固態繼電器工業電氣一站式服務商繼電器工業電氣一站式服務商控制及保護工業電氣一站式服務商產品選型工業電氣一站式服務商工控一選通
固態繼電器的分類與工作原理固態繼電器（SOLIDSTATERELAYS,縮寫SSR磔一種無觸點電子開關，由分立元器件、膜固定電阻網絡和芯片，采用混合工藝組裝來實現控制回路（輸入電路）與負載回路（輸出電路）的電隔離及信號耦合，由固態器件實現負載的通斷切換功能，內部無任何可動部件。盡管市場上的固態繼電器型號規格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入（控制）電路，驅動電路和輸出（負載）電路三部分組成。固態繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固態繼電器的觸發信號源。固態繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當寬的輸入電壓范圍。固態繼電器的驅動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光一三極管、光雙向可控硅、光二極管陣列（光伏）等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHZ的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。固態繼電器的輸出電路是在觸發信號的控制下，實現固態繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件（芯片）和起瞬態抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固態繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管（TRANSISTOR）、單向可控硅（THYRISTOR或SCRB雙向可控硅（TRIAC）、MO我效應管（MOSFET）絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）等。固態繼電器原理固態繼電器（SOLIDSTATERELAY,SSR磔一種由固態電子組件組成的新型無觸點開關，利用電子組件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體組件）的開關特性，達到無觸點、無火花、而能接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關”。相對于以往的“線圈一簧片觸點式”繼電器（ELECTROMECHANICALRELAY,EMR）,SSR沒有任何可動的機械零件，工作中也沒有任何機械動作，具有超越EMR勺優勢，如反應快、可靠度高、壽命長（SSR的開關次數可達108109次，比一般EMR勺106高出百倍）、無動作噪聲、耐震、耐機械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點使SSR在軍事、化工、和各種工業民用電控設備中均有廣泛應用。固態繼電器的控制信號所需的功率極低，因此可以用弱信號控制強電流。同時交流型的SSR采用過零觸發技術，使SSR可以安全地用在計算機車出接口，不會像EMR那樣產生一系列對計算機的干擾，甚至會導致嚴重當機。比較常用的是DIP封裝的型式。控制電壓和負載電壓按使用場合可以分成交流和直流兩大類，因此會有DC-AGDC-DCAC-ACAC-DC四種型式，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用按負載電源的類型不同可將SSR分為交流固態繼電器（AC-SSR和直流固態繼電器（DC-SSR）OAC-SSR是以雙向晶閘管作為開關器件，用來接通或斷開交流負載電源的固態繼電器。AC-SSR的控制觸發方式不同，又可分為過零觸發型和隨機導通型兩種。過零觸發型AC-SS觀當控制信號輸入后，在交流電源經過零電壓附近時導通，故干擾很小。隨機導通型AC-SSR則是在交流電源的任一相位上導通或關斷，因此在導通瞬間可能產生較大的干擾。1.2工作原理過零觸發型AC-SSR為四端器件，其內部電路如圖1所示。1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構成反相器，R4RSV2和晶閘管V3組成過零檢測電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發脈沖，R3R7為分流電阻，分別用來保護V3和V4,R8和C組成浪涌吸收網絡，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關電路產生沖擊或干擾。要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在1025V或-(1025)V區域內進行觸發，如圖2所示。圖中交流電壓分三個區域，I區為-10V+10V范圍，稱為死區，在此區域中加入輸入信號時不能使SSR導通。