کارت رله مکانیکی بهتر است یاکارت رله  SSR ؟

سلام مهندس عزیز

 امروز درادامه مقالات قصد داریم این 2 محصول را با هم بررسی کنیم سوال این است کارت رله بهتر است یاکارت رله  SSR ؟ با هم بررسی میکنیم تا به بهترین نتیجه درانتخاب برسیم. درچند دهه قبل تا به امروز محصولاتی وارد بازار میشدند که بازار را تحت تاثیر قرار میدادند و ممکن بود جای خود را در قلب بازار پیدا کنند یا اینکه پس ازمدتی به دست فراموشی سپرده میشدند.نسل نیمه هادی ها که ازصنعت الکترونیک جوشید وصنعت برق را دچار تحولاتی قرار داد امروز نیز برسرزبان هاست وسوال ما نیزدر این حوزه است . ابتدا بررسی کنیم که منظور از کارت رله مکانیکی چیست ؟ درواقع این قطعه همان رله ساده است که دارای کنتاکت بازوبسته است واین قطعه در بازار با نام رله شناخته میشود که در مقالات قبلی درمورد کارت رله توضیحات کامل صورت گرفت که این محصول یک برد الکترونیکی است که مجموعه ای از رله ها بر روی آن سوار شده اند.اما کارت رله  SSRچیست ؟

 این کارت درواقع همان کارت رله است که به جای رله از ترانزیستور  (BJT/FET) استفاده شده است . ترازیستورها ازخانواده نیمه هادی ها هستند و نام SSR ازاین خانواده را به یدک میکشند .

• اما طرز کار کارت رله مکانیکی و کارت رله  SSR چگونه است ؟

در کارت رله های ساده ما شاهد کنتاکت های باز و بسته درخروجی هستیم که با فرمان 220 ،24 ،12 و5 ولت ورودی رله ها تحریک میشوند و خروجی آنها تیغه های کنترل متناسب با تحریکورودی باز یا بسته میشوند و ما میتوانیم مسیر فرمان را از طریق این کنتاکت ها قطع یا وصل کنیم .

این سیستم ساده ترین سیستم دیجیتال است که درمقاله کارت رله با هم بررسی کردیم.

اساس کار رله ها مدارات کلید زنی است که منطق دیجیتال صفر و یک را پیاده سازی میکنند .

(در زیر مدار داخلی یک رله را مشاهده میکنید)

تصویر بالا مدار داخلی یک ترانزیستور از خانواده bjt است دقت کنید مسیر جریان از نقطه C به نقطه E در حال حرکت است و ما توسط خط کنترل که نقطه B است میتوانیم مقدارجریان عبوری را کنترل کنیم . میتوانیم حد اکثرجریان عبوری را داشته باشیم یا مقدار آن را محدود کنیم .این نما درواقع بیس اولیه یک SSR است که دید خوبی ازپیاده سازی

کارت رلهSSR به شما میدهد.

نکته : SSR از خانواده نیمه هادی است (semiconductor) این خانواده به علت شکل جامد داشتن solid به معنی جامد نام گرفته است .همچنین به علت تغییر وضعیت متناسب با فرمان ، حالت وضعیت که state نام دارد از خصوصیات این قطعه است .این نامگذاری ها موجب شده تا این قطعه را solid state relay  بنماند وSSR مخفف این لقب میباشد.

 بهتراست برای درک این مساله یک مثال مطرح کنیم .فرض بگیرید یه رودخانه داریم و آب دراین رودخانه درحال عبوراست برروی این رودخانه یک سد متحرک داریم که میتوانیم مسیر آب را آرام آرام ببندیم.جالب اینجاست که ما میتوانیم مقدار آب را از 0 درصد عبور تا 100 درصد عبور کنترل کنیم .یعنی میتوانیم با فرمان خود سد را 50 درصد باز کنیم و آب را به نصف برسانیم یا اینکه به 20 درصد برسانیم و مسیر آب را به حداقل برسانیم ایم این مثال آب در واقع همان جریان الکتریکی است و آن سد همان ترازیستور است که به صورت ساده مطرح کردیم البته تفاوت هایی درمدل های ترازیستورها وجود دارد که مبحث تخصصی است و درمقاله ما نمیگنجد. پس ما متوجه شدیم که در کارت رله SSRبا کمی تفاوت ساختاری شبیه به یک کارت رله مکانیکی داریم و با این تفاوت که در رله ها ما وضعیت روشن و خاموش را دارا هستیم اما در SSR ما بازه 0 تا 100 درصد را میتوانیم تغییر بدهیم .حالت دیمرهای قدیمی که نورلامپ را کم و زیاد میکردند این گونه ساختار را پیروی میکردند.

