مرحل الحالة الصلبة لأنابيب التيار المتردد أو SSR هو جهاز يستخدم لتبديل أحمال التيار المتردد الثقيلة على مستوى الشبكة ، من خلال مشغلات جهد تيار مستمر معزول ، دون دمج ملامسات ميكانيكية متحركة.

في هذا المنشور ، نتعلم كيفية إنشاء مرحل بسيط للحالة الصلبة أو دائرة SSR باستخدام Triac ، BJTs ، مقرنة بصرية متقاطعة صفرية.

ميزة SSR الحالة الصلبة على المرحلات الميكانيكية

يمكن أن يكون النوع الميكانيكي من المرحلات غير فعال إلى حد كبير في التطبيقات التي تتطلب تبديلًا سلسًا للغاية وسريعًا ونظيفًا.

يمكن بناء الدائرة المقترحة لـ SSR في المنزل واستخدامها في الأماكن التي تتطلب معالجة حمولة متطورة حقًا.

تم وصف دائرة ترحيل الحالة الصلبة مع كاشف عبور صفري مدمج في هذه المقالة.

الدائرة سهلة الفهم والبناء ولكنها توفر ميزات مفيدة مثل التبديل النظيف ، وخالية من اضطرابات التردد اللاسلكي ، وقادرة على التعامل مع أحمال تصل إلى 500 واط. لقد تعلمنا الكثير عن المرحلات وكيف تعمل.

نحن نعلم أن هذه الأجهزة تستخدم لتبديل الأحمال الكهربائية الثقيلة من خلال زوج خارجي معزول من جهات الاتصال ، استجابة لنبضة كهربائية صغيرة وردت من خرج الدائرة الإلكترونية.

“كيفية التحقق من مقوم الجسر ”

عادةً ما يكون مدخل الزناد بالقرب من جهد ملف الترحيل ، والذي قد يكون 6 أو 12 أو 24 فولت تيار مستمر ، بينما يكون الحمل والتيار الذي يتم تبديله بواسطة جهات اتصال الترحيل في الغالب عند مستويات إمكانات التيار المتردد.

تعتبر المرحلات مفيدة بشكل أساسي لأنها قادرة على تبديل الثقيل المتصلة بجهات الاتصال الخاصة بهم دون جلب الإمكانات الخطرة على اتصال مع الدائرة الإلكترونية الضعيفة التي يتم من خلالها التبديل.

ومع ذلك ، فإن المزايا مصحوبة ببعض العيوب الحرجة التي لا يمكن تجاهلها. نظرًا لأن جهات الاتصال تنطوي على عمليات ميكانيكية ، في بعض الأحيان تكون غير كفؤة تمامًا مع الدوائر المعقدة التي تتطلب تبديلًا عالي الدقة وسريعًا وفعالًا.

تتمتع المرحلات الميكانيكية أيضًا بسمعة سيئة في توليد تداخل RF وضوضاء أثناء التبديل مما يؤدي أيضًا إلى تدهور جهات الاتصال مع مرور الوقت.

للحصول على SSR على أساس MOSFET من فضلك الرجوع إلى هذا المنصب

استخدام SCR ot Triac لصنع SSR

يُعتقد أن Triacs و SCRs هي بدائل جيدة في الأماكن التي تثبت فيها المرحلات المذكورة أعلاه عدم كفاءتها ، ولكنها قد تنطوي أيضًا على مشاكل في توليد تداخل التردد اللاسلكي أثناء التشغيل.

كما تتطلب SCRs و Triacs عند دمجها مباشرة في الدوائر الإلكترونية أن يكون الخط الأرضي للدائرة متصلاً بالكاثود الخاص بها ، مما يعني أن قسم الدائرة لم يعد معزولاً الآن عن الفولتية المميتة للتيار المتردد من الجهاز - وهو عيب خطير فيما يتعلق بالسلامة إلى المستخدم المعني.

“كيفية قياس السعة باستخدام المتر ”

ومع ذلك ، يمكن تنفيذ التيرستورات بكفاءة عالية إذا تم الاهتمام الكامل بالعيوب التي تمت مناقشتها أعلاه. لذلك فإن الشيئين اللذين يجب إزالتهما باستخدام التيرستورات ، إذا كان سيتم استبدالهما بكفاءة للمرحلات هما ، تداخل التردد اللاسلكي أثناء التحويل ، ودخول التيار الكهربائي الخطير إلى الدائرة.

تم تصميم مرحلات الحالة الصلبة تمامًا بالمواصفات المذكورة أعلاه ، مما يلغي استدلال الترددات الراديوية ويحافظ أيضًا على المرحلتين بعيدتين تمامًا عن الأخرى.