N區為1025V和-(1025)V范圍，稱為響應區，在此區域內只要加入輸入信號，SSR立即導通。出區為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區在此區域內加入輸入信號，SSR的導通被抑制。當輸入端未加電壓信號時，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，M飽和，V3和V4因無觸發電壓而截止，此時SSR關閉。當加入輸入信號時，光耦合器中的發光二極管發光，光敏晶體管飽和，使V1截止。此時若V3兩端電壓在-(1025)V或1025V范圍內時，只要適當選擇分壓電阻R和R,就可使V2截止，這樣使M觸發導通，從而使V4的控制極上得到從R-URV3-URR7或反方向的觸發脈沖，而使V4導通，使負載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的山區內時，則因V2飽和而抑制V3和V4的導通，而使SSRM抑制，從而實現了過零觸發控制。由于1025V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就將過零電壓粗略地定義為025V,即認為在此區域內，只要加入輸入信號，過零觸發型AC-SSRTB能導通。當輸入端電壓信號撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3截止，(!此時V4仍保持導通，直到負載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時，SSR才轉為截止。SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯形式。若負載為電動機一類的感性負載，則其靜態電壓上升率DV/DT是一個重要參數。由于單向晶閘管靜態電壓上升率(200V/S)大大高于雙向晶閘管的換向指標(10V/S),因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯代替雙向晶閘管，一方面可提高輸出功率；另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSRW為增強型SSR2.選型使用時應注意事項2.1在選用小電流規格印刷電路板使用的固態繼電器時，因引線端子為高導熱材料制成，焊接時應在溫度小于250C、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以內使用。2.2各種負載浪71特性對SSR的選擇許多被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數（常溫下）。如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。2.3使用環境溫度的影響固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中，應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器，100A以上的產品應配散熱器加風扇強冷。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。如繼電器長期工作在高溫狀態下（40C80C）時，用戶可根據廠家提供的最大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。2.4過流、過壓保護措施在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR內部輸出可控硅永久損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護型（選擇繼電器應選擇產品輸出保護，內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高DV/DT耐量）；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻（MOV床實現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。2.5繼電器輸入回路信號在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規定的額定參數時，可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻，以使輸入信號不超過其額定參數值。2.6在具體使用時，控制信號和負載電源要求穩定，波動不應大于10%否則應采取穩壓措施。2.7在安裝使用時應遠離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。2.8固態繼電器開路且負載端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。