شاید متوجه شده اید که SSR با توضیحات فوق میتواند کاربردهایی علاوه برسیستم قطع و وصل که مشابه رله مکانیکی ساده باشد ، را داشته باشد. بله درست است دربخش کنترل این قطعه نقش بسزایی را ایفا میکند.

کاربردهایمهم کارت رله  SSRرا با هم بررسی میکنیم.

   1- Zero switching  ( حالت عبور از صفر )

همان طور که در تصویر مشاهده میکنید سیگنال با رنگ آبی سیگنال ورودی به کارت رله  SSRاست و مستطیل سفید رنگ زمان اعمال فرمان میباشد .دقت کنید با اعمال فرمان در لحظه اولیه هیچ گونه خروجی نداریم و در زمان رسیدن سیگنال ورودی به نقطه صفر تازه خروجی ما عمل میکند پس برای راه اندازه 2 شرط نیاز است اول فرمان صادر شده باشد و دوم سیگنال ورودی که میخواهیم کنترلش کنیم به نقطه صفر رسیده باشد.

این مدل مصرف کارت رله  SSRدرمدارات مخابراتی کاربرد دارد.

 2.  peak switching  (حالت عبور از ماکسیمم)

این روش نیزمانند حالت قبل است با این تفاوت که زمانی خروجی فعال میشود که سیگنال ورودی کارت رله  SSRدرحالت ماکسیمم باشد .

نکته : با اعمال فرمان، شرایط روشن شدن اماده است اما طبق طراحی در نقطه ماکسیسم ولتاژ اعمالی شرایط فعال شدن خروجی محیا میگردد.

نکته : به زمان انتهای فرمان که کادر سفید رنگ مستطیل شکل است دقت کنید .با اتمام فرمان خروجی قطع نشده است بلکه تا انتهای سیکل ادامه داده است ودر نقطه صفر خاموش شده است. باید این نکته مهم را اشاره کنیم ssr با فرمان ما روشن میشود اما برای خاموش شدن نیاز به تغییر پلاریته دارد یعنی بعد از نقطه صفر تازه شرایط خاموش شدن فراهم میگردد.

3-    instant on   ( حالت لحظه )

دراین حالت که شباهت بسیارزیادی به کارت رله مکانیکی دارد بلافاصله پس از اعمال فرمان خروجی فعال میشود و با قطع فرمان نیزخروجی منتظرمیماند تا سیگنال تغییرقطب یا تغییرپلاریته بدهد و سپس خاموش میگردد. این مدل را جایگزین مدارات رله قرارمیدهند وعلت جایگزینی آن نیزسرعت سویچ زنی بالای مدارارات SSR میباشد.

4-    analog switchin ( کنترل آنالوگ )

یکی از بخش های بسیار کاربردی کارت رله  SSRاین بخش است اگر به شکل موج بالا دقت کنید مشاهده میکنید که با اعمال فرمان درنقاط مختلف توانسته ایم تیکه هایی از موج اصلی را جدا سازی کنیم هرچه زمان و مقداردامنه فرمان ما ، بیشتر باشد مقدار خروجی و زمان خروجی  نیزبیشترمیشود .بگذارید یک مثال مطرح کنیم فرض بگیرید دما را درحال کنترل داریم وسیستم ما بعد ازمحاسبه دما یک مقدارانالوگ 0 تا 10 ولت به ما میدهد .ما میخواهیم این مقدارانالوگ را به یک فن اعمال کنیم که هرچه مقدارانالوگ ما بین 0 تا 10 ولت تغییر کرد سرعت فن ما نیزمتناسب با آن تغییر کند.در این زمان کارت رله  SSR گزینه خوبی است که به عنوان درایور فن مقدار انالوگ را دریافت کند وخروجی خود  را کم و یا زیاد کند.

