Circuito de Relé de Estado Sólido (SSR) de 220 V usando Triac e OptoCoupler

Experimente Nosso Instrumento Para Eliminar Problemas





Um relé de estado sólido de rede CA ou SSR é um dispositivo que é usado para comutar cargas CA pesadas no nível da rede, através de disparos de tensão CC mínima isolados, sem incorporar contatos móveis mecânicos.

Neste artigo, aprendemos como construir um relé de estado sólido simples ou um circuito SSR usando um Triac, BJTs, um acoplador opto de cruzamento zero.



Vantagem de SSR de estado sólido sobre relés mecânicos

O tipo de relé mecânico pode ser bastante ineficiente em aplicações que requerem comutação altamente suave, rápida e limpa.

O circuito proposto de um SSR pode ser construído em casa e usado em locais que requerem um manuseio de carga verdadeiramente sofisticado.



Um circuito de relé de estado sólido com detector de cruzamento zero integrado é descrito neste artigo.

O circuito é muito fácil de entender e construir, mas fornece recursos úteis como comutação limpa, livre de interferências de RF e capaz de lidar com cargas de até 500 watts. Aprendemos muito sobre relés e como eles funcionam.

Sabemos que esses dispositivos são usados ​​para comutar cargas elétricas pesadas por meio de um par de contatos externos isolados, em resposta a um pequeno pulso elétrico recebido de uma saída de circuito eletrônico.

Normalmente, a entrada de disparo está nas proximidades da tensão da bobina do relé, que pode ser 6, 12 ou 24 V CC, enquanto a carga e a corrente comutada pelos contatos do relé estão principalmente nos níveis dos potenciais da rede CA.

Basicamente, os relés são úteis porque são capazes de alternar fortemente conectados aos seus contatos, sem colocar os potenciais perigosos em contato com o circuito eletrônico vulnerável através do qual está sendo comutado.

No entanto, as vantagens são acompanhadas por algumas desvantagens críticas que não podem ser ignoradas. Uma vez que os contatos envolvem operações mecânicas, às vezes são bastante ineptos com circuitos sofisticados que requerem comutação altamente precisa, rápida e eficiente.

Os relés mecânicos também têm a má reputação de gerar interferência de RF e ruído durante a comutação, o que também resulta na degradação de seus contatos com o tempo.


Para um SSR baseado em MOSFET, por favor consulte esta postagem


Usando SCR ou Triac para fazer SSR

Triacs e SCRs são considerados bons substitutos em locais onde os relés acima se mostram ineficientes; no entanto, eles também podem envolver problemas de geração de interferência de RF durante a operação.

Além disso, os SCRs e Triacs quando integrados diretamente aos circuitos eletrônicos exigem que a linha de aterramento do circuito seja conectada ao seu cátodo, o que significa que a seção do circuito não está mais isolada das tensões AC letais do dispositivo - uma séria desvantagem no que diz respeito à segurança para o usuário está preocupado.

No entanto, um triac pode ser implementado de forma muito eficiente se as duas desvantagens discutidas acima forem completamente atendidas. Portanto, as duas coisas que devem ser removidas com os triacs, se eles tiverem que ser substituídos com eficiência pelos relés, são interferência de RF durante a troca e a entrada da rede elétrica perigosa no circuito.

Os relés de estado sólido são projetados exatamente com as especificações acima, o que elimina a inferência de RF e também mantém os dois estágios completamente distantes um do outro.

SSRs comerciais podem ser muito caros e não podem ser reparados se algo der errado. No entanto, fazer um relé de estado sólido totalmente por você e usá-lo para a aplicação necessária pode ser exatamente o que o 'médico receitou'. Por poder ser construído com componentes eletrônicos discretos torna-se totalmente reparável, modificável e, além disso, fornece uma ideia clara sobre o funcionamento interno do sistema.

Aqui, estudaremos a construção de um relé de estado sólido simples.

Como funciona

Conforme discutido na seção acima, no SSR proposto ou projeto de circuito de relé de estado sólido, a interferência de RF é verificada forçando o triac a alternar apenas em torno da marca zero da fase senoidal AC e o uso de um acoplador óptico garante que a entrada seja mantido bem longe dos potenciais de alimentação CA presentes no circuito triac.

Vamos tentar entender como o circuito funciona:

Conforme mostrado no diagrama, o opto-acoplador torna-se o portal entre o gatilho e o circuito de comutação. O acionador de entrada é aplicado ao LED do opto que acende e faz o foto-transistor conduzir.
A voltagem do foto-transistor passa pelo coletor até o emissor e, finalmente, atinge o portão do triac para operá-lo.

A operação acima é bastante comum e comumente associada ao acionador de todos os Triacs e SCRs. No entanto, isso pode não ser suficiente para eliminar o ruído de RF.

A seção que compreende os três transistores e alguns resistores é especialmente introduzida com o objetivo de verificar a geração de RF, garantindo que o triac conduza apenas nas proximidades dos limiares zero da forma de onda senoidal CA.

Quando a rede CA é aplicada ao circuito, uma CC retificada torna-se disponível no coletor do transistor opto e conduz como explicado acima, no entanto, a tensão na junção dos resistores conectados à base de T1 é ajustada de forma que conduza imediatamente depois que a forma de onda AC ultrapassar a marca de 7 volts. Por tanto tempo, a forma de onda permanece acima deste nível mantém T1 ligado.

Isso aterra a tensão do coletor do opto transistor, inibindo a condução do triac, mas no momento em que a tensão atinge 7 volts e se aproxima de zero, os transistores param de conduzir, permitindo que o triac comute.

O processo é repetido durante o semiciclo negativo quando T2, T3 conduz em resposta a tensões acima de menos 7 volts, novamente fazendo com que o triac seja acionado somente quando o potencial de fase se aproxima de zero, eliminando efetivamente a indução de interferências de RF de cruzamento zero.

Diagrama de circuito do circuito SSR de estado sólido

Circuito AC 220V SSR

Lista de peças para o circuito de relé de estado sólido proposto

  • R1 = 120 K,
  • R2 = 680K,
  • R3 = 1 K,
  • R4 = 330 K,
  • R5 = 1 M,
  • R6 = 100 Ohms 1 W,
  • C1 = 220 uF / 25 V,
  • C2 = 474/400 V Poliéster Metalizado
  • C3 = 0,22uF / 400V PPC
  • Z1 = 30 volts, 1 W,
  • T1, T2 = BC547B,
  • T3 = BC557B,
  • TR1 = BT 36,
  • OP1 = MCT2E ou semelhante.

Layout PCB

Circuito de relé eletrônico SSR

Usando SCR Opto-Acoplador 4N40

Hoje, com o advento dos opto-acopladores modernos, fazer um relé de estado sólido (SSR) de alto grau realmente se tornou fácil. O 4N40 é um desses dispositivos que usa um SCR fotográfico para o acionamento isolado necessário de uma carga CA.

Este optoacoplador pode ser simplesmente configurado para criar um circuito SSR altamente confiável e eficaz. Este circuito pode ser usado para disparar uma carga de 220 V através de um controle lógico de 5 V totalmente isolado, conforme mostrado abaixo:

Circuito SSR usando optoacoplador SCR 4N40

Cortesia de imagem: Farnel




Anterior: Circuito pisca-pisca de 12V String LED Próximo: 3 Circuitos de corte de alta e baixa tensão de 220 V testados usando IC 324 e transistores