2.9固態繼電器失效更換時，應盡量選用原型號或技術參數完全相同的產品，以便與原應用線路匹配，保證系統的可靠工作。固態繼電器簡介一.什么是固態繼電器？固態繼電器（SSR）是一種全電子電路組合的元件，它依靠半導體器件和電子元件的電磁和光特性來完成其隔離和繼電切換功能。固態繼電器與傳統的電磁繼電器相比，是一種沒有機械，不含運動零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質上相同的功能。二.固態繼電器的分類：按工作性質分有直流輸入-交流輸出型，直流輸入一直流輸出型，交流輸入-交流輸出型，交流輸入-直流輸出型。按安裝方式有裝置式（面板安裝），線路板安裝型。按元件分有普通型和增強型。三.固態繼電器優缺點：優點：多數產品具有零電壓導通，零電流關斷，與邏輯電路兼容（TTL、DTL、HTL）切換速度快、無噪音、耐腐蝕、抗干擾、壽命長、體積小，能以微小的控制信號直接驅動大電流負載等。缺點：存在通態壓降，需要散熱措施，有輸出漏電流，交直流不能通用，觸點組數少，成本高。四.固態繼電器應用領域：由于固態繼電器的內在特點，自問世以來以進入電磁繼電器的大多數領域，在少數領域以完全取而代之。特別是計算機自動控制領域，由于固態繼電器的所需驅動功率較底，直接和邏輯電路兼容，不必加中間緩沖器即可直接驅動。目前固態繼電器以被廣泛應用于工業自動化控制，如電爐加熱系統，熟控機械，遙控機械，電機，電磁閥以及信號燈，閃爍器，舞臺燈光控制系統，醫療器械，復印機，洗衣機，消防保安系統等等都有大量應用。固體繼電器固態繼電器SSR（SOLIDSTATERELEYS）是一種無觸點通斷電子開關，它利用電子元件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件）的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。為實現輸入與輸出之間的電氣隔離，器件中采用了高耐壓的專業光電耦合器。當施加輸入信號后，其主回路呈導通狀態，無信號時呈阻斷狀態。整個器件無可動部件及觸點，可實現相當于常用電磁繼電器一樣的功能。其封裝形式也與傳統電磁繼電器基本相同。它問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應用。由于固態繼電器是由固體元件組成的無觸點開關元件，所以它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關速度快和使用方便等一系列優點。因而具有很寬的應用領域，有逐步取代傳統電磁繼電器之勢，并可進一步擴展到傳統電磁繼電器無法應用的領域。如計算機和可編程控制器的輸入輸出接口、計算機外圍和終端設備、機械控制、過程控制、遙控及保護系統等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蝕、防爆等特殊工作環境中以及要求高可靠的工作場合，SSR都較之傳統的電磁繼電器有無可比擬的優越性。固態繼電器有三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管。SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。固體繼電器的工作原理盡管市場上的固體繼電器型號規格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，驅動電路和輸出(負載)電路三部分組成。固體繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固體繼電器的觸發信號源。固體繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當寬的輸入電壓范圍。固體繼電器的驅動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光一三極管、光一雙向可控硅、光二極管陣列(光伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHZ的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。固體繼電器的輸出電路是在觸發信號的控制下，實現固體繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固體繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(TRANSISTOR)、單向可控硅(THYRISTOR或SCR)、雙向可控硅(TRIAC)、MOS場效應管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。