Как работает твердотельное реле. Каковы преимущества ТТР перед электромеханическими реле. Как правильно подключить твердотельное реле. На что обратить внимание при выборе ТТР.
Что такое твердотельное реле и как оно устроено
Твердотельное реле (ТТР) — это электронное коммутационное устройство, которое не содержит подвижных механических частей. В отличие от электромеханических реле, в ТТР коммутация нагрузки осуществляется с помощью полупроводниковых элементов — тиристоров, симисторов или транзисторов. Основные компоненты твердотельного реле:
- Входная цепь управления
- Оптронная развязка
- Силовой полупроводниковый ключ
- Схема управления силовым ключом
Принцип работы твердотельного реле
Принцип работы ТТР заключается в следующем:
- На вход реле подается управляющий сигнал (обычно низковольтный постоянный ток).
- Сигнал через оптронную развязку передается на схему управления силовым ключом.
- Схема управления открывает силовой полупроводниковый ключ.
- Через открытый ключ начинает протекать ток нагрузки.
При снятии управляющего сигнала процесс идет в обратном порядке — силовой ключ закрывается и ток нагрузки прерывается.
Преимущества твердотельных реле перед электромеханическими
Твердотельные реле имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными электромеханическими реле:
- Высокая скорость срабатывания (доли миллисекунды)
- Отсутствие дребезга контактов и электрической дуги
- Бесшумность работы
- Длительный срок службы (до миллиардов переключений)
- Высокая надежность в агрессивных средах
- Возможность коммутации больших токов и напряжений
- Малое энергопотребление цепи управления
Области применения твердотельных реле
Благодаря своим преимуществам, ТТР широко применяются в различных отраслях:
- Автоматизация производственных процессов
- Управление электродвигателями
- Коммутация нагревательных элементов
- Системы освещения
- Медицинское оборудование
- Телекоммуникационные системы
- Источники бесперебойного питания
Виды твердотельных реле
Твердотельные реле классифицируются по нескольким признакам:
По типу коммутируемого тока:
- Для цепей постоянного тока
- Для цепей переменного тока
- Универсальные
По количеству фаз:
- Однофазные
- Трехфазные
По способу коммутации:
- С коммутацией при переходе через ноль
- Мгновенного действия
Как правильно подключить твердотельное реле
При подключении твердотельного реле необходимо соблюдать следующие правила:
- Подключать нагрузку строго в соответствии со схемой, указанной производителем.
- Обеспечить надежное заземление корпуса ТТР.
- Использовать быстродействующие предохранители для защиты от короткого замыкания.
- Обеспечить эффективное охлаждение реле (радиатор, вентилятор).
- Соблюдать полярность подключения цепи управления для реле постоянного тока.
На что обратить внимание при выборе твердотельного реле
При выборе ТТР следует учитывать следующие параметры:
- Тип и величина коммутируемого напряжения
- Максимальный коммутируемый ток
- Напряжение управления
- Наличие функции коммутации при переходе через ноль
- Температурный диапазон эксплуатации
- Габаритные размеры
- Способ монтажа (на панель, DIN-рейку и т.д.)
Особенности эксплуатации твердотельных реле
При использовании ТТР необходимо учитывать некоторые особенности:
- Необходимость эффективного охлаждения при коммутации больших токов
- Возможность ложных срабатываний от помех в цепи управления
- Наличие тока утечки в закрытом состоянии
- Чувствительность к перегрузкам по току
Сравнение твердотельных и электромеханических реле
Хотя ТТР имеют множество преимуществ, в некоторых случаях электромеханические реле могут быть предпочтительнее:
| Параметр | Твердотельное реле | Электромеханическое реле |
|---|---|---|
| Скорость срабатывания | Высокая | Низкая |
| Ресурс | Высокий | Ограниченный |
| Стоимость | Высокая | Низкая |
| Падение напряжения в открытом состоянии | Заметное | Незначительное |
| Ток утечки в закрытом состоянии | Присутствует | Отсутствует |
Заключение
Твердотельные реле являются современной альтернативой электромеханическим реле во многих областях применения. Они обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и возможность коммутации больших мощностей. При правильном выборе и эксплуатации ТТР позволяют создавать эффективные системы управления и автоматизации различных процессов.
Твердотельные реле — примеры использования и подключения
Для коммутации нагрузок в различном оборудовании обычно используются контакторы и реле. Всем известны основные минусы этих устройств – подгорание контактов и наличие подвижных частей. От этих недостатков полностью свободны Твердотельные реле (ТТР), которые всё шире и шире используются в промышленном оборудовании.
В статье рассмотрим подключение и электрическую защиту твердотельных реле, а также различные примеры применения.
Варианты использования
ТТР имеет смысл ставить там, где нет возможности контролировать работоспособность обычных электромеханических реле. Да, ТТР дороже, но основное их преимущество – «поставил и забыл». Часто их ставят для коммутации индуктивной нагрузки (электромагниты), для которой обычные реле подходят слабо – контакты подгорают быстро, нужно их чистить или менять. Либо ставить реле на заведомо больший ток работы.