يمكن أن تكون SSRs التجارية مكلفة للغاية ولا يمكن صيانتها إذا حدث خطأ ما. ومع ذلك ، فإن إنشاء ترحيل الحالة الصلبة بواسطتك واستخدامه للتطبيق المطلوب يمكن أن يكون تمامًا ما 'طلبه الطبيب'. نظرًا لأنه يمكن بناؤه باستخدام مكونات إلكترونية منفصلة ، يصبح قابلاً للإصلاح والتعديل تمامًا ، علاوة على أنه يوفر لك فكرة واضحة فيما يتعلق بالعمليات الداخلية للنظام.

هنا سوف ندرس صنع مرحل الحالة الصلبة البسيط.

كيف تعمل

كما تمت مناقشته في القسم أعلاه ، في SSR المقترح أو تصميم دائرة ترحيل الحالة الصلبة ، يتم فحص تداخل التردد اللاسلكي عن طريق إجبار التيرستورات على التبديل فقط حول علامة الصفر لمرحلة جيبية التيار المتردد ويضمن استخدام قارنة التوصيل البصري أن يكون الإدخال أبقى بعيدًا عن إمكانات التيار المتردد الموجودة مع دائرة التيرستورات.

دعونا نحاول فهم كيفية عمل الدائرة:

كما هو مبين في الرسم التخطيطي ، تصبح قارنات البصريات البوابة بين المشغل ودائرة التبديل. يتم تطبيق مشغل الإدخال على الصمام البصري الذي يضيء ويجعل ناقل الصورة الترانزستور.
يمر الجهد من الترانزستور الضوئي عبر المجمع إلى الباعث ويصل أخيرًا إلى بوابة التيرستورات لتشغيله.

العملية المذكورة أعلاه عادية جدًا وترتبط عمومًا بمشغل كل Triacs و SCRs. ومع ذلك ، قد لا يكون هذا كافيًا لإزالة ضوضاء التردد اللاسلكي.

يتم تقديم القسم الذي يشتمل على الترانزستورات الثلاثة وبعض المقاومات بشكل خاص بهدف فحص توليد التردد اللاسلكي ، من خلال التأكد من أن التيرستورات تجري فقط بالقرب من عتبات الصفر لشكل الموجة الجيبية AC.

عندما يتم تطبيق أنابيب التيار المتردد على الدائرة ، يصبح التيار المستمر المعدل متاحًا عند جامع الترانزستور البصري ويتم إجراءه كما هو موضح أعلاه ، ومع ذلك يتم ضبط الجهد عند تقاطع المقاومات المتصلة بقاعدة T1 بحيث يتم إجراءه على الفور بعد ارتفاع موجة التيار المتردد فوق علامة 7 فولت. لفترة طويلة يظل شكل الموجة فوق هذا المستوى يحافظ على تشغيل T1.

“الفرق بين الأسلاك أحادية الطور وثلاثية الطور ”

هذا يؤسس جهد المجمع للترانزستور البصري ، مما يمنع التيرستورات من التوصيل ، ولكن في اللحظة التي يصل فيها الجهد إلى 7 فولت ويقترب من الصفر ، تتوقف الترانزستورات عن التوصيل مما يسمح للتيرستورات بالتبديل.

تتكرر العملية خلال دورة النصف السالبة عندما يتم إجراء T2 و T3 استجابةً للجهود التي تزيد عن 7 فولت سالب مرة أخرى ، مما يجعل التيرستورات تنطلق فقط عندما تقترب إمكانات الطور من الصفر ، مما يلغي بشكل فعال تحريض التداخلات اللاسلكية المتقاطعة الصفرية.

مخطط الدائرة لدائرة SSR ذات الحالة الصلبة

قائمة الأجزاء لدائرة ترحيل الحالة الصلبة المقترحة

R1 = 120 ك ،
R2 = 680K,
R3 = 1 ك ،
R4 = 330 كلفن ،
R5 = 1 م ،
R6 = 100 أوم 1 واط ،
C1 = 220 فائق التوهج / 25 فولت ،
C2 = 474/400 فولت بوليستر معدني
C3 = 0.22 فائق التوهج / 400 فولت قدرة شرائية
Z1 = 30 فولت ، 1 واط ،
T1 ، T2 = BC547B ،
T3 = BC557B ،
TR1 = BT 36 ،
OP1 = MCT2E أو ما شابه.

تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

باستخدام SCR Opto-Coupler 4N40

اليوم مع ظهور المقرنات البصرية الحديثة ، أصبح صنع مرحل الحالة الصلبة عالي الجودة (SSR) أمرًا سهلاً حقًا. 4N40 هو أحد هذه الأجهزة التي تستخدم SCR للصور من أجل التشغيل المعزول المطلوب لحمولة التيار المتردد.

يمكن تكوين قارنة التوصيل البصري هذه ببساطة لإنشاء دائرة SSR فعالة وموثوقة للغاية. يمكن استخدام هذه الدائرة لإطلاق حمل 220 فولت من خلال تحكم منطقي 5 فولت معزول تمامًا ، كما هو موضح أدناه: