Zero cross в твердотельном реле

Содержание

Твердотельное реле (Trema-модуль)
Общие сведения:
Видео:
Спецификация:
Подключение:
Способ — 1 : Используя проводной шлейф и Piranha UNO
Способ — 2 : Используя Trema Set Shield
Способ — 3 : Используя проводной шлейф и Shield
Питание:
Подробнее о модуле:
UNI Форум
Умное твердотельное реле или Питание грелки без потери ШИМ
Умное твердотельное реле или Питание грелки без потери ШИМ
Zero cross в твердотельном реле

Твердотельное реле (Trema-модуль)

Общие сведения:

Trema-модуль Твердотельное реле (SSR — Solid-state relay) — предназначено для замыкания выходной цепи переменного тока (с номинальным напряжением до 240 В), при подаче управляющего сигнала 5 В постоянного тока на вход модуля. Данный модуль можно использовать для управления приборами подключаемыми к сети 220 В (осветительные, бытовые и т.д. с током потребления до 2 А).

Видео:

Спецификация:

Напряжение срабатывания на входе (S): > 4 В (номинально 5 В)
Максимальное напряжение на входе (S):

Подключение:

Trema-модуль Твердотельное реле подключается к любому выводу Arduino.

Модуль удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:

Способ — 1 : Используя проводной шлейф и Piranha UNO

Используя провода «Папа — Мама», подключаем напрямую к контроллеру Piranha UNO.

Способ — 2 : Используя Trema Set Shield

Модуль можно подключить к любому из цифровых или аналоговых входов Trema Set Shield.

Способ — 3 : Используя проводной шлейф и Shield

Используя 3-х проводной шлейф, к Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.

Выход (AC) модуля (клеммник) подключается в разрыв фазы силовой цепи переменного тока.

Питание:

У модуля нет входного напряжения питания, вывод Vcc (V) предусмотрен для удобства подключения.

Подробнее о модуле:

Благодаря отсутствию механических движущихся частей, твердотельное реле имеет больший срок службы и не издаёт характерных звуков, по сравнению с обычными, электромеханическими реле. Цифровая схема твердотельного реле развязана с силовой частью, симметричным триодным фототиристором. В модуле используется реле с функцией пересечения ноля (zero cross function). Данная функция предусматривает возможность замыкания выходной цепи, только когда переменное напряжение нагрузки пересекает ноль, благодаря чему, ток нагрузки увеличивается плавно. Такой тип включения продлевает срок службы устройств подключённых к силовой части модуля, но делает невозможным замыкание цепей нагрузки постоянного тока.

Функция пересечения нуля (zero cross function)

Из графика видно, что после подачи управляющего сигнала на вход модуля, реле ожидает когда приложенное к выходной цепи напряжение «пересечёт» ноль и только в этот момент замыкает выходную цепь. Следовательно в выходной цепи не происходит резкого увеличение тока.

Источник

UNI Форум

Умное твердотельное реле или Питание грелки без потери ШИМ

Сообщение demonlibra » 23 июл 2020, 18:53

Твердотельное реле — электронное устройство, являющееся типом реле без механических движущихся частей, служащее для включения и выключения цепи с помощью низких напряжений, подаваемых на клеммы управления.

Основными элементами твердотельного реле для переменного тока являются симистор и драйвер.
Вырезка из документации на драйвер MOC3x6x-M

http://smart-chip.ru/upravlenie-nagruzk . -bez-rele/

Симистор (TRIAC) выполняет роль ключа. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена.
Для отпирания симистора на его управляющий электрод подаётся напряжение. При этом между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой.

Особенностью симистора является то, что для его удержания в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод. Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину. Отсюда следует, что выключение нагрузки в цепи переменного тока происходит вблизи моментов времени, когда ток через основные электроды симистора меняет направление.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Симистор

Для управления симистором применяется драйвер (PHOTOTRIAC DRIVER OPTOCOUPLER). В зависимости от типа драйвера, сигнал для открытия симистора может подаваться в произвольные моменты времени (левая осциллограмма ниже) или только в моменты смены полярности напряжения в сети (правая осциллограмма ниже). Соответственно и в зависимости от применяемого драйвера, твердотельное реле будет открываться в произвольные моменты времени (твердотельное реле Random-Phase) или при переходе напряжения через ноль (твердотельное реле Zero-Cross).

https://www.youtube.com/watch?v=kRrBL9sri10

Твердотельное реле Zero-Cross является предпочтительным, так как при его работе отсутствуют скоротечные нарастания тока, приводящие к возникновению помех в электрической сети.

Твердотельное реле может позволить плавно регулировать мощность нагрузки, если в её роли выступает нагревательный элемент, например грелка.

В случае с твердотельным реле Random-Phase необходимо подавать импульсы управления с задержкой относительно моментов перехода напряжения через 0. Чем больше задержка, тем меньшая часть полупериода напряжения будет пропущена, и тем меньше получится мощность на выходе.

В случае с твердотельным реле Zero-Cross придётся пропускать полупериоды напряжения целиком, но уменьшая количество этих полупериодов в единицу времени будет получена разная мощность на выходе. Например, при частоте питающего напряжения 50 Гц будет 100 полупериодов за одну секунду. Если за секунду пропустить только 30 из них, мы получим 30% мощности.

В обоих случаях для корректной регулировки мощности необходимо синхронизировать сигнал управления и моменты перехода питающего напряжения через ноль.
Без синхронизации твердотельное реле Random-Phase будет иметь на выходе плавающую мощность от 0 до максимального значения. Этот негативный эффект уменьшается при понижении частоты ШИМ сигнала управления.
Твердотельное реле Zero-Cross будет иметь три состояния: закрыто, открыто и открыто для полупериода (т.е. с половиной мощности), причем это будет хаотично. Твердотельное реле пропустит только те полупериоды синусоидального напряжения питания, начало которых совпадёт с импульсами сигнала ШИМ от платы управления.

Например, при частоте питающего напряжения равной частоте ШИМ сигнала управления, т.е. 50 Гц, и скважности сигнала управления отличной от 1, можно говорить лишь о вероятности одного из трех состояний твердотельного реле.

Скважность = 1 — полная мощность
Скважность ≥ 0.5 — половина или полная мощность

Скважность Для эксперимента собрал схему синхронизации ШИМ сигнала управления и напряжения питания сети из следующих компонентов:

Arduino Nano.
Плата опторазвязки обеспечивает изоляцию платы управления и Arduino.
Димер осуществляет питание грелки и выдает сигнал перехода напряжения питания через ноль.

Платы (экспериментальный вариант)

Указанные комплектующие использовались только на первоначальным этапе.
Далее в теме присутствует более оптимальный вариант.

Arduino: https://aliexpress.ru/item/32241691182.html

Димер с определением перехода через 0: https://aliexpress.ru/item/32802025086.html
https://robotdyn.com/ac-light-dimmer-mo . -110v.html

Плата опторазвязки: https://aliexpress.ru/item/32798185851.html

Вот такую картину имеем в результате:

желтые графики — напряжение после димера
синие графики — ШИМ с платы управления (после платы согласования)

Практической цели эксперимент не имеет. Просто было интересно это реализовать и повозиться с Arduino.

Источник

Zero cross в твердотельном реле

Задача коммутировать 2 киловатта нагрузки (тэны 2 кВт максимальный )
управляться будет все с помощью контроллера но суть не в этом
весь вопрос в коммутационном механизме или устройстве

есть несколько вариантов но во всех меня как электромонтажника привыкшего работать с очень большими сечениями и очень большими реле очень смущают но в этоже время есть вариант котрые меня устраивают но очень кусаются ценой

— Твердотельное реле
схема проста контроллер — опторозвязка — твердотельное реле
варианты твердртельников меня устраивающие стоят от 20-30 уе с учетом того что их мне нужно много то цена мягко говоря кусаеться
выглядят примерно так

далее есть варианты по доступнее 5-10 уе но там по моему мнению тоненькие ноги и необходимость паять нагрузкуо либо на плату заводить, либо паять навесом силовой кабель к тоненьким выводам что откровенно говоря очень смущает

— Реле электромеханическое
схема контроллер — опторозвязка — твердотельное реле (маломощное и не дорогое 1-2 уе) — реле электромеханическое
тут снова несколько вариантов
-магнитный пускатель такая большая штука размером с 3 автоматических выключателя будет жужжать (со временем ) и громко хлопать при коммутации из минусов только большой размер и много шума цена 5-10 уе
— реле обыкновенное (то которое часто ставят в так называемых барьерах, бытовых терморегуляторах ) оно маленькое не дорогое и вроде не шумит пр работе но тут опять проблема заведения нагрузки на плату и тоненькие выводные ножки (опять же по моему мнению )
выглядит примерно так

помогите с выбором или развейте мои предрассудки

меня смущают 1 момент в бюджетных и тихих вариантах :
тоненькие вывода не смотря на заявленные в характеристиках токи в 16А что сильно смущает при монтаже на стеклотекстолит и попытках припаять кабель в 1,5 — 2,5 квадрата непосредственно к силовым ногам (повторюсь привык работать с поболее токами )

Мудрый кот

Карма: 7
Рейтинг сообщений: 90
Зарегистрирован: Ср сен 07, 2011 21:40:30
Сообщений: 1781
Рейтинг сообщения: 0

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Друг Кота

Карма: 134
Рейтинг сообщений: 5429
Зарегистрирован: Чт июн 04, 2009 21:06:49
Сообщений: 30048
Откуда: г.Мариинск
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 1

_________________
Хоть оптика и увеличивает изображения но, глядя через оптический прицел, все проблемы мельчают.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Вымогатель припоя

Зарегистрирован: Сб янв 23, 2010 22:03:35
Сообщений: 524
Откуда: Новгородская область
Рейтинг сообщения: 0

Рассмотрим особенности, характеристики и технологии проектирования продукции RECOM: AC/DC-преобразователи для установки на плату и для внешнего монтажа, изолированные DC/DC-преобразователи, импульсные регуляторы и силовые модули, а также средства отладки для поддержки разработчиков и ускорения выхода разработок на рынок.

Создать интеллектуальный пожарный датчик, который будет не только оповещать о возгорании, а способен легко интегрироваться в системы умного дома или предприятия и выполнять ряд дополнительных действий, возможно с компонентами STMicroelectronics: высокопроизводительным радиочастотным трансивером S2-LP и малопотребляющим усилителем TSV629x. Рассмотрим подробнее это решение, отладочные комплекты и программный пакет ST.

Это не хвост, это антенна

Карма: 9
Рейтинг сообщений: 65
Зарегистрирован: Чт фев 03, 2011 17:36:53
Сообщений: 1432
Откуда: Новосибирск
Рейтинг сообщения: 0

тоесть ключ дольше прослужит, не будет коммутировать высокие токи, и будет меньшее выделение тепла при коммутации ?

и последнее наверное как твердотельники переносят низкие напряжения в виду того что в зимнее время напряжение не редко проседает до 160-180 вольт раз даже было замечено 142 вместо 220, а подключать тены через стабилизатор чересчур кошерно (насосы и прочее оборудование включены через большой стабилизатор )

Вымогатель припоя

Зарегистрирован: Сб янв 23, 2010 22:03:35
Сообщений: 524
Откуда: Новгородская область
Рейтинг сообщения: 0

Это не хвост, это антенна

Опытный кот

Карма: 23
Рейтинг сообщений: 40
Зарегистрирован: Пн июн 27, 2011 10:06:23
Сообщений: 887
Откуда: Донецк
Рейтинг сообщения: 0

Друг Кота

_________________
Хоть оптика и увеличивает изображения но, глядя через оптический прицел, все проблемы мельчают.

Опытный кот

Друг Кота

_________________
Хоть оптика и увеличивает изображения но, глядя через оптический прицел, все проблемы мельчают.

Поставщик валерьянки для Кота

Карма: 7
Рейтинг сообщений: 204
Зарегистрирован: Сб май 07, 2011 17:52:59
Сообщений: 2190
Рейтинг сообщения: 0

_________________
Вы не знаете в какой концлагерь нас везут? Не. не знаю. я политикой не интересуюсь.

Опытный кот

Карма: 2
Рейтинг сообщений: 5
Зарегистрирован: Сб авг 07, 2010 13:48:30
Сообщений: 868
Откуда: Одесса
Рейтинг сообщения: 0

Я на работе ухожу максимально от механических реле и пускателей, так как они не надёжны.
Сотни киловат коммутируются у нас только тиристорными сборками МТТ, МТТ2 или МТОТО.
(последние с оптической развязкой, но они не надёжны в плане сгорания излучателя)

МТТ2-80-12 на ток 80А и напряжение до 1200В. Работают практически без радиаторов годами коммутируя токи 5-35А. Нагрузка только активная! Схема включения простейшая — два диода FR306 и два резистора на 220Ом 0.5Вт.

МТТ не сравнимо с пускателями или реле по надёжности, надёжность тиристорных сборок в десятки раз выше чем пускателей.

Твердотельные реле пробивает при коротком замыкании в нагрузке, а большенство и особенно новые твердотельные реле залиты внутри компаундом и ремонту не подлежат!
Недавно насобирал десяток таких сгоревших твердотельных реле на работе и так разочаровался что у них подложка алюминевая, даже в лом сдать нет смысла.

Цена б/у МТТ-80-10 у нас на радиорынке 100-120грн./шт., но при к.з. сгорает предохранитель или отбивает автомат и сборка остаётся живой(в отличии от твердотельных реле)! Из более 100 тиристорных сборок МТТ было всего три случая их отказа за три года круглосуточной работы, да и те на б/у-шках.

Кстати выводы на МТТ-80 вполне выдержат заявленые производителем токи!

Источник