Другой вариант использования ТТР – включение мощной нагрузки типа ТЭНов,
когда мощные контакторы прослужат недолгое время из-за частых включений-выключений.
Такое бывает в случае, когда нужно точное поддержание температуры, а для этого устанавливают небольшую ширину петли гистерезиса.
Как и в случае с контакторами и реле, ТТР легче работать, когда нагрузка чисто активная (АС1), то есть не содержит индуктивности (cosφ стремится к 1). Тогда он легко может коммутировать ток, указанный на его корпусе. В большинстве же случаев нагрузка является частично реактивной (cosφ = 0,7-0,8), поэтому ток ТТР нужно всегда выбирать с запасом.
Запас по току нужен также и для надежной работы системы защиты, но об этом расскажем чуть позже.
Коммутация ТЭНа нагревателя
В этом примере, как мы уже отмечали выше, ТТР работает в самом простом режиме – коммутация напряжения питания 220 В для ТЭНа. Реле рассчитано на ток 40 А, для однофазного напряжения 220 В это означаем максимальную мощность 8,8 кВт.
Однако, в целях повышения надежности в данном случае никто не будет подключать через ТТР ТЭНы мощностью 8 кВт.
Обычно, даже в этом случае выбирают запас 50 %, не менее. В данном примере применяется ТЭН на 1,5 кВт.
Защита обеспечивается автоматическим выключателем с номинальным током 10 А.
Управление твердотельными реле
Фактически ТТР – это управляемый коммутатор. В каком-то смысле, обычный транзистор является твердотельным реле – при подаче управляющего сигнала он открывается, и пропускает ток в нагрузку.
В ТТР в более чем 90% случаев в качестве управляющего сигнала нужно постоянное напряжение. Диапазон напряжений – от 3 до 35 В, и может быть разным для разных моделей и производителей..
В редких случаях (в зависимости от модели) в качестве управляющего сигнала применяют переменное напряжение (порядка 100…250 В), токовый сигнал 4…20 мА, либо для управления используют обычный потенциометр.
Схема подключения проста, и обычно приводится на корпусе ТТР:
Приведенная схема включения твердотельного реле является наиболее распространенной.
На управляющий вход ТТР подается постоянное напряжение порядка 12…24 В.
Подача напряжения производится от внешнего источника питания через любой подходящий коммутирующий элемент – кнопка,
переключатель, транзистор, реле. На работу ТТР не оказывает влияния схема включения и принцип действия схемы на его входе.
Важен лишь сам факт подачи напряжения нужного значения и полярности.
В ТТР с управляющим сигналом в виде переменного напряжения принцип работы аналогичный.
В большинстве моделей ТТР реализована светодиодная индикация подачи управляющего сигнала, что позволяет «на лету» отслеживать и анализировать работу ТТР.
Силовая часть ТТР
Эта важная часть ТТР коммутирует ток нагрузки.
Входная и выходная части твердотельного реле гальванически развязаны при помощи оптопары. Твердотельное реле не имеет отдельного источника питания. И если входная часть ТТР питается от входного источника питания, то выходная часть питается через нагрузку, получая питание при условии, что эта нагрузка подключена.
Таким образом, если нагрузка имеет высокое сопротивление, с одной стороны,
это хорошо – меньше ток через реле, и оно меньше испытывает перегрузки, работая с большим запасом.
Но если этот ток продолжить уменьшать, ТТР просто не сможет работать – хотя, входная индикация будет показывать, что всё нормально.
Коммутация индуктивной нагрузки
С индуктивной нагрузкой (как правило, это электромагнит), не так всё просто.
В этом случае нужно учитывать переходные процессы в моменты включения и выключения ТТР. В эти моменты возможны всплески напряжения, которые могут привести к неприятным последствиям, например – «зависание» ТТР в открытом или закрытом состоянии, которое снимается перезапуском питания. Самый неприятный вариант – ТТР может полностью выйти из строя, при этом оно может остаться в опасном включенном состоянии.
Существуют особенности при подключении индуктивной нагрузки типа электромагнитов. Производители рекомендуют выбирать пару ТТР-электромагнит таким образом, чтобы ток нагрузки был не более чем 10% от максимально допустимого тока ТТР. Это обусловлено возможной нестабильностью работы. Кроме того, при коммутации постоянного тока рекомендуется параллельно нагрузке подключать обратно включенный диод.
Защита
Большинство производителейрекомендуют в качестве защиты устанавливать быстродействующие предохранители. Это нужно для того, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания нагрузки не произошло поломки ТТР.
Однако, поскольку стоимость таких предохранителей сопоставима со стоимостью самого ТТР, существует вариант установки вместо предохранителей защитных автоматов. Причем, производители рекомендуют только защитные автоматы с время-токовой характеристикой типа «В».