固體繼電器的主要優點是：(1)無運動零部件，無機械磨損，無動作噪聲，無機械故障，可靠性高；(2)無燃弧觸點，無觸點間的火花、電弧，無觸點抖動和磨損，對外干擾小；(3)開關速度迅速，動作時間可達10-3S以下；(4)靈敏度高,控制功率小，可達10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容；(5)抗沖擊振動性能優良，容易實現零”壓切換；(6)一般用絕緣材料灌封成全封閉整體，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也極佳；(7)半導體器件作為開關工作，壽命長；(8))易實現附加功能。固體繼電器性能參數測試時應注意以下幾點：(9)測試直流SSR接通和關斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關元件。(10)試中不要隨意加快動作速率(一般輸入信號的一個周期長應為接通和關斷時間之和的(11)上)，否則因動態開關損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關元件。(3)測試時，首先要了解輸出電流與殼溫(環境溫度)之間的關系曲線(殼溫上升或不帶散熱器時額定輸出電流會下降)，避免過載引起永久性失效。(4)SSR在關斷狀態下輸出兩端不能實現完全的隔離，存在一定的漏電流，在較高電壓下測試介質耐壓和絕緣電阻在使用時，易發生觸電事故。輸出兩端絕不可測試絕緣電阻或耐壓。固體繼電器使用中應注意的問題(1)在實際使用時，必須使產品的實際使用條件完全符合產品各項參數和特性曲線的要求。(2)SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱溫度高時，SSR的負載能力必然相應下降，因此選用(一般負載電流5A時應裝散熱片)，當環境SSR時須留有一定的余量。（3）當繼電器處于導通狀態時，將承受P=V（管壓降）M（負載）的耗散功率。因此必須根據實際工作環境，合理選用散熱器的尺寸或降低負載電流使用電導率電導率：水的導電性即水的電阻的倒數，通常用它來表示水的純凈度。電導率是物體傳導電流的能力。電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），然后測量極板間流過的電流。根據歐姆定律，電導率（G）-電阻（R）的倒數，是由電壓和電流決定的。電導的基本單位是西門子（S）,原來被稱為姆歐，取電阻單位歐姆倒數之意。因為電導池的幾何形狀影響電導率值，所以標準的測量中用單位S/CM來表示電導率，以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導率（C）簡單的說是所測電導（G）與電導池常數（L/A）的乘積.這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。=P1=1/0-（1）定義或解釋電阻率的倒數為電導率。B=1/P;（2）單位：在國際單位制中，電導率的單位是西門子/米,其它單位有：S/CM,US/CM。1S/M=0.01S/CM=10000US/CM說明電導率的物理意義是表示物質導電的性能。電導率越大則導電性能越強，反之越小。電導電極有那些種類？有何不同用途？電導電極一般分為二電極式和多電極式兩種類型。二電極式電導電極是目前國內使用最多的電導電極類型，實驗式二電極式電導電極的結構是將二片鉗片燒結在二平行玻璃片上，或圓形玻璃管的內壁上，調節鉗片的面積和距離，就可以制成不同常數值的電導電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。而在線電導率儀上使用的二電極式電導電極常制成圓柱形對稱的電極。當K=1時，常采用石墨，當K=0.1、0.01時，材料可以是不銹鋼或鈦合金。多電極式電導電極，一般在支持體上有幾個環狀的電極，通過環狀電極的串聯和并聯的不同組合，可以制成不同常數的電導電極。環狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉗金。電導電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導電極的優點是可以避免電極極化帶來的測量誤差，在國外的實驗式和在線式電導率儀上較多使用。電磁式電導電極的特點是適宜于測量高電導率的溶液，一般用于工業電導率儀中，或利用其測量原理制成單組分的濃度計，如鹽酸濃度計、硝酸濃度計等。如何測定電導電極常數？為何要對常數進行校準？根據公式K=S/G,電極常數K可以通過測量電導電極在一定濃度的KCL溶液中的電導G來求得，此時KCL溶液的電導率S是已知的。由于測量溶液的濃度和溫度不同，以及測量儀器的精度和頻率也不同，電導電極常數K有時會出現較大的誤差，使用一段時間后，電極常數也可能會有變化，因此，新購的電導電極，以及使用一段時間后的電導電極，電極常數應重新測量標定，電導電極常數測量時應注意以下幾點：1.測量時應采用配套使用的電導率儀，不要采用其它型號的電導率儀。2.測量電極常數的KCL溶液的溫度，以接近實際被測溶液的溫度為好。3.測量電極常數的KCL溶液的濃度，以接近實際被測溶液的濃度為好。