ТТР и SSR – одно и то же.

Как не трудно догадаться, основной минус этих устройств – цена, но в этой статье поговорим о преимуществах и особенностях этих замечательных устройств.

Принцип работы и устройство твердотельных реле

Для начала, что такое обычное реле? Это устройство, которое имеет контакты, и катушку управления. Контакты приводятся в действие (замыкаются, или размыкаются, не важно) подачей напряжения на катушку реле. То есть, нужно некоторое управляющее (активирующее) напряжение, которое приводит в действие контакты.

В твердотельном реле – то же самое. Есть управляющее напряжение (постоянное или переменное, разного уровня, зависит от типа реле), и есть «контакты», которые замыкаются. Почему «контакты» в кавычках – потому что их реально нет, их роль выполняют полупроводниковые (твердотельные, отсюда и название) приборы. Как правило, тиристоры или симисторы (для коммутации переменного тока) и транзисторы (для постоянного тока).

Твердотельное реле переменного тока OMRON. Управляющие контакты – на переднем плане

В принципе, любой ключевой транзистор можно назвать твердотельным реле.  Например, в датчике движения или датчике освещенности на выходе стоит транзистор, который подает напряжение на обычное реле.

Обычное реле применяется не только для увеличения коммутируемого тока. Транзистор может пропускать ток только в одном направлении, а вот симистор или тиристоры, используемые в твердотелках, прекрасно пропускают переменный ток (ток в обоих направлениях).

Так же, как и в обычных реле, в твердотельных существует гальваническая развязка между напряжением катушки и напряжением на силовых контактах. Только в «электромеханических» реле это достигается за счет разнесения в пространстве, а в твердотельных – за счет оптической развязки. Т.е, на входе стоит оптрон.

Устройство твердотельного реле постоянного тока – реле вскрыто, один транзистор “подгорел”

На фото показано, как устроено твердотельное реле 5…24 VDC – 5…200 VDC. Всё просто – стабилизация (приведение к одному уровню) входного напряжения, оптическая развязка, выходной ключ.

Твердотельные реле потребляют и теряют гораздо меньше энергии при работе, имеют меньшие габариты, высокое быстродействие, гораздо более длительный срок службы и всё это – абсолютно бесшумно!

Однако не стоит впадать в эйфорию, контакторы и реле прекрасно справляются со своими функциями не только в быту, но и в промышленной аппаратуре. И в обозримом будущем твердотельные реле их полностью не заменят, это точно.

Подробнее принципы работы твердотельных реле рассмотрены в файлах, которые можно скачать в конце статьи.

Области применения твердотельных реле

Твердотельное реле применяются там, где нужен принцип “поставил и забыл”. А обычные контакты даже производитель рекомендует чистить через несколько тысяч циклов замыканий.

ТТР очень выгодно использовать там, где обычные контакты плохо справляются и горят как свечи. То есть, нужна надежность. Например, когда надо часто коммутировать индуктивную нагрузку, где контакты залипают или выгорают. Либо, критическое значение имеет габариты устройства.

Что такое контактор и как его применить и выбрать – в моей статье.

А если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

Часто ТТР применяют в системах регулирования температуры, где используются ТЭНы. Обычный пускатель (если ТЭН на 3 кВт и больше) развалится через год. Ведь, если нужна большая точность поддержания температуры и выставлен небольшой гистерезис, ТЭН будет включаться-выключаться очень часто. Самому ТЭНу от этого “не холодно, не жарко”, а вот контактору придётся потрудиться в поте лица.

Применение в климатической камере 40А

На фото показано практическое применение. Климатическая камера, ТЭН 2,2 кВт, в защите – автомат С16. Принцип работы – подается 24В с контроллера температуры. Щёлкает с периодом 2 секунды.

Виды ТТР

Твердотельные реле по устройству и принципу работы можно разделить на следующие разновидности:

А что там свежего в группе вк самэлектрик.ру?

  • По виду управляющего напряжения – переменное или постоянное (дискретные). Иногда на вход подключается переменный резистор, т.е. используется аналоговое управление, соответственно и выходное напряжение меняется плавно, как в диммере для освещения.
  • По виду коммутируемого напряжения – переменное или постоянное.
  • По количеству фаз для переменного напряжения – одна или три.
  • Для трехфазных – с реверсом или без.
  • По конструкции – монтаж на поверхность или на ДИН-рейку. Хотя, практически все производители предлагают переходные планки для универсального монтажа.

Кроме того, стандартной опцией для коммутации переменного напряжения является переключение в момент перехода через ноль.

Выше уже было фото ТТЛ, у которого вход – постоянное напряжение, выход – переменное (АС-DC). Вот ещё какие реле у меня есть сейчас под рукой:

SSR OMRON DC-DC. Вход – постоянное напряжение до 24 В, выход – тоже постоянное, до 200 В

SSR FOTEK DC-DC – твёрдотельные реле постоянного тока

Дальше-больше. Ниже показано трехфазное твердотельное реле. На его входы R, S, T подается три фазы 380В, а с его выходов U, V, W напряжение подается на асинхронный двигатель или трехфазный ТЭН.

Fotek 3 phase. Трехфазное твердотельное реле

Это реле работает (по результатам работы) примерно, как магнитный пускатель с катушкой 24 VDC.

Как подключить электродвигатель через магнитный пускатель – подробно расписано на СамЭлектрике здесь.

Управляющие контакты показаны поближе:

Fotek 3 phase. Входные управляющие контакты

Видите на фото, под управляющие контакты предусмотрено ещё одно место, которое в данном случае не используется? На этом месте у другой модели подается сигнал реверса. То есть, при подаче на один вход фазы через реле коммутируются для прямого вращения двигателя, при подаче на другой вход – для обратного.

Кто не в курсе – прямое вращение – это когда двигатель крутится по часовой стрелке, если смотреть ему “в зад”. Как поменять направление вращения двигателя – поменять местами любые две фазы.

По теме рекомендую почитать мою статью по трем фазам и отличии трехфазного питания от однофазного.

Трехфазные реле с реверсом бывают с коммутацией двух фаз, третья подключена к двигателю постоянно.

А теперь представьте, столько места занимает и сколько шума при работе создает обычное реверсивное реле на такой ток? То-то и оно!

Вот такое же ТТЛ, но помощнее и с управлением от переменки 220В.

Fotek TSR-40AA-H 3 phase 40A

Источник: https://1000eletric.com/kakim-poluprovodnikovym-priborom-luchshe-vsego-zamenit-rele/

Управление мощными приборами — более 20 кВт в системе умного дома. / Kvazis House / iXBT Live

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

 Здравствуйте друзья

В х к моим обзорам по тематике умного дома, неоднократно задавался вопрос — что делать если прибор, которым нужно управлять, имеет высокую мощность? Ведь умные розетки и контролеры питания рассчитаны на относительно небольшие токи — 10, иногда 15 — 16 А. Этот обзор будет одним из вариантов решения этого вопроса.

Дополнительно я поставлю еще цель — решить проблему максимально просто, а главное дешево. Бюджет — не более $20. 

Итак поехали!

Вступление

Немного теории. 

Все распространенные умные розетки, контролеры питания для умного дома различный производителей — в качестве управляющего устройства используют электромагнитные реле.

Упрощенно — две контактные пластины, которые замыкаются и размыкаются при помощи электромагнита. Примерно такие:

И все устройства такого класса имеют общую проблему — миниатюрные реле не способны работать с большими токами. Часто, даже работая в рамках допустимого, но на пределе — случаются неприятности в виде сваривания пар контактов реле — из за искры. И тогда умная розетка превращается в тупую. 

Вариантом выхода из положения является использование твердотельного реле (Solid State Relay)  — это устройство работающее по принципу полупроводниковых приборов — транзисторов, тиристоров, не имеющее механически движущихся частей — соответственно совершенно бесшумное, а так же имеющее очень высокое быстродействие и большой ресурс срабатываний. 

Выбор оборудования

В качестве оборудования — я, исходя из цели вписаться в бюджет $20 и взять что-то что я еще не обозревал — выбрал контролер питания Sonoff Basic, текущая цена которого в магазине itead cc — всего 4,85 $

Читайте также  Прибор для настройки камер видеонаблюдения

Страница товара

Реле — я выбрал аж на 100 А (22 кВт при напряжении сети 220 В) от KZLTD, на Aliexpress — за $13.08 

Страница товара

Итого выйдя в заданный диапазон — менее $20. Да простят меня педанты — стоимость доставки я не учитываю.

Характеристики:

Sonoff Basic

Диапазон напряжения:90-250v AC(50/60Hz)Максимальный ток: 10AМаксимальная мощность: 2200 ВтРазмер: 88*38*23mm (L*W*H)Цвет: белыйВлажность: 5%-95%Частота беспроводного соединения: 2.4Ghz

Рабочая температура: ﹣20℃-75℃

KZLTD SSR 

Диапазон управляющего напряжения:  90-280VACДиапазон коммутируемого напряжения:  24-480VACМаксимальный ток: 100A

Размер: 57*44*32mm (L*W*H

Sonoff Basic

Обзоров этого контролера питания было уже предостаточно, главным его достоинством является очень доступная цена. Так же под него есть большое количество альтернативных прошивок и сам процесс перепрошивки не сильно сложный, хотя и не без паяльника. Но как я сказал в начале — я буду рассказывать путь как это сделать максимально просто — и затрагивать вопрос прошивки пока не буду. 

По своему опыту управлением бойлером скажу — для таких целей каких-то особенных сценариев не надо, более чем достаточно и обыкновенного таймера, который является штатной функцией устройства.

Форм — фактор Sonoff Basic очень удобный — очень жаль что в экосистеме устройств Xiaomi ничего подобного нет. Все предельно просто — два контакта — вход и два контакта выход. Управление осуществляется или вручную по кнопке на корпусе или через приложение.

Приложение E-WeLink

Немного расскажу про штатное приложение. 

Если у вас еще нет аккаунта в E-WeLink — Вам будет предложено его создать. Первый запуск приложения сопровождается подсказками, облегчающими изучение его возможностей. 

Для добавления устройства — необходимо перевести его в режим сопряжения (предварительно подав не него питание разумеется) удерживая в течении 5 секунд кнопку на нем.

Далее необходимо ввести пароль от вашей Wi-Fi сети, после чего будет проведено сканирование и обнаружение совместимый устройств.

Следующим шагом будет придумывание имени устройству и после этого оно появится в общем списке. 

Принцип очень похож — и было бы странно если бы это было не так, на аналогичные системы от Xiaomi или Broadlink.

Главное окно управляющего приложения содержит большую круглую кнопку — включить и выключить, и органы управления всеми функциями устройства.

Самыми полезными и востребованными будут — таймер включения, один раз заведя его, можно забыть о необходимости включать и выключать тот же бойлер каждый день. Таймер обратного отсчета — удобен для произвольных включений на заданный промежуток времени. Небольшое меню настроек позволяет переименовать устройство, обновить прошивку, задать статус по умолчанию после обесточивания, включить систему уведомлений.

Твердотельное реле

Доступных вариантов — очень много. Реле отличаются и максимально допустимыми нагрузками, переменное или постоянное напряжение, диапазон напряжений и т.д. Для задачи поставленной перед обзором, оптимальным был вариант на переменное напряжение — как управляющее так и коммутируемое, с диапазоном включающим в себя 220 В.

Принцип подключения — очень простой. Контролер питания по заданным параметрам включает/отключает реле — и подключается на управляющую пару контактов. А нагрузка — имеет разрыв в линии фазы, который коммутируется при помощи реле. Вся токовая нагрузка приходится на реле, а контролер питания работает в супер щадящем режиме.

Тестовый стенд

В качестве теста я собрал стенд, где роль нагрузки выполняла лампочка накаливания. Особенно тяжелых нагрузок у меня все равно нет — здесь демонстрируется принцип работы.

На практике все в точности так же как и в теории. Sonoff — управляет реле, не испытывая совершенно никаких перегрузок по току, реле коммутирует мощную нагрузку — выполняет ту задачу под которую и спроектировано.

Управление — как вручную, нажатием кнопки на корпусе контролера.

Так и через приложение — по кнопке или таймеру.

Совершенно не обязательно использовать в качестве управляющего устройства именно Sonoff — с этим прекрасно справится и broadlink и xiaomi — неважно, я лишь привел пример как можно решить задачу с бюджетом менее чем в 20 долларов. 

Используя этот принцип — вы можете решить задачу по управлению питанием, наверное любого, самого мощного домашнего прибора, по таймеру, по сценариям умного дома, как вам угодно, не подвергая смарт контролеры критическим нагрузкам по мощности. 

Так же в качестве некоторого дополнительно материала — предлагаю посмотреть видео обзор

Надеюсь что информация из этого обзора будет вам полезна и интересна. Спасибо за внимание.

Источник: https://www.ixbt.com/live/kvazis/upravlenie-moschnymi-priborami---bolee-20-kvt-v-sisteme-umnogo-doma.html

Реле-регулятор напряжения генератора: строение, функции и проверка

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

Реле-регулятор напряжения генератора. Такое сложное, на первый взгляд, название имеет совсем небольшой компонент генератора автомобиля или мотоцикла и чей выход из строя может стать причиной целого ряда проблем. Вот например: недозаряд или же перезаряд аккумулятора. Подобное может возникнуть по множеству причин, но в большинстве случаев виновником проблемы является вышедшее из строя реле генератора (так его обычно называют). Давайте разберемся, что же представляет собой реле генератора, как данный компонент подключается к бортовой сети транспортного средства, как его проверить и в случае нужды заменить.

Базовые понятия

Реле-регулятор, являющийся важной частью бортовой электросети, ответственно за регулирование тока, вырабатываемого генератором транспортного средства. За счет работы реле предотвращается перезаряд аккумулятора, что является для него губительным. Сведущие в электротехнике авто и мотолюбители заметят: согласно описанию это обычный стабилизатор напряжения! По сути, это он и есть. Но давайте немного разберемся с генераторами.

По сути, генератор как постоянного, так и переменного тока являются электромашиной, преобразующей в электрический ток механическую энергию. Сегодня более распространены генераторы переменного тока, так как они не используют токосъемные щетки, имеющие тенденцию к пригоранию или сильной деформации по ходу эксплуатации устройства. Выходное напряжение генераторов обоих типов зависит от скорости, с которой внутри него вращается магнитное поле, и от магнитной силы. На обмотку возбуждения таких генераторов изначально подается т.н.

ток возбуждения, за счет которого наводится магнитная индукция. Силу этого тока нужно регулировать. В определенный момент на обмотку возбуждения нужно перестать подавать питание – еще один момент, за которым необходимо проследить. Далее, так как в генераторах переменного тока положение полюсов «+» и «» постоянно изменяется, ток нужно выпрямлять. За это ответственен диодный мостик, однако диапазон выходных напряжений может быть довольно широким.

И вот теперь можно выделить основные задачи реле-регулятора генератора:

  • Выдержка диапазона напряжений (13,5 – 14,5 Вольт) в сети автомобиля или мотоцикла, а также на клеммах их аккумулятора;
  • Регулировка тока возбуждения;
  • Прекращение подачи питания от аккумулятора к обмотке возбуждения.

По сути, реле генератора «следит» за выходным напряжением и силой тока, от которого питается обмотка напряжения. Как только выходное напряжение становится слишком большим, реле уменьшает силу тока возбуждения. Если ситуация обратная и напряжение генератора уменьшилось, следует повышение тока на возбуждающую обмотку.

Так происходит множество раз, причем стабилизация длится долю секунды.

Таким образом реле обеспечивает и нормальную работу генератора, который теперь дает оптимальное напряжение для электроприемников (магнитолы, например), и экономит ресурс аккумуляторной батареи, также предотвращая ее выход из строя вследствие подзарядки слишком большим током.

Типы реле-регуляторов

Современные реле-регуляторы не используют электромагнитные реле в качестве базы – они полностью полупроводниковые. Использование полупроводников сделало устройство и надежным, и очень компактными, однако свело практически на нет его ремонтопригодность. Типов реле-регулятора довольно много, но существенным является одно: принципиальных отличий между реле разных типов нет. Стоит выделить два типа:

  • Встроенное. Иногда реле такого типа называют «шоколадкой». Находится внутри генератора и совмещено с щеточным узлом;
  • Вынесенное. Крепится на автомобильном кузове.

Корпусы всех новых регуляторов являются неразборными, так что добраться до полупроводниковой «начинки» будет непросто. Корпус может быть или полимерным, или стальным. Слабым местом регуляторов являются скорее контакты и провода. Первые со временем окисляются, а изоляция вторых может оплавиться или получить механические повреждения.

Причины выхода из строя

Реле-регуляторы выходят из строя не так уж и часто, но если автолюбители с этим не повезло, игнорировать проблему не стоит. Вот главные причины выхода устройства из строя:

  1. В обмотке возбуждения произошло межвитковое замыкание. Это самая частая из причин, по которым реле приходится менять. Здесь стоит отметить, что даже новое реле может прожить недолго. Если быстро выходит из строя даже новое устройство, стоит снять генератор и провести его тестирование;
  2. Пробой диодов. Такое происходит не очень часто. При пробое диодов наблюдается перегрев генератора;
  3. Переполюсовка в аккумуляторе. Если данная проблема существует продолжительное время, из строя выходят выпрямительные диоды;
  4. Короткое замыкание, произошедшее на управляющем выводе генераторного реле-регулятора;
  5. Разрушение щеток.

Также причиной выхода реле из строя является его естественный износ. Как правило, устройство служит очень долго, однако даже самую надежную автомобильную электронику, запаянную в герметичный корпус, приходится менять раз в 6-8 лет. Если реле-регулятор неисправно, возможен выход из строя не только аккумулятора, но даже электронного блока авто и собственно генератора.

Читайте также  Как пользоваться прибором для измерения тока?

Диагностика автомобильного реле-регулятора

Для начала стоит определиться с тем, нужна ли вообще проверка реле. В первую очередь обращают внимание на некорректную зарядку аккумуляторной батареи:

  • Наблюдается перезаряд. Электролит начинает выкипать, причем раствор кислоты может попадать на детали кузова;
  • Наблюдается недозаряд. Заряд аккумуляторной батареи постоянно имеет малое значение, вследствие чего двигатель может не запускаться, а оптика гореть в пол накала.

Если наблюдается что-то из вышеописанное, нужно обзавестись тестером и начать проверку реле-регулятора. Коротко говоря, любое отклонение напряжения от максимума (14,5, в редких авто целых 14,8 Вольт) или минимума (12,8 Вольт) на соответствующих оборотах свидетельствует о необходимости замены реле-регулятора. Перед диагностикой стоит провести замер напряжения на клеммах автомобильного аккумулятора – в норме оно равняется 12,8 Вольтам.