Чтобы пояснить принцип защиты, рассмотрим известные графики время-токовых характеристик автоматических выключателей:
Из графика видно, что при превышении тока защитного автомата с характеристикой «В» более чем в 5 раз время его выключения – около 10 мс (пол периода напряжения частотой 50 Гц).
Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы иметь большие шансы по сохранению работоспособности ТТР в случае КЗ,
нужно применять защитные автоматы с характеристикой «В».
При этом нужно соответственно рассчитывать токи нагрузки и защитного автомата в зависимости от максимального тока твердотельного реле.
Пример неправильной защиты ТТР
Случаются грубые ошибки в проектировании систем на ТТР. Пример – электронагреватель приточной вентиляции мощностью 18,5 кВт, питаемый через трехфазное твердотельное реле с рабочим током 25 А. Основная проблема в том, что защищается это ТТР через автоматический выключатель с номинальным током 25 А и время-токовой характеристикой С.
Даже в случае частичного превышения рабочего тока (например, до 35 А) в первую очередь выгорит ТТР, при этом время отключения защитного автомата – около 1 часа.
Твердотельное реле — как оно работает. Подключение устройств
Для качественной работы электролиний применяются реле напряжения. Они используются в цепях электротехники различного назначения. В последнее время производители стараются выпустить более усовершенствованные модели, при этом увеличивая их надежность и срок службы. Одним из таких вариантов является твердотельное реле.
Свою популярность данные виды приборов получили благодаря своим небольшим габаритам, устойчивости к нагрузкам, а также широкой областью применения.
Читайте также на сайте:
- Как работает указательное реле
- Принцип работы реле приоритета нагрузок
- Как работает реле максимального тока
- Как устроено импульсное реле
- Принцип работы и виды релейной защиты
- Применение реле контроля фаз
- Как работает тепловое реле
- Как работает твердотельное реле
- Принцип работы промежуточного реле
- Монтаж и подключение реле напряжения
Твердотельное реле и его назначение
Устройство служит для смыкания и разъединения электрических цепей, имеющих высокий и низкий вольтаж. Они работают на основании магнитной катушки. Область использования таких реле безгранична. Твердотельное реле применяются в производстве, где нужно удерживать определенную температуру. Также их эксплуатируют в устройствах правления электродвигателями.
Приборы участвуют в системах освещения в разнообразных областях. Данные приспособления применяются в механизмах нагревания, с использованием электрических тэнов. Помимо этого устройства предназначены для коммутации электрических цепей в разнообразном электрооборудовании, а также выступают в качестве бесконтактных пускателей. Прибор может контролировать и тестировать электрооборудование, которое имеет нормированную величину некоторых параметров.
Виды твердотельного реле
Твердотельное реле подразделяются по нескольким показателям: особенностям производства и конструкции. По токовой характеристике реле могут использоваться в электрических цепях, имеющих постоянный и переменный ток. При этом коммутируемое напряжение может также иметь постоянную и переменную величину. По числу фаз твердотельное реле выпускается с одной или с тремя фазами.
Механизмы могут обладать реверсом. Метод крепления также может быть различный: на специальную монтажную рейку или на поверхность.
Устройства имеют три типа:
- Однофазные модели. В данных типах цепь разделяется посредством перехода на ноль. Твердотельное реле используется в электролиниях, обладающих силой тока 10 — 500 Ампер.
Управление однофазными видами происходит несколькими методами. - Трехфазные приборы. Сразу во всех фазах прибор обрабатывает токи, соответствующие величине 10 — 120А.
- Реверсивные приспособления. Эти универсальные средства устанавливаются в электросетях, в которых протекает постоянный и переменный ток. По своим особенностям они похожи на однофазные реле. При их использовании требуется защитный механизм, который защищает прибор от ошибочных сработок.
Твердотельное реле, плюсы и минусы устройства
Преимущество твердотельных реле в первую очередь заключается в его небольших размерах, что способствует экономию места в электрощитах, а также корпус устройства имеет высокую герметичность и устойчивость к вибрациям. Производители заявляют способность прибора срабатывать в количестве более миллиарда раз, при этом устройство обладает отличным показателем быстродействия.
Качественное твердотельное релеПоложительными качествами приспособления являются:
- сохранение работоспособности в различных условиях будут это бытовые электрические цепи или взрывоопасные объекты, так как данные приспособления обладают отличной защищенностью;
- твердотельное реле имеет минимизированное потребление энергии;
- в конструкцию реле не входят электромагнит и механические контакты, вследствие чего данное приспособление работает практически бесшумно;
- устройство не создает помех для другой аппаратуры;
- в результате использования прибора не нужно постоянного технического обслуживания, его срок службы рассчитан на несколько десятков лет.
Данный вид реле имеет увеличенный ресурс, который исключает износ механической и электрической части. Кроме этого контактные соединения прибора не подвержены окислению.
Однако помимо плюсов устройство имеет ряд негативных черт. Открытое устройство, пропуская повышенные токи при коммутационных процессах, перегревается. Одновременно с этим обязательно должна быть охладительная система во избежание тяжелых последствий.
