Un مرحل الحالة الصلبة أو SSR (مرحل الحالة الصلبة)، هو جهاز يؤدي نفس غرض المرحل التقليدي، ولكن له بعض المزايا عنه كما سترون في هذه المقالة. إذا كنت لا تتذكر جيدًا ما هو المرحل أو الغرض منه، فيمكنك ذلك أيضًا انظر المزيد من المعلومات في هذه المقالة الأخرى.
وبعد قولي هذا، دعونا نرى كل ما تحتاج لمعرفته حول هذا الموضوع جهاز الالكترونيات:
ما هو التتابع الكهروميكانيكي؟
Un التتابع الكهرومغناطيسي، غالبًا ما يسمى ببساطة المرحل، هو جهاز كهروميكانيكي يستخدم للتحكم في الدائرة الكهربائية من خلال استخدام ملف كهرومغناطيسي. إنه في الأساس مفتاح يتم تشغيله عن طريق تطبيق أو إزالة تيار كهربائي في ملف التتابع. عندما يتم تنشيط الملف، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا يجذب أو يصد رافعة أو مفتاحًا داخل المرحل، مما يفتح أو يغلق نقاط الاتصال الكهربائية، اعتمادًا على ما إذا كانت NC أو NO، كما رأينا في المقالة الأخرى التي أوصيك بها قراءة في البداية.
تُستخدم هذه المرحلات في مجموعة متنوعة من التطبيقات لأداء وظائف مثل تبديل الدوائر الكهربائية عالية الطاقة أو العزل الكهربائي بين دائرتين تعملان بأنواع مختلفة من التيار مثل التيار المستمر والتيار المتردد. إنها مفيدة بشكل خاص في المواقف التي تحتاج فيها إلى التحكم في الدائرة عن بعد أو عندما تريد عزل دائرة التحكم عن دائرة ذات طاقة أعلى. يمكن العثور على المرحلات في مجموعة واسعة من الأجهزة والأنظمة، بدءًا من الأجهزة المنزلية والمعدات الصناعية وحتى أنظمة التحكم والأتمتة.
ما هو تتابع الحالة الصلبة؟
Un مرحل الحالة الصلبة هو جهاز تحويل إلكتروني يسمح بتدفق التيار الكهربائي عندما يتم تطبيق تيار صغير على أطراف التحكم الخاصة به، أو يمنعه عندما لا يتم تطبيق تيار. وهذا يعني أنه بهذا المعنى يشبه إلى حد كبير تشغيل المرحل التقليدي.
تشتمل مرحلات الحالة الصلبة هذه على مستشعر يستجيب لإشارة التحكم، ومفتاح الحالة الصلبة الإلكتروني الذي يدير دائرة الحمل، وآلية اقتران تعمل على تنشيط المفتاح دون الحاجة إلى تحريك المكونات الميكانيكية، كما في حالة الكهرومغناطيسية. من ناحية أخرى، يمكن تصميم هذه المرحلات للتبديل كل من التيار المتردد والتيار المستمر.
ولجعل هذا ممكنًا دون تحريك الأجزاء، أشباه موصلات الطاقة، مثل الثايرستور والترانزستورات، للتحكم في التيارات التي تصل شدتها إلى أكثر من 100 أمبير. علاوة على ذلك، كونها في حالة صلبة، فإنها تتميز بقدرتها على التبديل بسرعات عالية جدًا، في حدود ميلي ثانية، مقارنة بالمرحلات الكهروميكانيكية، ولا تحتوي على وصلات ميكانيكية تتآكل بمرور الوقت. ومع ذلك، ليست كل المزايا، كما سنرى لاحقا.
بالنسبة للعزل الكهربائي بين الدائرتين، يتم ربط إشارة التحكم بدائرة التحكم، وتستخدم معظم أجهزة SSR اقتران بصري. هذا يعني أن جهد التحكم ينشط مصباح LED داخلي يضيء وينشط الصمام الثنائي الحساس للضوء (الضوئي)، والذي بدوره يتحكم في TRIAC (المستخدم في التيار المتردد)، أو SCR أو MOSFET (عادةً ما يكون هناك واحد أو أكثر بالتوازي مع CC) للتبديل والانتقال من المفتوح إلى المغلق أو العكس ...
مزايا وعيوب تتابع الحالة الصلبة
كما يمكنك أن تتخيل، فإن مرحل الحالة الصلبة موجود ميزة مقابل المرحل الكهروميكانيكي، مثل:
- مقاس اصغر.
- تشغيل بجهد منخفض، مع إمكانية التنشيط من 1,5 فولت أو أقل.
- وبما أنها لا تحتوي على أجزاء متحركة، فهي صامتة تمامًا.
- وهي أسرع من تلك المغناطيسية، حيث أن أوقات استجابتها تبلغ ميلي ثانية.
- نظرًا لعدم وجود أجزاء ميكانيكية تتآكل أو تتدهور نقاط الاتصال عند التيارات العالية، فإن هذه المرحلات تكون أكثر موثوقية ومتانة.
- تظل مقاومة الإخراج ثابتة بغض النظر عن الاستخدام.
- اتصالات خالية من الارتداد، وتجنب التقلبات في تبديل الاتصال.
- أنها لا تنتج شرارات أو أقواس كهربائية يمكن أن تكون خطيرة في البيئات القابلة للاشتعال.