Если в транспортном средстве используется встроенное реле, нужно проделать следующее:

  1. Извлечь щеточный узел и случае нужды подобрать новые щетки. Короткими считаются щетки менее 5 миллиметров;
  2. Взять источник питания. Подойдет блок питания или же зарядное устройство, позволяющим регулировать напряжение хотя бы до 16 Вольт. «Минусовой» провод источника замкнуть на соответствующую клемму регулятора;
  3. «Плюсовой» провод источника питания подключаться к соответствующей клемме реле-регулятора;
  4. Подключить 10-Ваттную контрольную лампу к щеткам. При ее отсутствии подойдет и светодиод;
  5. Подавать питание от источника к реле, постепенно повышая напряжения. Как только оно превысит отметку в 14,5 или 14,8 Вольт (исключительный случай), лампа/светодиод должны погаснуть.

Если реле-регулятор не прошло проверку (контрольный прибор не погас), его однозначно стоит менять. При игнорировании проблемы аккумулятор будет перезаряжаться на постоянной основе, что в конце концов приведет к его поломке. В случае встроенного реле проверка станет еще проще:

  1. Подключить щупы тестера к клеммам реле;
  2. На мультиметре выставить значение в 20 Вольт;
  3. Запустить двигатель и проверить показатель напряжения – он должен быть минимальным (порядка 12,8 Вольт);
  4. Увеличить обороты двигателя. Показатели напряжения должны плавно расти;
  5. Когда двигатель будет иметь 3500 об/мин, проследить за изменениями показателей напряжения. Они обязательно должны попасть в диапазон 14-14,5 Вольт. В некоторых автомобилях максимум составляет 14,8 Вольт.

В том случае, если вы наблюдали серьезные отклонения или, напротив, постоянство напряжения вне зависимости от оборотов, реле-регулятор однозначно является неисправным. Мы категорически рекомендуем даже после этих проверок лишний раз проверить клеммы регулятора – окислы и налеты могут помешать проведению правильной диагностики устройства. После очистки диагностику стоит повторить.

Выбор нового реле генератора

Подобрать новое реле-регулятор довольно просто. Автолюбителю даже нет особо смысла разбираться в том, к какому конкретно типу относится устройство. Чем ему действительно стоит воспользоваться, так это электронными каталогами продвинутых интернет-магазинов – такие магазины имеют свою кросс-базу кодов и позволяют подобрать как оригинальное реле, так и его аналоги. Поиск может быть осуществлен по следующим параметрам:

  • VIN-код транспортного средства;
  • Код уже установленного реле. Нанесен краской или выдавлен на корпусе устройства;
  • Данные автомобиля. Речь идет и о марке и модели, и годе выпуска, параметрах мотора.

Проще всего искать именно по коду имеющегося реле, так как к устройству несложно подобраться и оно всегда промаркировано. К слову, могут возникнуть сложности с подбором аналогов к реле-регуляторам последних моделей авто от немецких автоконцернов. Устройство может иметь в своей элементной базе микропроцессор с программным управлением (внедрены BMW и Audi) и, как правило, выпускается только под брендом автоконцерна – аналогов на рынке запчастей нет.

Экскурс по производителям

Если вы подбираете реле-регулятор к отечественному автомобилю, то сможете найти продукцию множества фирм. Если же речь идет о подборе реле к иномарке, фирм-производителей будет не так уж и много. По сути, их же продукцию предлагают упаковщики – мелких изготовителей реле генераторов немного. Обращать внимание стоит в первую очередь на реле вот этих фирм:

  • Bosch (Германия);
  • Valeo (Франция);
  • Cargo (Дания);
  • Huco (Германия).

Продукцию всех вышеуказанных брендов за исключением Cargo подделывают крайне часто. А вот поддельные реле датской фирмы почти не встречаются, хотя автолюбителям и в случае покупки запчастей этого производителя стоит быть предельно осмотрительными и удостоверяться в подлинности товара.

Весьма неплохую электрику можно найти в каталогах таких фирм, как Mobiltron (Тайвань), ERA (Италия). Негативных отзывов автолюбителей на продукцию этих фирм довольно много, так что потенциальному покупателю стоит задуматься над тем, готов ли он сыграть в «лотерею» – качество запчастей данных фирм может варьироваться от поставки к поставке. Запчасти WAI (США) весьма хороши, но их подделывают и их качество в зависимости от страны производства и рынка, на который ориентирована американская фирма, может варьироваться.