Зависимость тока от показателя напряжения имеет нелинейную тенденцию. Если возникнет повреждение реле, происходит перекрывание соединений на входе. Устройство содержит в своем механизме полупроводниковые компоненты, что служит причиной задержки пропускной способности электротока по возвратному направлению. При использовании прибора в закрытом состоянии сопротивление повышается, что способствует утечке тока.
Экземпляры, предназначенные для использования в электролиниях, имеющих постоянный ток, должны быть установлены согласно полярности. Так как твердотельное реле должно обеспечивать повышенный темп срабатывания, в некоторых случаях рекомендуется их защита от ложных сработок.
Также к минусам изделия стоит отнести высокую чувствительность к повышенным нагрузкам. При превышении этого показателя в три раза и более, прибор выходит из строя.
Подключение твердотельного реле
При установке устройства необходимо учитывать некоторые рекомендации. Так при монтаже прибора следует знать, что напруга на входной части схемы должна соответствовать величине от 70-280В. При этом напряжение нагрузки нормируется до 480В. Размещение электрооборудования до или после описываемого устройства не столь важно.
В большинстве случаев прибор устанавливается позади нагрузки, с дальнейшим подсоединением к заземляющему проводнику. При данной схеме подключения остаются защищены внутренние части от короткого замыкания.
Самый простой способ подключения:
- в распределительном электрическом щитке производится разрывание фазы;
- в этот промежуток подсоединяется реле;
- к контактам соединяются провода, идущие от генератора, имеющего постоянный ток. Одновременно с этим необходимо соблюдать полярность.
Подсоединение цепи управления производится посредством пусковой кнопки. В данном случае требуется поступление напряжения для соединения цепи и раскрытия тиристора. При замкнутой цепи начинает светиться светодиодная лампочка. Зачастую твердотельное реле и источник питания устанавливаются на дин-рейку в электрических щитках.
Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение
- Статья
- Видео
Твердотельные реле — это электронные устройства, которые медленно, но уверенно вытесняют из технической ниши такие коммутационные аппараты, как силовые электромагнитные реле и контакторы. Все это благодаря своим высоким коммутационным свойствам. Далее мы рассмотрим устройство, принцип работы и назначение твердотельных реле.
- Область применения
- Особенности устройств
- Конструкция
Область применения
Данные аппараты применяются в промышленной автоматике, телеметрии, горных и металлургических механизмах, химической промышленности, медицинском оборудовании, военной электронике и прочих сферах.
Из названия «твердотельный» подразумевается отсутствие каких либо подвижных частей. Вместо контактной группы их заменяет электронный силовой ключ. Благодаря чему этот тип аппарата не создает дугу во время коммутации. Данное свойство очень полезно при использовании в химической промышленности, в местах сильной загазованности, а также в тех местах где содержание абразивной пыли велико. Также время реакции на поступивший сигнал должно быть моментальным, тысячные доли миллисекунды, отсутствие гистерезиса, широкий температурный диапазон, бесшумность коммутации.
Особенности устройств
Отсутствие переходных процессов в виде дуги и искр увеличивает время эксплуатации в несколько раз. Если обычный контакт, в лучшем случае, рассчитан на 500 тысяч коммутаций, то силовой электронный элемент не имеет таких данных. Даже при более высокой стоимости, электронные реле выгоднее использовать еще и с точки зрения экономии, ведь для их включения и выключения необходимо меньше потратить электроэнергии по сравнению с традиционным электромагнитным реле, и управление мощной нагрузкой происходит непосредственно микросхемами.
Номенклатура типов изделий довольно большая: от миниатюрных размеров до устройств, управляющих двигателями исполнительных механизмов. Также разница и в типе коммутируемого напряжения, на постоянное и переменное. Это необходимо учитывать при выборе твердотельного реле.
У каждого устройства есть свои слабые стороны, и твердотельные реле не исключение. Ахиллесова пята электронных ключей — это чувствительность к току нагрузки, превышение которого электронные компоненты тяжело переживают, а при превышении в несколько раз, и вовсе выходят из строя. Поэтому при подборе или замене аппарата, необходимо ответственно подойти и к защите ключа защитными устройствами. Нужно выбирать ключи в два или три раза большим током, от коммутируемой нагрузки. Помимо этого важно снабдить силовую цепь предохранительными плавкими вставками или быстрыми специальными автоматами класса В.
Конструкция
Устройство твердотельного реле — это электронная плата, состоящая из силового ключа, элемента развязки и узла управления. В качестве силовых элементов могут быть использованы:
- для цепей постоянного тока: транзисторы, полевые транзисторы, составные транзисторы MOSFET или модули IGBT.
- для управления цепями с переменным напряжением устанавливают симисторные ключи или тиристорные сборки.
В качестве элемента развязки устанавливают оптроны — это устройство состоит из светоизлучающего элемента и фото приемника, разделенных прозрачным диэлектриком. Узел управления представляет собой схему стабилизации напряжения и тока для светоизлучающего элемента в оптроне.
