Un ρελέ στερεάς κατάστασης ή SSR (ρελέ στερεάς κατάστασης), είναι μια συσκευή που εξυπηρετεί τον ίδιο σκοπό με ένα συμβατικό ρελέ, αλλά έχει ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με αυτό, όπως θα δείτε σε αυτό το άρθρο. Εάν δεν θυμάστε καλά τι είναι ή για ποιον σκοπό είναι το ρελέ, μπορείτε επίσης Δείτε περισσότερες πληροφορίες σε αυτό το άλλο άρθρο.
Τούτου λεχθέντος, ας δούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για αυτό ηλεκτρονική συσκευή:
Τι είναι ένα ηλεκτρομηχανικό ρελέ;
Un ηλεκτρομαγνητικό ρελέ, που συχνά ονομάζεται απλά ρελέ, είναι μια ηλεκτρομηχανική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος μέσω της χρήσης ενός ηλεκτρομαγνητικού πηνίου. Ουσιαστικά είναι ένας διακόπτης που λειτουργεί με την εφαρμογή ή την αφαίρεση ηλεκτρικού ρεύματος στο πηνίο του ρελέ. Όταν το πηνίο ενεργοποιείται, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που έλκει ή απωθεί έναν μοχλό ή διακόπτη μέσα στο ρελέ, ανοίγοντας ή κλείνοντας τις ηλεκτρικές επαφές, ανάλογα με το αν είναι NC ή ΟΧΙ, όπως είδαμε στο άλλο άρθρο που σας προτείνω διαβάστε στην αρχή.
Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εφαρμογών για την εκτέλεση λειτουργιών όπως π.χ μεταγωγή ηλεκτρικών κυκλωμάτων υψηλής ισχύος ή ηλεκτρικής απομόνωσης μεταξύ δύο κυκλωμάτων που λειτουργούν με διαφορετικούς τύπους ρεύματος, όπως DC και AC. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμα σε περιπτώσεις όπου πρέπει να ελέγξετε ένα κύκλωμα εξ αποστάσεως ή όταν θέλετε να απομονώσετε ένα κύκλωμα ελέγχου από ένα κύκλωμα υψηλότερης ισχύος. Τα ρελέ μπορούν να βρεθούν σε ένα ευρύ φάσμα συσκευών και συστημάτων, από οικιακές συσκευές και βιομηχανικό εξοπλισμό μέχρι συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού.
Τι είναι ένα ρελέ στερεάς κατάστασης;
Un Ρελέ στερεάς κατάστασης είναι μια ηλεκτρονική συσκευή μεταγωγής που επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος όταν εφαρμόζεται μικρό ρεύμα στους ακροδέκτες ελέγχου της ή την εμποδίζει όταν δεν εφαρμόζεται ρεύμα. Δηλαδή, από αυτή την άποψη μοιάζει πολύ με τη λειτουργία του συμβατικού ρελέ.
Αυτά τα ρελέ στερεάς κατάστασης περιλαμβάνουν έναν αισθητήρα που ανταποκρίνεται σε ένα σήμα ελέγχου, έναν ηλεκτρονικό διακόπτη στερεάς κατάστασης που διαχειρίζεται το κύκλωμα φορτίου και έναν μηχανισμό ζεύξης που ενεργοποιεί το διακόπτη χωρίς την ανάγκη κινούμενων μηχανικών εξαρτημάτων, όπως στην περίπτωση του ηλεκτρομαγνητικού. Από την άλλη πλευρά, αυτοί οι ηλεκτρονόμοι μπορούν να σχεδιαστούν για μεταγωγή τόσο AC όσο και DC ρεύμα.
Για να γίνει αυτό δυνατό χωρίς κινούμενα μέρη, ημιαγωγοί ισχύος, όπως θυρίστορ και τρανζίστορ, για έλεγχο ρευμάτων έως και 100 αμπέρ σε ένταση. Επιπλέον, όντας σε στερεά κατάσταση, χαρακτηρίζονται από την ικανότητά τους να αλλάζουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες, της τάξης των χιλιοστών του δευτερολέπτου, σε σύγκριση με τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ, και δεν έχουν μηχανικές επαφές που φθείρονται με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα πλεονεκτήματα, όπως θα δούμε αργότερα.