Вывод

Реле-регулятора напряжения является одним из самых маленьких и неприметных компонентов электроники городских транспортных средств, но вместе с тем, его роль очень велика. Без регулировки напряжения и тока возбуждения как генератор, так и питающаяся от него электроника перестала бы нормально работать или вовсе вышла из строя. Что, впрочем, действительно может произойти, если некорректно работающий регулятор вовремя не заменить. К счастью, реле-регуляторы сегодня предлагает множество фирм, так что автолюбителю наверняка будет из чего выбирать.

Источник: https://avto.pro/autonews/rele_regulyator_napryazheniya_generatora_stroenie_funkcii_i-20190301/

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

Радиоэлектроника развивается стремительными темпами и то, что совсем недавно использовалось повсеместно, в настоящее время кажется пережитком далёкой старины. Электромеханическое реле ещё активно используется, но на смену ему идёт принципиально новый электронный прибор – твёрдотельное реле.

В англоязычной технической литературе твердотельное реле (ТТР), имеет сокращённое обозначение SSR (Solid State Relays).

Твёрдотельное реле служит для управления силовыми цепями с помощью низковольтной цепи управления. В качестве коммутатора силовой цепи используются мощные ключи на полупроводниковых структурах, выполненных по типу: транзистора, тиристора или симистора.

По сути, твёрдотельное реле является аналогом всем знакомого электромеханического, но выполненного по полупроводниковой технологии.

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

Принцип работы твёрдотельного реле

Работает твердотельное реле следующим образом: управляющий сигнал подаётся на светодиод. Оптическое излучение вызывает на фотоприёмнике (фотодиоде) появление ЭДС. Это напряжение подаётся на управляющую схему, которая вырабатывает сигнал для управления выходным ключом.

Таким образом, вся работа твёрдотельного реле осуществляется в нескольких ступенях разделённых между собой:

Входная цепь (излучающий диод).

Фотодиод с триггером управления (схема управления).

Цепь коммутации (симистор).

Цепь защиты выходного ключа (варистор и т.п.).

В зависимости от назначения и параметров твёрдотельного реле оно может иметь различное устройство. Как уже говорилось, в качестве силового ключевого элемента, который коммутирует ток нагрузки, может быть использован симистор, МДП-транзистор, тиристор, диод, биполярный транзистор или IGBT-транзистор. Благодаря этому в продаже можно найти твёрдотельное реле под любую задачу.

Основных параметров у твёрдотельного реле немного:

Коммутируемое напряжение Uмакс;

Коммутируемый ток Iмакс;

Качественные отличия твёрдотельных реле от электромеханических

Почему твёрдотельные полупроводниковые реле всё активней занимают место «классических» электромеханических? Как известно, у электромеханических реле недостатков много: большое время срабатывания, подгорание контактов (как следствие, низкая надёжность), дребезг контактов, искрение (вызывает помехи в работе аппаратуры).

По сравнению с электромагнитными реле, твёрдотельные обладают рядом несомненных преимуществ:

Допускается не менее миллиарда переключений, что в тысячу раз превышает этот показатель у обычных электромеханических.

Совместимость с уровнями логических микросхем. То есть SSR можно управлять прямо с выхода микросхем.

Отсутствие контактов а, следовательно, и дребезга.

Бесшумная работа, вибростойкость, высокое быстродействие.

Очень малое энергопотребление.

Следует отметить, что твёрдотельные реле очень чувствительны к превышению, как напряжения, так и тока. Поэтому, выбирая твердотельное реле необходимо всегда учитывать запас минимум в 20 %. Есть ещё два очень важных момента, на которые необходимо обращать внимание. Эти устройства очень боятся перегрева, а при работе полупроводниковая структура сильно нагревается, поэтому наличие радиатора необходимо. Очень часто коммутируемую цепь шунтируют варистором для защиты от импульсных выбросов.

Маломощные твёрдотельные реле

Существует целая серия твердотельных реле рассчитанных на работу с небольшими токами и напряжениями. Их принято называть телекоммуникационными реле или MER (MicroElectronic Relay). Как правило, они рассчитаны на коммутацию нагрузки небольшой мощности.

Маломощные полупроводниковые реле имеют очень небольшие размеры и прекрасно зарекомендовали себя, работая в многофункциональных телефонных аппаратах, контрольно-измерительной аппаратуре, модемах, приёмно-контрольных приборах систем охранной и пожарной сигнализации.

Поскольку они работают в слаботочных системах, их внутренняя схемотехника заметно упрощена с целью снижения себестоимости. Особенно удобно их использование в системах оповещения о пожаре или несанкционированном проникновении. В этих системах требуется очень высокий уровень надёжности, который далеко не всегда могут обеспечить электромагнитные реле. Рассмотрим устройство слаботочного реле CPC1035.