Как видно из схемы, входы управления под номерами 3 и 4, а выход — клеммы 1 и 2. В данной схеме входной сигнал может быть от 70 вольт до 280 переменного напряжения, а напряжение на нагрузке может достигать 480 вольт. Не имеет значения, на каком контакте расположен потребитель, до или после реле.
Условное обозначение твердотельного реле на схеме может выглядеть так (для увеличения нажмите на картинку):
Что касается схемы подключения, в ней аппарат установлен после нагрузки, соединяя его с землей. При таком подключении в случае короткого замыкания на землю, реле исключается из цепочки протекания тока.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется, как работает твердотельное реле и из чего оно состоит:
Вот мы и рассмотрели назначение, область применения и конструкцию твердотельного реле. Надеемся, предоставленная информация была полезной и понятной!
Наверняка вы не знаете:
- Для чего нужна релейная защита
- Как работает магнитный пускатель
- Системы дистанционного управления освещением
Автоматический выключатель переменного тока (кондиционер) ВКЛ/ВЫКЛ
Автор EG Projects
Это руководство посвящено взаимодействию SSR (твердотельного реле) с Arduino Uno. Автоматический кондиционер с выключателем выполнен в виде проекта «сделай сам». Начнем с того, что такое SSR? SSR означает твердотельное реле. Теперь в чем разница между обычным реле и ssr? Обычные реле — это механические реле, тогда как ssr не является механическим. SSR использует механизм оптоизолятора для переключения нагрузок высокой мощности. Подобно механическим реле, SSR обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями, а оптоизолятор (оптопара) действует как переключатель между двумя цепями. SSR имеют некоторые преимущества перед механическими реле. Они могут включаться при гораздо более низком постоянном напряжении и токе. ТТР можно включить при минимальном напряжении 3 вольта постоянного тока. SSR может управлять гораздо более мощными нагрузками, чем механические реле. Скорость переключения сср намного больше механической. Поскольку в ssr нет механической части, они не издают звука при переключении.
SSR предлагают многие компании. Некоторые ведущие компании: Broadcom, Crydom, IXYS, Omron, Panasonic, Phoenix Contact, Scneider Electric, TE Connectivity, Teledyne, Vishay. Я собираюсь использовать Crydomssr в проекте ниже.
Автоматическое включение/выключение кондиционера при температуре
Я собираюсь измерить температуру в помещении и, в зависимости от температуры, включить или выключить кондиционер. Однопроводной датчик температуры DHT22 подключается к Arduino для измерения температуры в помещении.
Датчик температуры DHT22
DHT22 — это простой недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха. Он выводит цифровой сигнал на контакт данных. Он прост в использовании, но требует осторожного выбора времени для сбора данных. Единственным реальным недостатком этого датчика является то, что вы можете получать новые данные от него только каждые 2 секунды. DHT22 — это улучшенная версия DHT11. DHT22 имеет более широкий диапазон температуры и влажности, а также более точный, чем dht11.
Твердотельное реле с Arduino — принципиальная схема проекта
| Схема проекта проста: соедините цифровой контакт DHT22 с цифровым контактом № 2 Arduino. | Crydom SSR (твердотельное реле), взаимодействующее с arduino и датчиком температуры dht22 |
SSR с микроконтроллером и транзистором | У меня работала верхняя конфигурация. Запуск ssr напрямую с цифровых контактов arduino. Кридом ssr, показанный на рисунке выше, который я использовал, требует от 3 до 32 вольт постоянного тока для включения другой цепи. |
База транзистора управляется микроконтроллером. Я рекомендую использовать эту конфигурацию, так как она гарантирует, что напряжение не упадет ниже 3 вольт. Это также другие альтернативы твердотельным реле, и с их помощью мы можем управлять нагрузками большой мощности. Я написал хороший учебник по этому вопросу. Сначала я включил в код библиотеку датчика температуры dht. Библиотека действительна для датчиков температуры DHT11, DHT21 и DHT22, что означает, что мы можем использовать три датчика с одной и той же библиотекой. Я использую DHT22, поэтому я передал DHT22 как ссылку на класс DHT. Затем я объявил управляющий контакт ssr Arduino Pin # 7 в качестве выхода и начал чтение датчика dht.
Примечание: Если у вас нет с собой DHT22. Вы можете подключить любой датчик DHT11 или DHT21 с такой же конфигурацией для DHT22. Просто замените DHT22 на DHT11 или DHT21.
Я использую DHT22 только как температуру по Цельсию/по Цельсию, хотя он также может выводить температуру по Фаренгейту. Я также не использую его значение влажности. Я выключаю кондиционер на стоградусной температуре. Если температура ниже 22 градусов по Цельсию, SSR остается выключенным. При повышении температуры от 22 градусов по Цельсию автоматически включается кондиционер. Между каждым чтением я также вставил 2-секундную задержку, чтобы убедиться, что датчик DHT22 обновил свои показания и они не совпадают с предыдущими.