چهار مدل کنترل SSR را با هم بررسی کردیم و باید بدانید که هرروش با دیگری متفاوت است پس جهت خریداری کردن SSR مناسب باید دقت لازم را داشته باشیم .

اما در صنعت برق این 2 از استفاده کارت رله  SSRبسیار محبوب است که با هم مجددا بررسی میکنیم.

مدل اول : در این روش کارت رله  SSRرا میخواهیم جاگزین یک کارت رله مکانیکی کنیم در این روش خروجی به صورت ON/OFF یا قطع و وصل کاربرد دارد .برای مثال میخواهید خروجی های یک پی ال سی را جهت افزایش جریان دهی خروجی به کارت رله  SSRمتصل کنیم و کارت رله را حذف کنیم .

این مدل را حالت  INSTANT-ONمینامند.

مدل دوم: در این روش میخواهیم زاویه آتش را تغییر بدهیم برای مثال یک فن داریم که میخواهیم با افزایش دما سرعتش افزایش یابد و با کاهش دما سرعتش کم شود این پروسه کنترل که به PID نزدیک است را نمیتوان با رله اجرا کرد پس باید مانند دیمرهای قدیمی عمل کنیم که با یک ولوم نور کم و زیاد میشد .

این مدل را ANALOG SWICHING  مینامند.

( هنوز مثال رودخانه را به یاد دارید ؟ این روش دقیقا همان مثال بالاست )

باید دقت داشت 2 روش بالا بسیار پر کاربرد است و طراحی ساخت این کارت رله  SSR

با هم متفاوت است .

در این مقاله قصد داشتیم شما را با این 2 محصول یعنی کارت رله مکانیکی و کارت رله  SSRبیشتر آشنا کنیم هدف مقایسه این 2 محصول با یکدیگر نیست که بگوییم کدام بهتر است یا کدام مناسب نیست بلکه هرکدام متناسب با نیازخود پرکاربرد هستند برای درک بهترمعایت و مزیت های هرکدام را بررسی میکنیم.

(معایب و مزیت های کارت رله مکانیکی)

مزیت کارت رله مکانیکی

1- داری کنتاکت های خروجی مجزا

2-قابلیت تعویض رله ها

3-کاملا ایزوله به علت مجزا بودن بوببین از خروجی کنتاکت

4-بدون نیاز به خنک کننده

5-طول عمر بالا ، 1 میلیون قطع و وصل در شرایط استاندارد

6-توانایی عمل کرد خروجی برای ولتاژهای DC  و AC

7-قدرت بالای راه اندازی در لحظه استارت

8-صدای کم

معایب کارت رله مکانیکی

1-سرعت سویچ پایین ( حداکثر 20 تا 30 بار در دقیقه )

2-فعالیت به صورت دیجیتال وعدم کار کرد و کنترل آنالوگ

(معایب و مزیت های کارت رله SSR)

مزیت

1-سرعت قطع ، وصل بالا

2-قابلیت کنترل آنالوگ

3-قیمت رقابتی

4-بدون صدا

5-طول عمر بالا چند میلیون بار قطع و وصل در صورت حفاظت کامل

6-وزن کم

معایب

1-عدم ایزوله بودن

2-نیاز به خنک کننده

3-عدمخروجی های متفاوت ( (AC/ DCدر یک کارت

4-خرابی بیش از حد به علت ولتاژ القای معکوس بر روی قطعات نیمه هادی

5-پایین بودن قدرت راه اندازی لحظه اولیه

باید دقت شود که کارت رله  SSR و کارت رله مکانیکی هر دو مفید و مهم هستند و نمیتوان گفت کدام خوب و کدام بد است ، بلکه هر کدام متناسب با نیاز کاربردی است.

امیدوارم مقاله فوق برای شما مفید واقع شود

گروه فنی مهندسی PMA