電導率是物質傳送電流的能力，是電阻率的倒數。在液體中常以電阻的倒數一一電導來衡量其導電能力的大小。水的電導是衡量水質的一個很重要的指標。它能反映出水中存在的電解質的程度。根據水溶液中電解質的濃度不同，則溶液導電的程度也不同。通過測定溶液的導電度來分析電解質在溶解中的溶解度。這就是電導儀的基本分析方法。溶液的電導率與離子的種類有關。同樣濃度電解質，它們的電導率也不一樣。通常是強酸的電導率最大，強堿和它與強酸生成的鹽類次之，而弱酸和弱堿的電導率最小。因此，通過對水的電導的測定，對水質的概況就有了初步的了解。電導率電阻率的倒數即稱之為電導率L。在液體中常以電阻的倒數一一電導來衡量其導電能力的大小。電導L的計算式如下式所示：L=L/R=S/L電導的單位用姆歐又稱西門子。用S表示，由于S單位太大。常采用毫西門子，微西門子單位1S=103MS=106SO當量電導液體的電導僅說明溶液的導電性能與幾何尺寸間的關系，未體現出溶液濃度與電性能的關系。為了能區分各種介質組成溶液的導電性能，必須在電導率的要領引入濃度的關系，這就提出了當量電導的概念。所謂的當量電導就是指把1G當量電解質的溶液全部置于相距為1CM的兩板間的溶液的電導，符號“入由于在電導率的基礎上引入了濃度的概念。因此各種水溶液的導電來表示和比較了。在水質監測中，一般通過對溶液電導的測量可掌握水中所溶解的總無機鹽類的濃度指標。溫度對電導的影響溶液的電阻是隨溫度升高而減小，即溶液的濃度一定時，它的電導率隨著溫度的升高而增加，其增加的幅度約為2%C-1。另外同一類的電解質，當濃度不同時，它的溫度系數也不一樣。在低濃度時，電導率的溫度之間的關系用下式表示：L1=L01+A(T-T0)+0(TT0)2由于第二項0(TT0)2之值較小，可忽略不計。在低溫時的電導率與溫度的關系可用以下近似值L1=L01+A(T-T0)表示，因此實際測量時必須加入溫度補償。電導的溫度系數對于大多數離子，電導率的溫度系數大約為+1.4%C-13%C-1對于H+和OH-離子，電導率溫度系數分別為1.5%C-1和1.8%C-1,這個數值相對于電導率測量的準確度要求，一般為1%或優于1%,是不容忽視的。純水的電導率即使在純水中也存在著H+和OH-兩種離子，經常說，純水是電的不良導體，但是嚴格地說水仍是一種很弱的電解質，它存在如下的電離平衡：H2O-H+OH或2H2OH3+O+OH-其平衡常數：KW=H+.OH-/H2O=10-14式中KW稱為水的離子積H+2=OH-2=10-14;H+2=OH-2=10-71H2O,0=入OH,0=349.82+198.6=548.42S/CM.MOL2已知水的密度D25C/H2O=0.9970781CM3故原有假設為1的水分離子濃度只能達到0.99707。實際上是僅0.99707份額的水離解成0.99707.10-7的H+和OH-,那么離解后的H+和OH-電導率的總和KH2O用下式求出：KH2O=CM/1008H2O=(0.99707.10-7/1000).548.42=0.05468GS.CRI0.054從S.CMPH2O=1/KH2O=1/0.05468X10-9=18.29(MQ.CM)18.3(MQ.CM曲水的離子積為10-14可推算出理論上的高純水的極限電導為0.0547“S.CM-1,電阻為18.3MQ.CM(25C)。水的電導率的溫度系數在不同電導率范圍有不同的溫度系數。對于常用的1MS.CM-1的蒸儲水而言大約為+2.5%-1。因前些天用BT137驅動一個小功率交流電機，BT137壞了幾個HTTP:相同的負載用固態繼電器驅動，測試更長時間沒有問題，所以拆解此固態繼電器看看電路拆開后的固態繼電器，中間有一個棕色的電容被熱風吹壞掉了；PCB為雙面板但焊盤只有一面，另一面為全部覆銅并粘在金屬板上（原文件名：拆解開的固態繼電器.JPG）引用圖片此固態繼電器電路原理圖:SCH：點擊此處下載OURDEV550429.RAR（文件大小：9K）（原文件名：SSR.RAR）（原文件名：SSR_SCH.JPG）引用圖片此電路比較簡單與MOC3083DATASHEET的參考電路沒有多大差別，拆了且公布在此學習交流，應該沒有版權問題吧。（原文件名：AC_SWITCH_VL1.JPG）引用圖片因為之前未確定BT137損壞的根本原因，所以拆解了一款固態繼電器。對比看起來原理其實就是一光耦可控硅觸發另一電流大的可控硅把OURAVR上關于可控硅及固態繼電器的貼子基本上都看了，并測試過這幾種電路開啟時，功率可控硅T2-T1端的波形，然后總結之前用MOC3023觸發時所導致的損壞，可改進點點有:1、改用過零觸發光耦（本站友提示），且選耐壓較大的，如MOC3083為800V（原MOC3023為400V,6個中堀壞過一個但未排除貨源質量）拆之前剛焊了一小批如下原理的電路準備測試:61以IWMILDER二-QLEDIPTLMOC30S52、功率可控硅由600V改為800V或者更高耐壓值（有兩位本站網站之前案例提示）3、降低壓敏電阻門限值，由470V改為390V（用于220V交流）。4、光耦輸入端并接一電阻（本站友GRANT：如何用好可控硅）。5、光耦輸入端接一104電容（拆解的固態繼電器）。