Я контролировал свой домашний кондиционер с той же конфигурацией, что и выше. Единственная проблема, с которой я столкнулся, это то, что ssr становится слишком горячим, когда температура поднимается на 30 градусов по Цельсию. Поэтому я установил хороший большой радиатор с ssr. Он все еще греется, когда температура поднимается выше 33, но не так сильно, как грелся до установки радиатора.
Загрузите код проекта. Папка содержит файл проекта arduino .ino. Пожалуйста, дайте нам свой отзыв о проекте. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите их ниже в разделе комментариев.
Папка/Код проекта
Рубрики: Arduino, Проекты микроконтроллеров
Search Engineers Garage
Руководство по подключению двойного твердотельного реле SparkFun Qwiic
- Дом
- Учебники
- Руководство по подключению двойного твердотельного реле SparkFun Qwiic
≡ Страниц
Авторы: Эль-Дудерино, Englandsaurus
Избранное Любимый 1
Представляем двойное твердотельное реле SparkFun Qwiic. Двойное твердотельное реле Qwiic оснащено двумя твердотельными реле с номиналом до 25A при 240 В переменного тока , поэтому вы можете переключать серьезное питание с помощью этой платы от одного разъема Qwiic, подключенного к Arduino или другому маломощному микроконтроллеру. Двойное твердотельное реле — это младший брат нашего комплекта четырех твердотельных реле Qwiic, предназначенный для пользователей, которые ищут вариант твердотельного реле меньшего размера.
SparkFun Qwiic Двойное твердотельное реле
В наличии COM-16810
99,95 $
1
Избранное Любимый 10
Список желаний
В этом руководстве мы подробно расскажем об аппаратном обеспечении двойного твердотельного реле, о том, как подключить его к Arduino или другому микроконтроллеру и как использовать примеры, включенные в нашу библиотеку Arduino и пакет Python.
Необходимые материалы
Вам понадобится микроконтроллер для управления двойным твердотельным реле Qwiic, чтобы следовать этому руководству. Ниже приведены несколько вариантов, которые поставляются с поддержкой Qwiic «из коробки»:
.SparkFun Qwiic Pro Micro — USB-C (ATmega32U4)
В наличии DEV-15795
21,50 $
6
Избранное Любимый 38
Список желаний
SparkFun Thing Plus — ESP32 WROOM (Micro-B)
В наличии WRL-15663
22,50 $
10
Избранное Любимый 48
Список желаний
SparkFun RedBoard Qwiic
В наличии DEV-15123
21,50 $
14
Избранное Любимый 45
Список желаний
SparkFun RedBoard Артемида
26 в наличии DEV-15444
21,50 $
9
Избранное Любимый 32
Список желаний
У нас также есть пакет Python для этой и других наших плат Qwiic Relay, так что вы также можете использовать Raspberry Pi в качестве контроллера. Несколько Пи, которые мы носим, перечислены ниже:
Малиновый Пи 3 Б+
Нет в наличии DEV-14643
35
Избранное Любимый 72
Список желаний
Raspberry Pi 4 Модель B (2 ГБ)
Нет в наличии DEV-15446
4
Избранное Любимый 109
Список желаний
Raspberry Pi 4 Модель B (4 ГБ)
Нет в наличии DEV-15447
17
Избранное Любимый 160
Список желаний
Настольный комплект SparkFun Raspberry Pi 4 — 4 ГБ
Нет в наличии КОМПЛЕКТ-16386
Избранное Любимый 10
Список желаний
Если выбранный вами микроконтроллер еще не поддерживает Qwiic, вы можете добавить эту функциональность с помощью одного из следующих элементов:
Адаптер SparkFun Qwiic
В наличии DEV-14495
1
Избранное Любимый 49
Список желаний
SparkFun Qwiic Shield для Arduino
В наличии DEV-14352
8
Избранное Любимый 37
Список желаний
SparkFun Qwiic SHIM для Raspberry Pi
В наличии DEV-15794
12
Избранное Любимый 17
Список желаний
SparkFun Qwiic pHAT v2.
0 для Raspberry PiВ наличии DEV-15945
2
Избранное Любимый 31
Список желаний
Вам также понадобится как минимум один кабель Qwiic для подключения двойного твердотельного реле Qwiic к микроконтроллеру:
Кабель Qwiic — 100 мм
В наличии ПРТ-14427
Избранное Любимый 29
Список желаний
Кабель Qwiic — 50 мм
В наличии ПРТ-14426
Избранное Любимый 28
Список желаний
Кабель Qwiic — 500 мм
В наличии ПРТ-14429
1
Избранное Любимый 25
Список желаний
Кабель Qwiic — 200 мм
25 в наличии ПРТ-14428
Избранное Любимый 20
Список желаний
Необходимые инструменты
В системе Qwiic для использования двойного твердотельного реле Qwiic пайка не требуется, но для сборки нагрузки переменного тока вам потребуется пара инструментов для зачистки проводов и отвертка.
