Мощное твердотельное реле переменного тока — из доступных деталей

Многие статьи на этом сайте могут показаться тривиальными. Ну и пусть. Это результат моего личного опыта: мне надоело изобретать колесо снова и снова, и я решил публиковать любые электронные пустяшки, которые  мне пригодились хотя бы раз.

Сегодня промышленность выпускает твердотельные реле (SSR) практически под любые требования, какие только можно себе представить. Только плати - и будет тебе черная коробочка, подав на вход которой несколько миллиампер можно управлять чем угодно: от слабых измерительных сигналов до многих киловатт нагрузки и более.

Оптореле своими руками - что по чём

Маленький камушек оптореле, рассчитанный на коммутацию нескольких сот ватт от бытовой сети будет стоить порядка $10 или более. В то же время, если ограничиться твердотельным реле с максимальным током коммутации в 100мА - мы сразу попадаем в ценовую категорию в районе одного доллара.

Самодельное твердотельное реле - фирменный камень и набор деталей

 

Мощное оптореле своими руками

Предлагаю вот такую несложную схему, общая стоимость компонентов в которой едва ли превысит пару баксов. Используя "телефонное" твердотельное реле и широко распространённый симистор (идёт во всякие бытовые диммеры), можно управлять весьма большими мощностями.

Схема твердотельного реле

  • "Телефонное" твердотельное реле (SSR) = LH1500 (datasheet)
  • Симистор (TRIAC) = BT139

Цоколевка оптореле LH1500    Цоколевка симистора BT139
Демпферная цепочка из резистора и конденсатора, т.н. "snubber circuit", ставится для предотвращения нежелательного отпирания симистора в случае очень высокой скорости нарастания напряжения на коммутаторе. На практике, в приложениях типа управления лампами да моторами такое практически не случается. Но в любом случае советую оставить эту цепочку - она ведь ещё служит и хорошим подавителем помех.  По поводу рассчёта этой цепи отсылаю моих читателей к замечательной работе от  Fairchild Semiconductor: Application Note AN-3008 RC Snubber Networks for Thyristor Power Control and Transient Suppression (на английском, если действительно надо - спрашивайте, помогу разобраться).

Если быть педантичным, к схеме надо ещё добавить какой-нибудь вариант подавителя высоковольтных выбросов напряжения. К счастью, симисторы норовят сами просто открыться в подобных сценариях и ограничивают импульсы перенапряжения весьма эффективно. К тому же, в цивилизованном мире, наша схема будет ведь запитана через сообразный фильтр сетевых помех 😉

 

Как этим управлять

Схемы управления твердотельными реле могут быть очень разнообразны. В простейшем случае сгодится выход ТТЛ или КМОП логики с токоограничивающим резистором последовательно с управляющим входом реле.

Простейшая схема управления оптореле от ТТЛ или КМОП выхода

В достаточно серьёзной системе, с потенциально длинными кабелями, разделяющими схемы управления и исполнительные (силовые) коробки, я использовал источники тока, управляемые непосредственно от микроконтроллера. Светодиод (1.7В падения) в данной схеме не несёт никакой особой функциональности кроме собственно индикации. Если он не нужен - сопротивление токозадающего резистора следует увеличить до 430 Ом, чтобы обеспечить ток управления в районе 10 мА.

Управление оптореле с помощью источника тока
Чтобы облегчить себе жизнь и позволить витым парам действительно перекручиваться так как им заблагорассудится - удобно поставить маленький диодный мостик прямо перед входом реле. Дополнительный резистор в 100 Ом защищает светодиод оптрона от немедленного сгорания в случае неверной коммутации и подачи не слишком высокого питающего напряжения прямо на вход нашего реле. К сожалению все эти удобства "роняют" на себе несколько дополнительных вольт напряжения, поэтому управлять схемой, что идёт ниже, надо источником тока с достаточно большим запасом по напряжению (вольт 12 хотя бы) - как раз сгодится предыдущая схема.

Вариант твердотельного реле с неполярным входом

Внимание: приведённая в данной статье схема твердотельного реле противопоказана к применению в аудио разработках и рядом с ними. Несмотря на применение демпфирующей цепочки, а так же сколько бы дополнительных фильтров на неё ни навесить - производимые схемой переключательные помехи норовят самым неприятным образом просочиться в аудио сигнал. Кстати, фирменные твердотельные реле с контролем перехода через ноль на поверку шумят ещё больше.

Вот как фирма Siemens, выпускающая LH1500, предлагает включать сей продукт в своей документации:

Application:   Motor, Light, Heat, Solenoid Control  [Приложения: управление моторами, освещением, обогревом и соленоидами]

Equipment:    Industrial Controls, Programmable Controllers, Factory Automation Equipment, Appliances  [Оборудование: индустриальные контроллеры, программируемые контроллеры, заводское оборудование, бытовая техника]

Пример использования реле LH1500 от фирмы-производителя Сименс

 

Есть вопросы? Пишите в комментариях.

Поделитесь статьёй со знакомыми.

 

Комментарии ВКонтакте

11 thoughts on “Мощное твердотельное реле переменного тока — из доступных деталей

  1. Поздравляю Вас со светлым Праздником Воскресения Христова! Желаю радости, добра, любви и гармонии в этот чудесный день!
    ХРИСТОС ВОСКРЕСЕ!

  2. А не знаете как получит электричество в домашних условиях, т.е. нет ли у вас схема создания ветряного или водяного эл. станции?

    • Александр, спасибо за доверие. Увы, готовых проектов эл. станций у меня по жизни не случилось. В любом случае наверняка смогу помочь доработать схемотехнику преобразователей, буде возникнет такая необходимость.

  3. Помню пробовал делать некий аналог , спиливал верхушку транзистора МП -41 и устанавливал светодиод . Сергей даже завидую Вашему увлечению, давненько не брал паяльник в руки… Помню в 6 лет отец подарил мне книгу в помощь радиолюбителю и я на картонке собрал генератор шума дождя на симметричном мультивибраторе, это было мое первое достижение…. Делюсь в твите

    • Спасибо, Эдуард. В памяти тут же всплыли и мои пиленые МП16 и МП41. А уж сколько всего было собрано на картонках, ууу 🙂
      Моя электроника тоже началась с книжек и конструкторов, подаренных отцом…
      Пойду и я потвичу чего у Вас на сайте — дело несложное, ибо там у Вас много интересной, добротной информации.

  4. Что-то не понял Серега, а каким образом оптроны зерро кросс шумят больше, почему ??? Я применяю MOC3063 и иже с ними, без замечаний, в цепочку софт старта ставил в усилок, хорошо открывается, ну собственно открывается то он один раз и то в момент включения, но как то мне казалось, что включаясь через ноль. как раз мощные коммутационные имульсы должны сводиться на нет???

    • Серьёзно не исследовал. Воткнул S202S12 в питание уся, оно зудит жёстко. Простой симистор, как тут на схемке — зудел гораздо меньше, но тоже заметно.
      Объяснение умозрительное, но очень вероятное: вся начинка нолеследящая требует некоей напруги для работы, и пока эта напруга не наросла — штуковина не открыватеся. Симистор же отпирается от нескольких вольт, т.е. почти сразу. Вот и меньшее зудение.
      Контроль перехода через ноль воистину нужен для исключения ударных токов при включении «невовремя». Вобщем — нафих подальше от аудио все эти исторы.
      Ты опубликуй свой софт старт — это многим интересно!

  5. LH1500 не так уж и дешева ~3-4$
    лучше какой-нибудь MC3051 за 0.5$ без слежения за 0

  6. В наших радиомагазинах твердотельных реле днем с огнем не сыщешь. Зато МОС3063 (она вроде с контролем нуля) в достатке как раз по 0.5 бакса. Как раз на днях собирал 11 -канальный коммутатор питания. Связка 3063 и BT139. Управляется все это дело с авр+парочка 74hc595.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *