Ano ang Static Relay : Paggana at Mga Aplikasyon Nito

Ang solid-state relay o static relay ay unang inilunsad noong taong 1960. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang terminong static sa static na relay ay nagpapahiwatig na ang relay na ito ay walang mga gumagalaw na bahagi dito. Kung ikukumpara sa isang electromechanical relay, mas mahaba ang lifespan ng relay na ito at mas mabilis ang pagtugon nito. Ang mga relay na ito ay idinisenyo bilang mga aparatong semiconductor na kinabibilangan ng integrated circuits , transistors, maliit na microprocessors, capacitors, atbp. Kaya ang mga ito mga uri ng mga relay palitan ang halos lahat ng mga pag-andar na ginagawa nang mas maaga sa pamamagitan ng isang electromechanical relay. Tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng a static na relay – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.

Ano ang Static Relay?

Ang isang switch na pinatatakbo ng kuryente na walang mga gumagalaw na bahagi ay kilala bilang isang static na relay. Sa ganitong uri ng relay, ang output ay nakuha lamang sa pamamagitan ng mga nakatigil na bahagi tulad ng magnetic & mga electronic circuit . Ang mga static na relay ay inihahambing sa mga electromechanical na uri ng mga relay dahil ang mga relay na ito ay gumagamit ng mga gumagalaw na bahagi upang magsagawa ng pagkilos ng paglipat. Ngunit ang parehong mga relay ay ginagamit upang kontrolin ang mga de-koryenteng circuit gamit ang isang switch na bukas o sarado batay sa isang electrical input.

Ang mga uri ng relay na ito ay pangunahing idinisenyo upang magsagawa ng mga katulad na function gamit ang electronic circuit control tulad ng isang electromechanical relay na gumaganap sa pamamagitan ng paggamit ng mga elemento o gumagalaw na bahagi. Ang isang static na relay ay pangunahing nakadepende sa mga disenyo ng microprocessors, analog solid-state circuit, o digital logic circuit.

Static Relay Block Diagram

Ang static relay block diagram ay ipinapakita sa ibaba. Ang mga static na bahagi ng relay sa block diagram na ito ay pangunahing kinabibilangan ng rectifier, amplifier, o/p unit at relay na sukat ng circuit. Dito, kasama sa measurement circuit ng relay ang mga level detector, logic gate at mga comparator tulad ng amplitude at phase.

Sa itaas na block diagram, ang linya ng paghahatid ay konektado lamang sa kasalukuyang transpormer (CT) o potensyal na transpormer (PT) upang ang linya ng paghahatid ay nagbibigay ng input sa CT/PT.

Ang output ng kasalukuyang transpormer ay ibinibigay bilang isang input sa rectifier na nagtutuwid ng input AC signal sa DC signal. Ang DC signal na ito ay ibinibigay sa yunit ng pagsukat ng isang relay.

Ang relay ng yunit ng pagsukat ay gumaganap ng pinakamahalagang pagkilos na kinakailangan sa loob ng static relay system sa pamamagitan ng pag-detect sa antas ng signal ng input sa mga level detector at pagsusuri sa magnitude at yugto ng signal sa buong comparator upang maisagawa ang mga operasyon ng logic gate.

Sa relay na ito, dalawang uri ng comparator ang ginagamit na amplitude at phase comparator. Ang pangunahing function ng amplitude comparator ay upang ihambing ang magnitude ng input signal samantalang ang phase comparator ay ginagamit upang ihambing ang phase variation ng input quantity.

Ang relay measuring unit o/p ay ibinibigay sa amplifier upang palakihin nito ang magnitude ng signal at ipadala ito sa o/p device. Kaya palalakasin ng device na ito ang trip coil para ma-trip nito ang CB (circuit breaker).

Para sa pagpapatakbo ng amplifier, ang yunit ng pagsukat ng relay at ang o/p device ay nangangailangan ng dagdag na supply ng DC. Kaya ito ang pangunahing disbentaha ng static na relay na ito.

Prinsipyo sa Paggawa ng Static Relay

Ang paggana ng static relay ay, una, ang kasalukuyang transpormer/potensyal na transpormer ay tumatanggap ng input boltahe/kasalukuyang signal mula sa linya ng paghahatid at ibinibigay ito sa rectifier. Pagkatapos nito, binabago ng rectifier na ito ang signal ng AC sa DC at ibinibigay ito sa yunit ng pagsukat ng relay.

Ngayon, kinikilala ng yunit ng pagsukat na ito ang antas ng signal ng input pagkatapos nito ikumpara ang magnitude at yugto ng signal sa magagamit na comparator sa yunit ng pagsukat. Inihahambing ng comparator na ito ang signal ng i/p upang matiyak kung may depekto ang signal o hindi. Pagkatapos nito, pinapalaki ng amplifier na ito ang magnitude ng signal at ipinapadala ito sa o/p device para i-activate ang trip coil para ma-trip ang circuit breaker.

Mga Uri ng Static Relay

Mayroong iba't ibang uri ng mga static na relay na magagamit na tinalakay sa ibaba.

• Mga elektronikong relay.
• Mga relay ng transduser.
• Mga relay ng transistor.
• Mga relay ng tulay ng rectifier.
• Gauss effect relay.

Electronic Relay

Ang electronic relay ay isang uri ng electronic switch na ginagamit upang patakbuhin ang mga circuit contact sa pamamagitan ng pagbubukas at pagsasara nang walang anumang mekanikal na pagkilos. Kaya, sa ganitong uri ng relay, ang kasalukuyang carrier pilot relaying method ay ginagamit upang protektahan ang transmission line. Sa ganitong uri ng relay, ang mga electronic valve ay pangunahing ginagamit bilang mga yunit ng pagsukat.

Transducer Relay

Ang Transductor Relay ay kilala rin bilang magnetic amplifier relay na napakasimple sa mekanikal at kahit na ang ilan sa mga ito ay maaaring medyo kumplikado sa kuryente kaya hindi nito binabago ang kanilang pagiging maaasahan. Dahil ang kanilang operasyon ay halos nakadepende sa mga nakatigil na bahagi na ang mga katangian ay paunang natukoy at na-verify. Kaya napakadaling idisenyo at pagsubok ang mga ito kumpara sa mga electromechanical relay. Ang pagpapanatili ng mga relay na ito ay halos bale-wala.

Transistor Relay

Ang transistor relay ay ang pinakakaraniwang ginagamit na static relay kung saan ang transistor sa relay na ito ay gumagana tulad ng isang triode upang malampasan ang mga limitasyon na dulot ng mga electronic valve. Sa relay na ito, ginagamit ang isang transistor bilang isang amplifying device at isang switching device na ginagawang angkop para sa pagkuha ng anumang functional na katangian. Sa pangkalahatan, ang mga transistor circuit ay hindi maaaring gumanap lamang ng mga kinakailangang function ng relay ngunit nagbibigay din ng kinakailangang flexibility upang umangkop sa iba't ibang mga kinakailangan sa relay.

Mga Relay ng Tulay ng Rectifier

Ang mga relay ng tulay ng rectifier ay napaka sikat dahil sa pag-unlad ng semiconductor diode. Kasama sa ganitong uri ng relay ang isang polarized moving iron relay at moving coil at pati na rin ang dalawang rectifier bridges. Ang pinakakaraniwan ay ang mga relay comparator batay sa mga rectifier bridge, na maaaring isaayos bilang amplitude o phase comparator.

Mga Relay ng Gauss Effect

Ang ilang mga metal at pati na rin ang mga semiconductor na resistivity ay nagbabago sa mas mababang temperatura kapag nalantad sila sa magnetic field sa mga relay na kilala bilang ang Gauss effect relay. Ang epektong ito ay pangunahing nakadepende sa ratio ng lalim sa lapad at mga pagtaas sa pagtaas sa loob ng ratio na ito. Ang epektong ito ay naobserbahan lamang sa ilang mga metal sa temperatura ng silid tulad ng bismuth, Indium Magneto, indium arsenide, atbp. Ang ganitong uri ng relay ay mas mahusay kumpara sa Hall Effect relay dahil sa mas simpleng circuitry at construction. Ngunit ang epekto ng gauss sa loob ng mga static na relay ay limitado dahil sa mataas na halaga ng kristal. Kaya, ang polarizing current ay hindi kinakailangan at ang output ay medyo mas mataas.

Paano Ikonekta ang isang Static Relay sa isang Microcontroller

Ang interfacing ng solid-state relay o static relay na may tulad-microcontroller na Arduino board ay ipinapakita sa ibaba. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga normal na relay at SSR ay; Ang isang normal na relay ay mekanikal samantalang ang SSR ay hindi mekanikal. Ang static na relay na ito ay gumagamit ng mekanismo ng isang optocoupler upang kontrolin ang mga high-power load. Katulad ng mga mechanical relay, ang mga relay na ito ay nagbibigay lamang ng electrical isolation sa pagitan ng dalawang circuits pati na rin ang isang optoisolator na gumagana tulad ng switch sa pagitan ng dalawang circuit.

Ang mga static na relay ay may ilang mga pakinabang kumpara sa mga mekanikal na relay tulad ng maaari nilang i-ON na may napakababang boltahe ng dc tulad ng 3V DC. Kinokontrol ng mga relay na ito ang mga high power load, ang bilis ng paglipat nito ay mas mataas kumpara sa mga mechanical relay. Sa panahon ng paglipat, hindi ito gumagawa ng anumang tunog dahil walang mekanikal na bahagi sa loob ng relay.

Ang pangunahing layunin ng interfacing na ito ay sukatin ang temperatura ng kuwarto at i-ON/OFF nito ang AC batay sa temperatura ng kuwarto. Para diyan, gumamit ng DHT22 temperature sensor na isang basic at murang humidity & temperature sensor.

Ang mga kinakailangang bahagi ng interfacing na ito ay pangunahing kinabibilangan ng Crydom SSR, Arduino, DHT22 temperature sensor, atbp. Ibigay ang mga koneksyon ayon sa interfacing na ibinigay sa ibaba.

Gumagamit ang sensor na ito ng thermistor at capacitive humidity sensor para sukatin ang nakapalibot na temperatura. Nagbibigay ito ng digital output signal sa data pin. Ang sensor na ito ay may isang sagabal; makakakuha ka lang ng bagong data mula dito pagkatapos ng bawat dalawang segundo. Ang DHT22 temperature sensor ay isang upgrade ng DHT11 sensor ngunit ang humidity range ng DHT22 sensor na ito ay mas tumpak kumpara sa dht11.

Sa interfacing sa itaas, direktang gumagana ang solid-state relay mula sa mga digital pin ng Arduino. Ang relay na ito ay nangangailangan ng 3 hanggang 32 volts dc upang maisaaktibo ang kabilang circuit. Sa gilid ng output, maaari mo lamang ikonekta ang isang maximum na load na may 240 volts AC at hanggang 40A ng kasalukuyang.

Arduino Code

I-upload ang sumusunod na code sa Arduino board.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 digital pin sa Arduino pin connection
// I-uncomment ang sensor na ginagamit mo I am using DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// I-initialize ang DHT sensor.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println('DHT22 test!');
pinMode(7, OUTPUT); //SSR switching on/off pin
dht.begin(); //Simulan ang pagpapatakbo ng sensor
}
void loop() {
pagkaantala(2000); // 2 segundong pagkaantala
// Ang pagbabasa ng temperatura o halumigmig ay tumatagal ng humigit-kumulang 250 milliseconds!
// Ang pagbabasa ng sensor ay maaari ding umabot ng hanggang 2 segundong 'luma' (ito ay napakabagal na sensor)
// Basahin ang temperatura bilang Celsius (ang default)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Temperatura: “);
Serial.print(t); //Temperatura ng pag-print sa serial monitor
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Temperatura na mas mababa sa 22 *C isara ang AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Temperatura na mas mataas sa 22 *C switch on AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

Sa Arduino code sa itaas, kasama muna ang library ng DHT temperature sensor. Ang library na ito ay may bisa lalo na para sa iba't ibang mga sensor ng temperatura tulad ng DHT11, DHT21 at DHT22 upang magamit namin ang tatlong sensor na ito na may katulad na library.

Dito, naka-ON/OFF ang AC sa temperaturang sentigrado. Kung ang temperatura ng silid ay mas mababa sa 22-degree na sentigrado, ang relay ay i-OFF at kung ang temperatura ng silid ay tumaas, ang relay ay bubuksan at gagawing awtomatiko ang AC. Sa pagitan ng bawat pagbabasa, mayroong dalawang segundong pagkaantala upang matiyak na na-update ng sensor ng temperatura ang pagbabasa o hindi na hindi katulad ng bago ang pagbabasa.

Narito ang pangunahing disbentaha ay kapag ang temperatura ng silid ay tumataas sa 30 degrees centigrade pagkatapos ang relay ay magiging mainit. Kaya kailangang i-install ang heat sink kasama ang relay.

Static Relay vs Electromagnetic Relay

Ang pagkakaiba sa pagitan ng static relay at electromagnetic relay ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

Mga Kalamangan at Kahinaan

Ang Mga pakinabang ng static relay isama ang mga sumusunod.

• Ang mga relay na ito ay kumonsumo ng napakababang kapangyarihan.
• Ang relay na ito ay nagbibigay ng napakabilis na tugon, mataas na pagiging maaasahan, katumpakan, at mahabang buhay at hindi ito shockproof.
• Hindi ito kasama ang anumang mga problema sa thermal storage
• Ang ganitong uri ng relay ay nagpapalaki ng signal ng i/p na nagpapaganda ng kanilang sensitivity.
• Ang hindi kanais-nais na pagkakataon na madapa ay mas kaunti.
• Ang mga relay na ito ay may pinakamataas na resistensya sa pagkabigla, kaya madali silang gumana sa mga rehiyong madaling lumindol.
• Kailangan nito ng mas kaunting maintenance.
• Mayroon itong napakabilis na oras ng pagtugon.
• Ang mga ganitong uri ng relay ay nagbibigay ng paglaban sa shock at vibrations.
• Mayroon itong napakabilis na oras ng pag-reset.
• Gumagana ito sa napakahabang panahon
• Kumokonsumo ito ng napakababang kuryente at kumukuha ng kuryente mula sa pangalawang supply ng dc

Ang disadvantages ng static relays isama ang mga sumusunod.

• Ang mga sangkap na ginamit sa relay na ito ay lubos na tumutugon sa mga electrostatic discharges na nangangahulugang hindi inaasahang pagdaloy ng elektron sa pagitan ng mga naka-charge na bagay. Kaya, ang espesyal na pagpapanatili ay kinakailangan sa mga bahagi upang hindi ito makaapekto sa mga electrostatic discharges.
• Ang relay na ito ay madaling maapektuhan ng mataas na boltahe na surge. Kaya, ang mga pag-iingat ay dapat gawin upang maiwasan ang pinsala sa buong boltahe spike.
• Ang relay na gumagana ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga ginamit na bahagi sa circuit.
• Ang relay na ito ay may mas kaunting overloading na kapasidad.
• Kung ikukumpara sa electromagnetic relay, ang relay na ito ay napakamahal.
• Ang pagtatayo ng relay na ito ay apektado lamang ng nakapaligid na interference.
• Ang mga ito ay tumutugon sa mga transient ng boltahe.
• Ang mga katangian ng mga semiconductors device tulad ng mga diode, transistor, atbp. na ginagamit sa mga relay na ito ay nagbabago ayon sa temperatura at pagtanda.
• Ang pagiging maaasahan ng mga relay na ito ay higit sa lahat ay nakasalalay sa ilang maliliit na bahagi at kanilang mga koneksyon.
• Ang mga relay na ito ay may mas kaunting short-time na overload na kapasidad kumpara sa mga electromechanical relay.
• Ang operasyon ng relay na ito ay maaaring maapektuhan lamang dahil sa pagtanda ng mga bahagi.
• Ang bilis ng operasyon ng relay na ito ay nililimitahan ng mechanical inertia ng component.
• Ang mga ito ay hindi naaangkop para sa komersyal na layunin.

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng static relay isama ang mga sumusunod.

• Ang mga relay na ito ay malawakang ginagamit sa napakataas na bilis na nakabatay sa mga sistema ng proteksyon ng mga linya ng transmission ng EHV-A.C na may proteksyon sa distansya.
• Ginagamit din ang mga ito sa earth fault at overcurrent protection system.
• Ginagamit ang mga ito sa long & medium transmission protection.
• Ginagamit ito upang bantayan ang mga parallel feeder.
• Nagbibigay ito ng backup na kaligtasan sa unit.
• Ginagamit ang mga ito sa magkakaugnay at T-connected na mga linya.

Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang-ideya ng isang static na relay – nagtatrabaho sa mga aplikasyon. Ang mga relay na ito ay tinatawag ding solid state switch na ginagamit upang kontrolin ang load sa pamamagitan ng pag-ON at OFF kapag ang panlabas na supply ng boltahe ay ibinigay sa mga input terminal ng device. Ang mga relay na ito ay mga semiconductor device na gumagamit ng solid-state semiconductor electrical properties gaya ng MOSFET, transistors, at TRIAC para magsagawa ng input at output switching operations. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang isang electromagnetic relay?