Набор карманных отверток
В наличии ТОЛ-12891
5
Избранное Любимый 24
Список желаний
Саморегулирующиеся инструменты для зачистки проводов
Пенсионер ТОЛ-14872
2 Пенсионер
Избранное Любимый 21
Список желаний
Мини-отвертка SparkFun
В наличии ТОЛ-09146
3
Избранное Любимый 10
Список желаний
Инструмент для зачистки проводов — 20-30AWG
В наличии ТОЛ-15220
11,95 $
1
Избранное Любимый 7
Список желаний
Рекомендуемая литература
Если вы не знакомы с системой Qwiic, мы рекомендуем прочитать обзор здесь:
Мы также рекомендуем прочитать следующие руководства, если вы не знакомы с понятиями, изложенными в них:
Последовательная связь
Концепции асинхронной последовательной связи: пакеты, уровни сигнала, скорость передачи данных, UART и многое другое!
Избранное Любимый 98
Работа с проводом
Как зачищать, обжимать и работать с проводом.
Избранное Любимый 47
Электроэнергия
Обзор электроэнергии, скорость передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальных мощностях. 1,21 гигаватт обучающего веселья!
Избранное Любимый 52
I2C
Введение в I2C, один из основных встроенных коммуникационных протоколов, используемых сегодня.
Избранное Любимый 124
Посмотреть как одну страницу
Следующая страница →
Обзор оборудования
Как подключить твердотельное реле Archives – Upmation
В предыдущей статье мы обсудили все тонкости электромеханических реле, которые я настоятельно рекомендую вам проверить в первую очередь отсюда.
Из этой статьи вы узнали, почему мы все же лучше используем реле в целом, несмотря на большие достижения в области технологий.
В этой статье мы исследуем полностью электронный тип реле; твердотельное реле или SSR для краткости.
Мы узнаем, как проверить твердотельное реле с помощью мультиметра, а затем вы узнаете о проводке твердотельного реле. После того, как мы проверили различия между различными типами SSR, вы также узнаете, как выбирать среди всех различных типов SSR в зависимости от данного приложения.
Что такое твердотельные реле и почему мы их используем?
Внешний вид немного отличается от электромеханических реле; как и технология его изготовления.
Как уже упоминалось, в производстве твердотельных реле не используются механические движущиеся части, и все они сделаны из полупроводников, таких как диоды, транзисторы, тиристоры, симисторы и т. д.
Существуют различные конструкции для различных целей.
Например, когда вы разрабатываете внутреннюю компоновку электрического щита управления, вам всегда нужно больше места.
Твердотельные реле с тонкой конструкцией станут для вас подходящим выбором!
Если вы замените EMR на SSR с тонким дизайном, у вас будет больше свободного места на панели для добавления дополнительного оборудования.
Вы можете использовать твердотельные реле в качестве интерфейса между платами вывода ПЛК и нагрузками в процессе.
Однако, как вы узнаете из следующих статей, тиристоры и симисторы в большей степени предназначены для управления резистивными нагревательными элементами, поэтому твердотельные реле, использующие эти электронные компоненты в своих выходных цепях, также более применимы для эти цели.
Они также имеют разные названия в зависимости от производителя. Например;
— фотореле,
— реле MOSFET,
— твердотельные модули,
— твердотельные накопители,
и так далее.
Как проверить твердотельное реле с помощью мультиметра
Реле, которое мы выбрали для этого примера, представляет собой однофазное реле, которое принимает фиксированное постоянное напряжение на свои входные клеммы и имеет только нормально разомкнутый контакт на своем выходе.
Его вход находится в диапазоне от 3 до 32 вольт постоянного тока.
Выполнив проверку непрерывности с помощью источника питания и тестера напряжения (или мультиметра), мы удостоверимся в работоспособности твердотельного реле.
Прежде всего, мы должны настроить тестер для проверки непрерывности.
Затем я помещаю щупы на выходные клеммы реле.
Как только входное напряжение достигает 3 вольт или выше, вы можете услышать звук от вашего тестера, сообщающий, что сопротивление между щупами почти равно нулю, поэтому контакт электронного выхода замкнут.
Как работает твердотельное реле? (Проводка твердотельного реле)
На выходной стороне реле мы видим, что мы можем подключить нагрузку переменного тока от 24 до 480 вольт.
Предположим, что имеется нагреватель мощностью 600 Вт/230 В (обогрев), который мы хотим использовать в качестве нагрузки и контролировать температуру с помощью управляющего сигнала, поступающего от ПЛК.
ПРИМЕЧАНИЕ: В следующей статье вы узнаете, что твердотельные реле обычно используются с контроллером другого типа, известным как ПИД-регулятор.Нагреватель получает питание от источника переменного тока, но через твердотельное реле. Провод под напряжением переводим на ТЭН через SSR.