6、固態繼電器的元件全部封裝起來，應該對其性能有所幫助。總結了之后的原理圖，正在測試（計劃測一個月沒問題的話就采用）GND（原文件名：AC_SWITCH_VL1.JPG）引用圖片SCH:點擊此處下載OURDEV550557.RAR（文件大小：8K）（原文件名:AC_SWITH_V1.1.RAR）這只是總結一些改進的方法，但是根本原因還是沒有分析出來，在些請知道的網友指教一下BT137的T2-T1電壓波形）根據測試過程的體會，附一些此次測試的波形，可以更易理解可控硅的使用方法。希望能給初用可控硅的網友一點點參考。以下圖中主波形均為功率可控制硅（固態繼電器輸出兩引腳，或者1、固態繼電器，驅動交流電機（15W,220V,60HZ,0.18A,以下同）（原文件名：固態繼電器驅動交流電機，開啟,T2-T1波形1.JPG）引用圖片（原文件名：固態繼電器驅動交流電機，開啟,T2-T1波形1_放大1.JPG）引用圖片（原文件名：固態繼電器驅動交流電機，開啟,T2-T1波形1_放大2.JPG）引用圖片2、MOC3023與BT137驅動交流電機:（原文件名：可控硅交流開關電路.JPG）(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1-1.JPG)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1-2.JPG)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1_局部1.JPG)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1_局部2.JPG)引用圖片（原文件名:MOC3083驅動BT137電路.JPG）引用圖片圖中R1用的150R(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2-1.JPG)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2-2,JPG)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2_局部放大1.JPG)引用圖片（原文件名：BT137.T2-T1&AC220V（MOC3083,R1=150R）_開啟，波形2_局部放大2.JPG）引用圖片4、MOC3083與BT137驅動10W燈泡（經電子變壓器）：此組圖中，因為示波器的兩通道地線是接在同一點的，所以其中一波形是反相的（RIGOL的DS5022M示波器，在示波器上可以反相顯示，通過USB到電腦后不行，而且把通道接交流直接測試，再接USB,會導致市電短路跳閘，且幾次之后示濾器USB就壞掉了，但電腦的USB沒壞，這一組圖是先把波形停在示波器上，再斷開通道輸入接USB傳上來的）(原文件名:V負載,V(BT137.T1-T2),開啟，波形1_整體.JPG)引用圖片(原文件名:V負載,V(BT137.T1-T2),開啟，波形1_局部1.JPG)引用圖片HIGOL（原文件名:V負載,V（BT137.T1-T2）,開啟，波形1_局部2.JPG）引用圖片固態繼電器作為電子開關，其通斷無機械接觸部件，較普通電磁繼電器工作可靠、開關速度快、無噪聲與火化，加上控制電流小,能與一般的CMOS電路兼容。因此，在日常的電子制作與電子產品的開發中，多用固態繼電器代替普通的電磁繼電器。固態繼電器一般由輸入恒流控制部分、光電耦合器隔離部分及輸出功率開關部分組成。當然，在已知輸入電壓變化范圍不大時，我們可以將恒流部分省略掉。根據實際應用中負載供電電源是交流還是直流，在制作時可選用不同類型的光電耦合器及功率開關元件。在供電電源為直流時，光電耦合器可以選用4N系列（受光器件為光敏二極管）,功率開關元件用晶體三極管或達林頓復合管；供電電源為交流時，光電耦合器可選用MOC306X系列（受光器件可看作光控的雙向觸發二極管）,功率開關元件用單向晶閘管或雙向晶閘管。工作原理圖1為交流固態繼電器的原理圖。由R1、R2、VT1、VT2構成恒流電路，保證控制電壓大范圍內變動時，光電耦合器可靠地工作。控制端加上電壓時，電流流過R1使VT2導通，則VT1也導通，VT1發射極與基極間電壓保持在0.6V左右，即R2兩端電壓約為0.6V,所以流過R2的電流為0.6/R2,則流過光電耦合器的電流也為0.6/R2,基本不隨控制電壓的變化而變化。實測得，在R1=47Q，控制電壓在330V之間變化時，VT2的集電極電流維持在11MA左右,變化量不超過蟲MA。光電耦合器實現了以光為介質的信號傳輸，使輸入/輸出端可靠隔離，為觸發限流電阻，R4與C串聯用來吸隔離帶耐壓1KV以上。功率開關選用雙向晶閘管，R3收瞬間的高電壓。元器件選擇恒流部分按圖中的參數選取元件，均無特殊要求。圖1OC3063等便于購買的型號。這兩種光耦均采用雙列直中的光電耦合器分別選用了4N25與M插六腳封裝，外形如圖標注了內部結構對應的引腳排列。功率力，圖1中T選用BT136、BCR3AM為10A。若負載電流小于1A,T可用減小。