Твердотельный релейный переключатель постоянного и переменного тока для микроконтроллеров/робототехнических проектов

SSR означает твердотельное реле. ТТР мало чем отличаются по работе от традиционных электромагнитных реле, имеющих подвижные контакты. Электромагнитное реле (ЭМР) генерирует электромагнитную силу, когда на катушку подается входное напряжение.

Электромагнитная сила перемещает якорь, который синхронно переключает контакты. С другой стороны, в ТСР используются оптические полупроводники, называемые фотопарами, для изоляции входных и выходных сигналов.

Фотопары преобразуют электрические сигналы в оптические сигналы и передают сигналы через пространство, тем самым полностью изолируя входную и выходную секции while, передавая сигналы на высокой скорости без каких-либо механических контактов.

Короче говоря, в ТТР используются полупроводниковые переключающие элементы, такие как тиристоры, симисторы, диоды и транзисторы. Таким образом, твердотельные реле обладают множеством функций, которых нет в электромагнитных реле. Самая большая особенность ТТР заключается в том, что в них не используются переключающие контакты, которые физически изнашиваются!

Схема твердотельного реле

Вот простая схема одного твердотельного реле переменного тока, совместимого с микроконтроллером и управляемого сигналом постоянного тока switch, разработанного на основе чрезвычайно компактного твердотельного реле G3MB-202P (5 В постоянного тока) от Omron.

Эту схему можно использовать для безопасного переключения обычных электрических нагрузок (ламп, обогревателей, двигателей), if подключенная нагрузка находится в пределах ее возможностей. Обратите внимание, что G3MB-202P представляет собой недорогой субминиатюрный PCB монтажный однорядный корпус (SIP) со встроенным входным резистором, схемой перехода через ноль и демпфирующей схемой.

Давайте теперь посмотрим на принципиальную схему. Схема может питаться от «чистого» источника постоянного тока напряжением 5 В. Транзистор Т1 и связанные с ним компоненты R1 и усилителя; R2 позволяет принимать сигнал управления постоянным током от любого микроконтроллера. Коллектор Т1 подключен к входу ТТР для стока тока с положительной шины, а его эмиттер подключен непосредственно к шине заземления. Резистор R3 используется для ограничения рабочего тока LED1.

Для обеспечения полной безопасности добавлен «инерционный» предохранитель (break медленно) на 2 А F1, который является здесь важным компонентом. Аналогично, компоненты D1 и ZD1 (дополнительно) защищают остальные компоненты схемы.

Строительство и усиление; Тестирование

Вся схема твердотельного реле switch может быть легко собрана на небольшом куске перфорированной платы. Если вы разрабатываете для этого PCB, обратите внимание на возможность прохождения сильных токов по дорожкам PCB, подключенным к выходному разъему switch J3. После успешного построения начните базовую проверку, как описано ниже:

• Подайте напряжение 5 В постоянного тока на разъем J1 входного питания
• Возьмите цифровой мультиметр (переведите его в режим проверки диодов) и подключите его тестовые щупы к выходному разъему switch J3

• Нажмите S1, чтобы получить показания (около 0,8–0,9) на цифровом мультиметре
• Если показания доступны только при нажатии S1, возможно, схема в порядке

Теперь вы можете switch подать нагрузку переменного тока напряжением 240 В, подключенную через выходное гнездо J3, с помощью входного сигнала управления (от микроконтроллера), подаваемого через входное гнездо J2. Удачного переключения!

Важные примечания

• Номинальная выходная нагрузка G3MB-202P составляет 2 А при 100–240 В переменного тока
• Чтобы использовать эту схему для управления фазой, замените SSR G3MB-202P другим, не имеющим функции перехода через нуль, например G3MB-202PL
• Подробнее: http://www.ia.omron.com/data_pdf/guide/18/ssr_tg_e_9_1_1-3(overview).pdf

Список деталей

• R1-R2: 10K ¼ углерода
• R3: 1K ¼ углерода
• C1: электролитический 100 мкФ/16 В
• F1: 2 А/240 В, инерционный
• T1: 2N2222 (или эквивалент)
• D1: 1N4007 (или эквивалент)
• D2: 1N4148 (или эквивалент)
• Светодиод 1: красный, 5 мм/10 мА
• ZD1: 5,6 В/500 мВт (опция)
• ССР: G3MB-202P от Omron – см. текст

Предупреждение

Цепи под напряжением должны изготавливаться, тестироваться и устанавливаться только опытным и достаточно квалифицированным персоналом.