Итак, Провод Live от источника питания подключаем к одному из выходных контактов ТТР, а другой его вывод подключаем к нагревателю.
Нейтральный провод напрямую подключается к обогревателю от источника питания.
Здесь вы должны обязательно закрыть клеммы твердотельного реле, так как оно постоянно находится под напряжением; даже когда релейный выход выключен.
Как только ПЛК отправляет команду, загорается светодиод SSR, показывая, что выход реле замкнут.
Итак, нагреватель включается и начинает прогреваться до повышения температуры.
Конечно, есть датчик для обратной связи температуры резервуара с ПЛК.
Твердотельные реле и механические реле
1. Высокоскоростные переключающие твердотельные реле
Рассмотрим процесс, в котором мы собираемся отправлять команды на нагрузку за миллисекунды.
В этом процессе скорость переключения становится для нас основным параметром.
Таким образом, мы выиграем от полупроводниковой технологии твердотельных реле, поскольку они НАМНОГО быстрее, чем электромеханические реле.
2. Отсутствие искр, низкий уровень шума!
Как вы, возможно, уже знаете, милливольтные сигналы, такие как сигналы от термопар, могут быть искажены электрическими помехами.
Всякий раз, когда электромеханическое реле включается или выключается, оно производит некоторый электрический шум в панели, и чем больше электромеханических реле, тем больше может быть шум и вероятность искажения наших сигналов в системе управления.
Итак, нам лучше использовать SSR, так как они излучают намного меньше электрических помех.
3. Совместимость с опасными зонами
В опасной зоне вы ДОЛЖНЫ использовать SSR;
Поскольку искры, образующиеся при переключении ЭМИ, могут быть очень опасными и привести к взрыву.
Помимо однофазных, трехфазных, тонких или печатных твердотельных реле, они делятся на три основные категории в соответствии с их режимами переключения на выходе.
Типы твердотельных реле
1. Твердотельное реле произвольного включения (асинхронное)
Первое — твердотельное реле «случайного включения» или «асинхронное» твердотельное реле.
Когда контроллер подает управляющее напряжение на входные клеммы реле, сразу после этого включается выход реле и полностью пропускает ток в сторону нагрузки.
2. Твердотельное реле перехода через нуль (синхронное)
Второй и наиболее распространенный тип — «переход через нуль» или «синхронный».
Таким образом, в этом типе, в отличие от реле типа «Случайное включение», когда вход активен, оно не проводит ток нагрузки сразу;
, но выход будет ожидать первой точки пересечения нуля напряжением нагрузки переменного тока, чтобы передать весь электрический ток на нагрузку.
В твердотельных реле типа «Случайное включение» и «Пересечение нуля», когда управляющее напряжение снимается с входных клемм, выход не перестанет пропускать ток нагрузки до тех пор, пока не будет достигнута следующая точка пересечения нуля волны .
Характеристика всех типов твердотельных реле независимо от их типа переключения.
3. Твердотельные реле пропорционального управления
Твердотельные реле третьего типа называются твердотельными реле «пропорционального управления» и имеют свои собственные различные типы. Самые распространенные из них:
– Реле фазового угла
– Реле импульсного зажигания
Твердотельные реле с пропорциональным управлением используются для очень точного управления выходной мощностью (особенно в системах отопления и освещения).
В ТТР с пропорциональным управлением контроллер будет подавать АНАЛОГОВЫЙ управляющий сигнал на вход ТТР вместо фиксированного управляющего сигнала постоянного или переменного тока.
Таким образом, управляющий сигнал может быть аналоговым сигналом напряжения, например, 0-5 или 0-10 вольт постоянного тока, или это может быть электрический постоянный ток, такой как 4-20 мА.
Выход будет изменять величину тока нагрузки в зависимости от величины управляющего сигнала на входе.
3.1. Твердотельное реле с пропорциональным фазовым управлением
Предположим, что у нас есть твердотельное реле с фазовым углом, которое принимает сигнал 0-10 вольт на свои входные клеммы.
Контроллер подает управляющий сигнал 5 В на вход SSR для передачи 50% мощности на нагрузку.
В результате выход твердотельного реле (который представляет собой симистор) будет включаться на пике каждого полупериода переменного тока и, следовательно, передавать 50% мощности на нагрузку.
3.2. Твердотельное реле пропорционального управления импульсным срабатыванием
В качестве другого примера, на этот раз у нас есть твердотельное реле с импульсным срабатыванием, опять же с аналоговым управляющим сигналом 0-10 вольт постоянного тока.
Если контроллер применяет 70 % входного сигнала (который здесь составляет 7 вольт), то выходное напряжение переменного тока будет передавать на нагрузку 70 % общей мощности.
Это означает, что из каждых 10 циклов переменного напряжения на нагрузку пройдет только 7 циклов.
Это была упрощенная форма сигнала почти для всех распространенных типов твердотельных реле.
Какой SSR для какого приложения?
Правильный выбор твердотельного реле обеспечивает высокую точность управления технологическим процессом.