如果負載電流較大，必要時需要三極管或晶閘管的選取決定了固態繼電2所示，圖1中器的帶負載能時，負載電流最大為3A;選用BCR10AM時，最大電流MAC97A6等型號的小管，這將使制成的成品體積大大給VT4和T加裝一定大小的散熱器。在負載電源為220V時，C的耐壓值不小于400V。筆者用的是彩電開關電源用的耐壓1KV的安規電容。圖1里路原理圖IL圖工光電耦合器制作步驟整個電路十分簡單，可以在一小塊多孔板上完成制作。離，特別是用于負載電源為交流220V時。筆者按圖30MM（長）入端采用了X18MM（寬）X20MM（高）。留出了輸入制作時要注意輸入端與輸出端要盡量遠1電路焊好的小板如題圖所示，大小為/輸出端4個引腳。為了便于區分，輸較細的引線，且正極留得較長；輸出端采用較粗的引線，且兩根一樣長,見圖3。這樣無需任何標示便可以根據引線對引腳排列一目了然。焊好的小板經測試無誤后可以用熱熔膠將其封成一個整體，或者用大小適當的絕緣外殼裝起來。制作好的固態繼電器便可以在電路中取代電磁繼電器使用了。這種固態繼電器的工作下限電壓低于3V,上限電壓高于30V,因此通用性很強。在本刊2008年第4期DIY聲控流水彩燈中，將10個發光二極管換成這種固態繼電器來控制10組白熾彩燈（當然，此時完全可以將恒流部分省略），應該有不錯的效果。可控硅是一種新型的半導體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、動作快以及使用方便等優點，目前交流調壓器多采用可控硅調壓器。這里介紹一臺電路簡單、裝置容易、控制方便的可控硅交流調壓器，這可用作家用電器的調壓裝置，進彳FLED/TARGET=_BLANK照明燈調光，電風扇調速、電熨斗調溫等控制。這臺調壓器的輸出功率達100W,一般家用電器都能使用。1:電路原理：可控硅交流調壓器由可控整流電路和觸發電路兩部分組成，其電路原里圖如下圖所示。從圖中可知，二極管D1D4組成橋式整流電路，雙基極二極管T1構成張弛振蕩器作為可控硅的同步觸發電路。當調壓器接上市電后，220V交流電通過負載電阻RL經二極管D1D4整流，在可才G硅SCR的A、K兩端形成一個脈動直流電壓，該電壓由電阻R1降壓后作為觸發電路的直流電源。在交流電的正半周時，整流電壓通過R4、W1對電容C充電。當充電電壓UC達到T1管的峰值電壓UP時，T1管由截止變為導通，于是電容C通過T1管的E、B1結和R2迅速放電，結果在R2上獲得一個尖脈沖。這個脈沖作為控制信號送到可控硅SCR的控制極，使可控硅導通。可控硅導通后的管壓降很低，一般小于1V,所以張弛振蕩器停止工作。當交流電通過零點時，可控硅自關斷。當交流電在負半周時，電容C又從新充電如此周而復始，便可調整負載RL上的功率了。2:元器件選擇調壓器的調節電位器選用阻值為470KQ的WH114-1型合成碳膜電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其余的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大于0.3A的硅整流二極管，如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR選用正向與反向電壓大于300V、額定平均電流大于1A的可控硅整流器件，如國產3CT系例目前，各種電子產品應用于我們日常生活的方方面面，但是所有的電子產品都有一定的使用壽命，會隨著使用時間的推移逐漸老化電路測試實驗箱被廣泛采用，在恒溫箱溫度控制系統中，一般基于單片機設計，其執行器一般采用可控硅模塊，控制算法采用雙位控制方法、模糊控制方法、傳統：PID控制方法、模糊PID控制方法等。采用可控硅模塊作為執行機構電路實現比較復雜，并且系統可靠性難以保證。采用雙位控制方法控制精度比較粗糙，簡單模糊控制方法控制精讀同樣不能保證。對于具有大時滯特性的溫度控制系統，傳統PID控制和模糊PID控制方法都存在參數難以調整的缺點。基于以上分析，本文提出基于固態繼電器和自整定PID算法的單片機恒溫控制系統，具有電路簡單可靠并且控制精度高的特點。1固態繼電器的分類及其工作原理1.1固態繼電器分類固態繼電器（SOLIDSTATERELAY,SSR）是用分離的電子元件、集成電路或芯片，及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電器特性的無觸點電子開關。SSR具有輸入控制電壓低、驅動電流小、無觸點、電磁干擾小、絕緣耐壓高、耐腐蝕、抗干擾能力強、壽命長、可靠性高等特點。按負載電源的類型不同可將SSR分為交流固態繼電器（ACSSR）和直流固態繼電器（DCSSR）。按ACSSR的控制觸發方式不同，又可分為隨機導通（P）型和過零觸發（Z）型兩種。P型ACSSR是當控制信號輸入后能立即導通，在負載電流過零時關斷，因此在導通瞬間可能產生較大的干擾。Z型AC-SSR則是當控制信號輸入后，在交流電源經過零電壓附近時導通，其關斷條件與P型相同，故干擾很小。1.2固態繼電器的工作原理由于Z型ACSSR具有干擾小的特性，故在此選用Z型AC-SSR作為恒溫箱溫度控制系統的執行器，并以圖1為例介紹其工作原理。