Как видно из рисунка, такое реле представляет собой комбинированное устройство. В его составе есть высокоэффективный излучающий AsGaAl-инфракрасный диод. Он является управляющей цепью (Control). Нагрузку (Load) коммутирует сдвоенный MOSFET транзистор. Благодаря сдвоенному MOSFET транзистору реле допускает коммутацию переменного тока.

Читайте также  Прибор для измерения атмосферного давления

Как только на инфракрасный диод подаётся напряжение, он начинает излучать. Излучение принимается фотодиодной матрицей, в которой создаётся фото-ЭДС. Далее, полученное от фотоматрицы напряжение (фото-ЭДС), подаётся на управляющую схему. Та в свою очередь управляет ключом из полевых транзисторов. Цепь нагрузки начинает пропускать ток.

Как видим, в основе любого твёрдотельного реле лежит полупроводниковая технология.

Основные параметры CPC1035:

Коммутируемое переменное напряжение (Blocking Voltage) – 0. 350 В;

Максимальный ток нагрузки (Load Current) – 100 мА;

Максимальное сопротивление ключа во включенном состоянии (Max On-resistance) – 35 Ом;

Величина управляющего тока – 2. 50 мА (Ток управления – постоянный).

Такие маломощные и миниатюрные реле активно используются в охранных датчиках. Вот, например, реле COSMO типа CPC1008 на плате датчика движения «Фотон-Ш». Оно подключается в охранный шлейф приёмно-контрольного прибора (например, ППКОП «Гранит») или к линии, которая подключена к пульту центрального наблюдения (ПЦН).

Твёрдотельные реле серии CPC10xx также есть в составе охранного датчика «Астра-621». Это многофункциональный датчик. Он контролирует движение в охраняемой зоне за счёт пироэлектрического датчика и осуществляет контроль разбития окон за счёт чувствительного микрофона. На печатной плате прибора расположено два полупроводниковых реле типа CPC1016N. Одно срабатывает при детектировании движения в охранной зоне, а другое срабатывает при разбитии окон.

Если приглядеться, то можно увидеть, что на печатной плате твёрдотельное реле обозначается как DA4 и DA5. Как известно, сокращением DA обычно указывают на схемах аналоговые микросхемы. Поэтому стоит понимать, что твёрдотельное реле это не отдельный электронный компонент, а по своей сути специализированная микросхема, наподобие ИК-приёмника.

В данной статье поговорим про твердотельное реле, обозначим его преимущество перед механическим реле. Рассмотрим управление и подключение твердотельного реле, принцип его работы и конструкцию, а так же разберем различные схемы.

Описание

В отличие от электромеханических реле (EMR), которые используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты для управления и переключения питания, твердотельное реле или SSR не имеет движущихся частей, но вместо этого использует электрические и оптические свойства полупроводниковых полупроводников, выполняет его вход в функции изоляции и переключения выхода.

Как и обычные электромеханические реле, твердотельные реле обеспечивают полную электрическую изоляцию между их входными и выходными контактами, а его выход действует как обычный электрический переключатель в том смысле, что он имеет очень высокое, почти бесконечное сопротивление в непроводящем (разомкнутом) и очень низком сопротивлении при проведении. Твердотельные реле могут быть предназначены для переключения как переменного, так и постоянного тока с помощью SCR, триак или переключающего транзисторного выхода вместо обычных механических нормально разомкнутых контактов. Купить твердотельное реле на Алиэкспресс:

В то время как твердотельное реле и электромеханическое реле в основном схожи в том, что их низковольтный вход электрически изолирован от выхода, который переключает и контролирует нагрузку, электромеханические реле имеют ограниченный жизненный цикл контакта, могут занимать много места и имеют более низкие скорости переключения, особенно большие силовые реле и контакторы. Твердотельные реле не имеют таких ограничений.

Таким образом, основные преимущества твердотельных реле по сравнению с обычными электромеханическими реле состоят в том, что у них нет движущихся частей, изнашиваемых, и, следовательно, нет проблем с отскоком контактов, они могут переключать «ВКЛ» и «ВЫКЛ» гораздо быстрее, чем механические реле может двигаться, а также включаться при нулевом напряжении и отключаться при нулевом токе, что устраняет электрические помехи и переходные процессы.

Источник: https://9692.ru/info/kakim-poluprovodnikovym-priborom-luchshe-vsego/

Автомобильное реле с диодом

Каким полупроводниковым прибором лучше всего заменить реле?

Этот вопрос рано или поздно возникает практически у всех автовладельцев. Эти маленькие черные коробочки, в изобилии расставленные по автомобилю, что-то делают внутри себя, щелкают, тикают и иногда ломаются. Что же такое – реле?

Вообще, реле бывают разные. Существует огромное количество реле, делящихся по типу срабатывания, напряжению, сфере применения и так далее. Но в рамках этой статьи мы разберемся с обычными электромеханическими реле, которые используются в любых автомобилях, которые вы видите вокруг.

Что такое реле?

Реле – это устройство, которое позволяет замыкать или размыкать электрическую цепь по определенному сигналу. В классическом варианте такой сигнал является обычным напряжением, но поданном на отдельные контакты. Зачем это нужно?

Реле используют, во-первых, для того, чтобы можно было управлять мощными потребителями электричества при помощи слабых элементов управления. Во-вторых, реле дает возможность включать несколько потребителей одной кнопкой.

Пример из жизни: обычные автомобильные фары. Галогенные лампочки в фарах, как правило, имеют мощность 55 Ватт. Их две, а это значит, что общая мощность уже 110 Ватт. Когда вы нажимаете кнопку в салоне или поворачиваете выключатель фар, то лампочки в фарах зажигаются и создают нагрузку в проводах как раз на эти 110 Ватт. Данная мощность не маленькая, и без реле вся она проходила бы через выключатель. Для того чтобы такое реализовать, пришлось бы проводить в салон толстые провода, да и сам выключатель был бы могучим и скорее всего некрасивым. Поместить его в подрулевой выключатель (как, например, на японских машинах) вряд ли бы удалось.

Если учесть, что мощных потребителей немало даже в классических «Жигулях» (вентилятор охлаждения двигателя, фары, подогрев заднего стекла, стартер), то в салон пришлось бы проводить огромное количество толстенных проводов и делать мощные органы управления.

От всего этого освобождает реле. Чтобы понять, как оно это делает, давайте рассмотрим его внутреннее устройство.

Как устроено реле?

Основа реле – электромагнит и контактная группа. Контактная группа, в простейшем случае, представляет собой четыре контакта. Два из них – питание электромагнита, остальные – питание подключенного через реле потребителя (например, подогрева заднего стекла). Эти контакты имеют свои названия – управляющая цепь и силовая цепь (или управляющие контакты и силовые контакты).

Соответственно силовая цепь – это мощные контакты, которые пропускают через себя ток для потребителя (например 110 Ватт для фар головного света). Управляющая же цепь – работает со слабым током и предназначена для питания электромагнита.

При этом на один (определенный) контакт электромагнита подается «плюс», а второй контакт – «масса», то есть он, как правило, соединяется с кузовом автомобиля.

На силовые же контакты подключаются мощные провода, и получается, что реле, как бы разрывает эти провода на две части, чтобы была возможность управлять током внутри них.

Реле бывают не только с четырьмя контактами (два управляющих, два силовых), но и с большим их количеством. Однако, в большинстве случаев, в машинах применяются все-таки 4-х контактные реле.

Как работает автомобильное реле?

Электромагнит, находящийся внутри реле, срабатывает при подаче напряжения на определенный контакт и притягивает к себе подпружиненную перемычку. Перемещаясь в другое положение под действием магнита, эта перемычка замыкает контакты силовой цепи. Получается, что мощные провода «разорванные» на две части фактически «соединяются» внутри реле и по ним начинает идти ток, питая потребитель.

прелесть этой конструкции в том, что электромагнит, требует очень маленькое напряжение для своей работы. А оно подается из салона от красивых и небольших кнопок или крутилок. Эти далеко не мощные органы управления уже не подвержены большим токовым нагрузкам, а всего лишь подают слабый сигнал на магнит.

Когда мы включаем те же фары, на самом деле сначала включаются не лампочки в фарах, а электромагнит в реле. Он тянет к себе перемычку и уже она подключает фары. Соответственно, при выключении фар в салоне автомобиля, напряжение на электромагните пропадает, перемычка под действием пружинки возвращается обратно и размыкает силовые контакты. Все это происходит почти моментально и сопровождается щелчком. Наверное, все слышали, как при включении «поворотников» в салоне, из-под торпеды, начинают раздаваться мерные щелчки. Это перемычка внутри реле то притягивается, то отпускается магнитом и «стучит».

Схема подключения фар через реле иногда приводит к странной неисправности, которая заставляет задуматься новичков: фары после выключения продолжают светиться. Это происходит из-за образования нагара на силовых контактах внутри реле и прилипания к ним перемычки. То есть, когда мы отключаем фары, исчезает напряжение с электромагнита и перемычка должна возвратиться обратно, отключив фары, но не может, потому что залипла.

В этом случае можно или отключить аккумулятор и потом разобраться с реле или снять с реле хотя бы один силовой контакт. Фары при этом погаснут. Главное – если снятый контакт силовой и он один (не в составе колодки), его обязательно нужно заизолировать, чтобы не допустить короткого замыкания. Если к реле подключена колодка, то колодку тоже нужно снять и обмотать изолентой. Как пользоваться изолентой?

Источник: https://avtotop.info/avtomobilnoe-rele-s-diodom/