- أكثر مقاومة للصدمات والاهتزازات وما إلى ذلك، حيث لا تحتوي على أجزاء متحركة يمكن أن تنكسر.
- ولا تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية يمكن أن تسبب تداخلاً مع الأجهزة الأخرى.
مثل كل شيء، لديهم أيضا عيوبه، كيف:
- أنها تنبعث منها الحرارة بسبب المقاومة، وهو ما يعني الخسائر.
- يمكن أن تؤثر قطبية الخرج على مرحلات الحالة الصلبة، وهو أمر لا يحدث في المرحلات الكهروميكانيكية.
- نظرًا لقدرتها على التبديل بشكل أسرع بشكل ملحوظ، يمكن أن تواجه مرحلات الحالة الصلبة تبديلًا خاطئًا نتيجة للأحمال العابرة.
- تميل إلى البقاء في دائرة مغلقة في حالة حدوث خطأ، بينما تميل المرحلات الكهروميكانيكية إلى البقاء في الحالة المفتوحة. يمكن أن يكون هذا إيجابيًا بالنسبة لبعض التطبيقات، ولكن ليس للجميع...
التطبيقات
يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة (SSR). العديد من التطبيقات، كيف:
- التحكم في الأحمال في كل من التيار المستمر والتيار المتردد، للتحكم في السخانات الكهربائية والإضاءة والمحركات والأجهزة والتدفئة والتبريد ومضخات المياه للري وغيرها. على سبيل المثال، يمكن استخدامها في دائرة تقوم بتنشيط المروحة إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى درجات معينة، وذلك باستخدام جهاز استشعار درجة الحرارة.
- الأتمتة الصناعية. نظرًا لأنها مفاتيح يتم التحكم فيها حاليًا، فيمكن استخدامها في أنظمة التحكم الصناعية لأتمتة الآلات والعمليات.
- المعدات الطبية مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، وأجهزة التحليل السريري، وأنظمة العلاج الطبيعي للتحكم في قوة وأجهزة هذه الأجهزة.
- التحكم في الحمل المقاوم والتفاعلي. تعتبر مرحلات الحالة الصلبة مفيدة في التطبيقات التي تحتاج إلى تبديل الأحمال المقاومة (مثل السخانات) والأحمال التفاعلية (مثل المحركات) نظرًا لقدرتها على التعامل مع مجموعة واسعة من أنواع الأحمال.
- أنظمة النقل، كما هو الحال في تطبيقات السكك الحديدية والنقل العام، يتم استخدام SSRs للتحكم في الإشارات والإضاءة وأنظمة التحكم في حركة المرور.
- الآخرين…
أين يمكن شراء مرحل الحالة الصلبة؟
إذا كنت تريد شراء تتابع الحالة الصلبة، يمكنك شرائه مقابل مبلغ زهيد جدًا في المتاجر المتخصصة أو على منصات البيع عبر الإنترنت مثل أمازون:
استخدم مرحل الحالة الصلبة مع الاردوينو
لاستخدام مرحل الحالة الصلبة مع Arduino، يكون الاتصال بسيطًا جدًا، خاصة إذا كنت تستخدم وحدة SSR. لتوصيل هذا المرحل بلوحة Arduino، عليك القيام بذلك قم بإجراء الاتصالات التالية:
- DC+: يتم توصيل دخل التتابع هذا بوصلة 5 فولت للوحة Arduino.
- DC-: يتصل هذا الإدخال الآخر للمرحل بـ GND أو الاتصال الأرضي للوحة Arduino.
- CH1: إذا كان مرحل الحالة الصلبة أحادي القناة، مثل ذلك الذي سنعطيه كمثال، فسيتم توصيل دخل المرحل هذا بمخرج Arduino الرقمي للتحكم، على سبيل المثال، D9.
- NO/C: هي مخرجات مرحل الحالة الصلبة التي سيتم توصيلها بالجهاز الذي نريد التحكم فيه. على سبيل المثال، المصباح الكهربائي. ضع في الاعتبار ورقة بيانات المرحل الذي تشتريه والحدود المفروضة. على سبيل المثال، يتحمل البعض فقط حمل 250 فولت تيار متردد وكثافة قصوى تبلغ 2 أمبير، تأكد من عدم تجاوزه...
وقد قلت ذلك، والآن دعونا نرى كيف سيتم برمجتهاباستخدام هذا المثال البسيط للرسم:
const int pin = 9; //Pin de control del relé en el que lo hayas conectado, en este caso D9.
void setup()
{
Serial.begin(9600); //Iniciar puerto serie
pinMode(pin, OUTPUT); //Definir pin D9 como salida para el envío de señal.
}
void loop()
{
digitalWrite(pin, HIGH); // Poner el D9 en estado alto para activar el relé
delay(5000); // Esperar 5 segundos
digitalWrite(pin, LOW); // Poner el D9 en estado bajo, para desactivar.
delay(5000); // Esperar 5 segundos
}
كما ترون، فهو رمز بسيط جدًا، لذا يمكنك تعديله ومعرفة كيفية استخدام المرحل. في هذه الحالة قمنا ببساطة بإنشاء حلقة بحيث ينتقل المرحل باستمرار من حالة إلى أخرى...