圖1交流固態繼電器原理圖電路由信號輸入電路、零電壓監測系統、工作指示電路、雙向可控硅控制電路和吸收電路組成。光電耦合器GD作為輸入電路和輸出電路之間的隔離元件，VD防止VIN正負接反燒壞GD。VT為反相器，SCR為單向可控硅，BR為雙向整流橋，TR為雙向可控硅。R7和C1組成浪涌吸收網絡，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關電路產生沖擊或干擾。電路的工作過程是：當無輸入信號時，GD中的光敏三極管截止，VT為交流電壓零點監測器，通過R3獲得基極電流而飽和導通，將SCR的門極扣在低電位而處于關斷狀態。當有輸入信號時，光敏三極管導通，此時SCR的狀態由VT決定。如果電源電壓大于過零電壓時，分壓器R2、R3的分壓點P電壓大于VBE,VT飽和導通，SCR門極因扣位在低電壓而截止，TR的門極因沒有觸發脈沖而處于關斷狀態。只有當電源電壓小于過零電壓，P點電壓小于VBE時VT截止,SCR門極通過R4獲得觸發信號而導通。在TR的門極獲得從R6RB2SCRB2R5以及R5BRSCRB2R6正負兩個方向的觸發脈沖，TR導通，從而接通負載電源。當輸入信號關斷后，GD中的光敏三極管截止，VT飽和導通，使SCR門極箝位在低電位而關斷，但是此時TR仍保持導通狀態，負載上仍有電流流過，直到負載電流隨VAC減小到小于雙向可控硅TR的維持電流后才自行關斷，切斷負載電源。需要注意的是所謂的過零電壓并非真正的必須是電源電壓波形的零處，而是指在1020V或者-(1020)V區域進行觸發。2恒溫控制系統的實現在某治療儀電路板的電氣老化試驗設計中，需要用到一個恒溫老化試驗箱。根據電路老化原理，在電子產品壽命周期T內，產品壽命初期和末期的故障率遠遠大于產品壽命中期的故障率。其使用時間一故障率曲線如圖2所示。設計恒溫老化試驗箱的目的是為了在產品出廠之前通過在短時間內高溫老化，使其老化程度同等于實際產品使用時間T1,從而檢測出產品壽命初期容易出現故障的產品，以減少出廠后的產品返修率，提高出廠產品的質量。故障者“用時間J82電子產品使用時間-故解峨VIAAR1根據經驗及實際計算，該電子產品的老化試驗箱的溫度控制要求是：70+0.2C恒溫2HO2.1基于單片機的硬件設計基于AT89C51單片機的恒溫控制系統硬件設計框圖如圖3所示。由于控制溫度為70C,故選用PT100鉗電阻作為檢測元件。選用并行接口電路8155A芯片擴張鍵盤、LED顯示接口，A/D轉換器ADC0809進行數摸轉換。報警輸出外接蜂鳴器，用于檢測溫度的高溫報警。鍵盤用于系統參數、給定值的設置，實現系統啟動、停止及其他功能。LED用于設定參數、給定溫度、當前溫度等的顯示。報警輸出鉗電阻度測路溫檢電發熱絲圖3控制系統原理圖系統的工作過程如下：系統進入工作狀態后，首先粕電阻把老化試驗箱的溫度轉換為電流量，并經過溫度檢測電路和A/D轉換器，轉換為數字信號輸入單片機。然后經過單片機運算得出控制輸出并發送到PWM芯片，PWM芯片把數字信號整定為在一定周期內為一定占空比的PWM信號，驅動SSR控制發熱絲的通斷。如此循環下去，最終達到精確控制溫度的目的。2.2基于自整定PID算法的軟件設計系統的軟件設計流程圖如圖4所示。系統首先進行初始化，通過鍵盤設定控制器的參數，通過PID自整定鍵啟動PID自整定功能。然后通過鍵盤設定所需的溫度值，接著調用測量顯示子程序顯示當前溫度。當測量溫度等于設定溫度時，程序返回溫度設定模塊，當測量溫度不等于設定溫度時，啟動PID控制模塊，然后返回測量顯示模塊，如此循環下去，直到測量溫度等于設定溫度為止。由于恒溫箱溫度控制系統具有大時滯和非線性特性，常規PID控制參數難以整定。在此設計了自整定PID算法，解決了PID整定困難的問題。下面介紹自整定PID算法的設計過程。NPID控制模塊離散PID控制算法表達式為:“IKU(K)=K/D)+E(J)十學屋)+E1)(1)1齊。1由口2根據ZIEGLER-NICHLE條件，PID三個參數可由以下公式整定：FKP=0I17CJJ；=O.5TC（2）TD=0,125TC式中：TC為臨界振蕩周期。將式（2）代入式（1）,則離散PID算法只存在一個整定參數KP選取具有快速平穩特性的偏差絕對值乘時間的積分（ITAE）最優準則：QJTAE作為目標函數。當其為最小值時，控制系統為最佳狀態。它具有對單位階躍響應的起始誤差考慮少，而著重權衡瞬態響應后期出現誤差的功能。應用這種準則設計的系統特點是其瞬態響應的超調量很小，即抗干擾能力強，且振蕩有足夠的阻尼，具有良好的選擇性和靈敏度。離散化式（3）得：QITAE=TK|KK=1（4）回蜴參數自整定方法：每次計算QITAEN后與上次計算的QITAEN-1比較，根據QITAE的變化趨勢對PID算法中的KP進行修正，修正周期一般取（510）T。具體修正算法如下：K/W4KR10IKFQRTAENQJTAAR-L.K.W或QLTAENA*QRRAEN-19K二學KJPI=K、+0,IKPN9QLTAENQLTAEN-1號KFH或QNAKNQJTAEK】，KRKR當QITAE趨于恒定時，PID自整定算法結束。