Για την ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ των δύο κυκλωμάτων, το σήμα ελέγχου συνδέεται με το κύκλωμα ελέγχου και οι περισσότεροι SSR χρησιμοποιούν οπτική σύζευξη. Αυτό σημαίνει ότι η τάση ελέγχου ενεργοποιεί μια εσωτερική λυχνία LED που ανάβει και ενεργοποιεί μια φωτοευαίσθητη δίοδο (φωτοβολταϊκή), η οποία, με τη σειρά της, ελέγχει το TRIAC (χρησιμοποιείται στο AC), το SCR ή το MOSFET (συνήθως υπάρχει ένα ή περισσότερα παράλληλα με το CC) για εναλλαγή και μετάβαση από ανοιχτό σε κλειστό ή αντίστροφα…
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του ρελέ στερεάς κατάστασης
Όπως μπορείτε να φανταστείτε, το ρελέ στερεάς κατάστασης έχει πλεονέκτημα έναντι ενός ηλεκτρομηχανικού ρελέ, όπως:
- Μικρότερο μέγεθος.
- Λειτουργία χαμηλής τάσης, με δυνατότητα ενεργοποίησης από 1,5V ή λιγότερο.
- Καθώς δεν περιλαμβάνει κινούμενα μέρη, είναι εντελώς αθόρυβο.
- Είναι ταχύτερα από τα μαγνητικά, αφού έχουν χρόνο απόκρισης χιλιοστών του δευτερολέπτου.
- Επειδή δεν έχουν μηχανικά μέρη που φθείρονται ή επαφές που φθείρονται σε υψηλά ρεύματα, αυτά τα ρελέ είναι πιο αξιόπιστα και ανθεκτικά.
- Η αντίσταση εξόδου παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από τη χρήση.
- Συνδέσεις χωρίς αναπήδηση, αποφεύγοντας τις διακυμάνσεις στην εναλλαγή επαφών.
- Δεν παράγουν σπινθήρες ή ηλεκτρικά τόξα που μπορεί να είναι επικίνδυνα σε εύφλεκτα περιβάλλοντα.
- Πιο ανθεκτικό σε κραδασμούς, κραδασμούς κ.λπ., αφού δεν έχει κινούμενα μέρη που μπορούν να σπάσουν.
- Δεν εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που θα μπορούσαν να προκαλέσουν παρεμβολές σε άλλες συσκευές.
Όπως όλα, έχουν και αυτά τα μειονεκτήματά του, όπως:
- Εκπέμπουν θερμότητα λόγω αντίστασης, που σημαίνει απώλειες.
- Η πολικότητα της εξόδου μπορεί να επηρεάσει τα ρελέ στερεάς κατάστασης, κάτι που δεν συμβαίνει στα ηλεκτρομηχανικά.
- Λόγω της σημαντικά ταχύτερης δυνατότητας μεταγωγής τους, τα ρελέ στερεάς κατάστασης μπορούν να αντιμετωπίσουν εσφαλμένη μεταγωγή ως αποτέλεσμα μεταβατικών φορτίων.
- Τείνουν να παραμένουν σε κλειστό κύκλωμα σε περίπτωση σφάλματος, ενώ τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ τείνουν να παραμένουν σε ανοιχτή κατάσταση. Αυτό μπορεί να είναι θετικό για ορισμένες εφαρμογές, αν και όχι για όλες...
εφαρμογές
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης (SSR) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πλήθος εφαρμογών, όπως:
- Έλεγχος φορτίου και σε συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα, για έλεγχο ηλεκτρικών θερμαντήρων, φωτισμού, κινητήρων, συσκευών, θέρμανσης, ψύξης, αντλιών νερού για άρδευση κ.λπ. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα κύκλωμα που ενεργοποιεί έναν ανεμιστήρα εάν η θερμοκρασία αυξηθεί σε ορισμένους βαθμούς, χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας.
- Βιομηχανικός αυτοματισμός. Επειδή είναι διακόπτες ελεγχόμενου ρεύματος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βιομηχανικά συστήματα ελέγχου για την αυτοματοποίηση μηχανημάτων και διαδικασιών.
- Ιατρικός εξοπλισμός όπως μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας, εξοπλισμός κλινικής ανάλυσης και συστήματα φυσικής θεραπείας για τον έλεγχο της ισχύος και των συσκευών αυτού του εξοπλισμού.
- Έλεγχος ωμικού και αντιδραστικού φορτίου. Τα ρελέ στερεάς κατάστασης είναι χρήσιμα σε εφαρμογές όπου τα ωμικά φορτία (όπως οι θερμαντήρες) και τα αντιδραστικά φορτία (όπως οι κινητήρες) πρέπει να εναλλάσσονται λόγω της ικανότητάς τους να χειρίζονται μια μεγάλη ποικιλία τύπων φορτίων.
- Συστήματα μεταφορών, όπως σε εφαρμογές σιδηροδρομικών και δημόσιων μεταφορών, οι SSR χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των σημάτων, του φωτισμού και των συστημάτων ελέγχου της κυκλοφορίας.
- Οι υπολοιποι…
Πού να αγοράσω ένα ρελέ στερεάς κατάστασης;
Αν θέλετε αγοράστε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης, μπορείτε να το αγοράσετε πολύ λίγο σε εξειδικευμένα καταστήματα ή σε διαδικτυακές πλατφόρμες πωλήσεων όπως το Amazon:
Χρησιμοποιήστε το ρελέ στερεάς κατάστασης με το Arduino
Για να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης με το Arduino, η σύνδεση είναι πολύ απλή, ειδικά εάν χρησιμοποιείτε μονάδα SSR. Για να συνδέσετε αυτό το ρελέ στην πλακέτα Arduino, πρέπει κάντε τις παρακάτω συνδέσεις:
- DC+: αυτή η είσοδος ρελέ συνδέεται στη σύνδεση 5v της πλακέτας Arduino.
- DC-: Αυτή η άλλη είσοδος του ρελέ συνδέεται στη σύνδεση GND ή στη γείωση της πλακέτας Arduino.
- CH1: εάν πρόκειται για ρελέ στερεάς κατάστασης μονού καναλιού, όπως αυτό που θα δώσουμε ως παράδειγμα, αυτή η είσοδος ρελέ θα συνδεθεί σε μια ψηφιακή έξοδο Arduino για έλεγχο, για παράδειγμα, το D9.
- NO/C: είναι οι έξοδοι του ρελέ στερεάς κατάστασης που θα συνδεθεί στη συσκευή που θέλουμε να ελέγξουμε. Για παράδειγμα, μια λάμπα. Λάβετε υπόψη το φύλλο δεδομένων του ρελέ που αγοράζετε και τα επιβαλλόμενα όρια. Για παράδειγμα, κάποιοι ανέχονται μόνο φορτίο 250V AC και μέγιστη ένταση 2Α, φροντίστε να μην το υπερβείτε...
Τούτου λεχθέντος, ας δούμε τώρα πώς θα προγραμματιζόταν, χρησιμοποιώντας αυτό το απλό παράδειγμα σκίτσου:
const int pin = 9; //Pin de control del relé en el que lo hayas conectado, en este caso D9.
void setup()
{
Serial.begin(9600); //Iniciar puerto serie
pinMode(pin, OUTPUT); //Definir pin D9 como salida para el envío de señal.
}
void loop()
{
digitalWrite(pin, HIGH); // Poner el D9 en estado alto para activar el relé
delay(5000); // Esperar 5 segundos
digitalWrite(pin, LOW); // Poner el D9 en estado bajo, para desactivar.
delay(5000); // Esperar 5 segundos
}
Όπως μπορείτε να δείτε, είναι ένας πολύ απλός κώδικας, ώστε να μπορείτε να τον τροποποιήσετε και να μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το ρελέ. Σε αυτή την περίπτωση έχουμε δημιουργήσει απλώς έναν βρόχο ώστε το ρελέ να πηγαίνει συνεχώς από τη μια κατάσταση στην άλλη...