Hiểu trạng thái rắn Relays (SSRs)

  Hiểu trạng thái rắn Relays (SSRs)

Chuyển tiếp trạng thái rắn là một công tắc điện tử kiểm soát sự phân bố năng lượng điện mà không cần sử dụng tiếp xúc cơ học. SSR khác với các rơ-le cơ truyền thống vì chúng sử dụng công nghệ bán dẫn để kiểm soát tải điện. Điều này thường được thực hiện với các thành phần như MOSFETs hoặc Triacs. SSR được điều khiển bởi một tín hiệu điều khiển ở điện áp thấp. Sử dụng SSR trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ PID có nhiều ưu điểm. Sự vắng mặt của các tiếp xúc trong SSRs giúp loại bỏ các vấn đề cố hữu liên quan đến các thiết bị cơ học, bao gồm bật tiếp xúc, hình thành hồ quang và hao mòn cơ học cuối cùng dẫn đến hư hỏng. Thứ hai, bởi vì SSR có thể chuyển đổi ở tần số cao hơn các rơ-le cơ học chúng là lý tưởng cho các ứng dụng PID sử dụng điều chế độ rộng xung để điều khiển nhiệt. SSR cũng góp phần làm cho hiệu suất yên tĩnh hơn của các hệ thống do hoạt động im lặng của chúng. Việc thiếu các thành phần cơ học đeo được có nghĩa là chúng có tuổi thọ dài hơn. SSR đã trở thành thành phần chuyển mạch phổ biến nhất cho các ứng dụng PID hiện đại. Điều này đặc biệt đúng khi cần chuyển mạch nhanh, điều khiển trơn tru và độ bền lâu dài.

Hai loại SSR thường được sử dụngKiểm soát nhiệt độMOSFET và Triac SSRs. Triac SSRs, sử dụng thiết bị Triac để kiểm soát tải AC được thiết kế cho điều khiển tải AC. Mặc dù các SSR điều khiển pha có sẵn, They' Re ít phổ biến hơn cho điều khiển bật/tắt thông thường với PID. AC hoặc DC SSRs và MOSFET SSRs dựa trên Triacac-based được chọn dựa trên các yêu cầu cho ứng dụng. Điều này bao gồm loại tải (AC, DC, điện áp và mức dòng điện), cũng như các đặc điểm tín hiệu điều khiển. Những lợi ích chính của SSR đối với các hệ thống PID là yếu tố chính trong việc lựa chọn các phần tử chuyển mạch tải. Sự chặn tiếp xúc được ngăn chặn bằng cách loại bỏ tiếp điểm cơ học. Điều này có thể gây trở ngại cho các tín hiệu nhạy được tạo ra bởi các bộ điều khiển PID, đặc biệt là trong quá trình chuyển đổi SSR. SSRs có khả năng chuyển mạch nhanh, cho phép bộ điều khiển (ví dụ qua PWM) điều chỉnh chúng để điều khiển nhiệt độ theo tỷ lệ. Điều này dẫn đến các điều chỉnh mượt mà hơn về nhiệt độ và ít đi xe đạp nhiệt. Rẹp cơ học có thể có vấn đề với PWM và gây ra tiếng ồn không mong muốn, hoặc thậm chí bị lỗi sớm. SSR cũng đáng tin cậy hơn cho các dự án dài hạn do tuổi thọ dài của chúng. Đó là điều quan trọng 

III. Các thông số then chốt để chọn xô viết

Việc lựa chọn một XÔ viết thích hợp có tác động trực tiếp đến độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống PID. Để đảm bảo an toàn và tương thích, điều quan trọng là phải xem xét cẩn thận một số thông số chính. Trước tiên, điều quan trọng là chọn SSR dựa trên các yêu cầu về tải. Xếp hạng dòng CỦA SSR phải đủ cao để kết hợp một biên an toàn, và điện áp của tải (AC orDC) phải phù hợp với SSR. Xếp hạng công suất CỦA SSR, được tính bằng cách nhân điện áp và dòng điện, cũng nên được xem xét. Điều quan trọng là XÔ viết có thể xử lý tất cả các yêu cầu công suất của tải. SSR cũng cần phải có khả năng xử lý PID Controller' s chuyển tần số. Điều đặc biệt quan trọng là hệ thống sử dụng PWM để điều khiển yếu tố gia nhiệt theo tỷ lệ. Các vi điều khiển hiện thực các thuật toán PID phải hoạt động ở tần số cao để cho phép SSR hoạt động tốt. Xác minh rằng SSR đáp ứng tất cả các yêu cầu bằng cách kiểm tra tần số chuyển mạch tối đa. Các yêu cầu về tín hiệu điều khiển cũng rất quan trọng. SSR phải khớp với các mức điện áp đầu ra của các bộ điều khiển PID (ví dụ 3.3V hoặc 5V). SSR thường yêu cầu một dải điện áp đầu vào phù hợp với các mức logic thông thường. Kiểm tra đặc tả về điện áp nhập liệu CỦA SSR. Các cực như Terminal 1 thường được sử dụng cho kết nối để điều khiển tín hiệu. Nhà ga số 2 là một nhà ga phổ biến. Nếu bạn muốn đảm bảo dây điện chính xác, hãy kết nối PID' S dẫn đến Terminal 1 sử dụng bóng bán dẫn (hoặc trực tiếp nếu nó an toàn), và Terminal 2 đến mặt đất của PID hoặc một tham chiếu thích hợp khác. Nó cũng cần thiết để xác minh các yêu cầu hiện tại đầu vào CỦA SSR. Pin đầu ra của bộ điều khiển có thể có khả năng nguồn/làm chìm dòng điện này. Một bóng bán dẫn có thể được yêu cầu nếu MỘT SSR cần nhiều dòng điện hơn có thể được cung cấp một cách an toàn bởi bộ điều khiển. Các yêu cầu này sẽ được quy định trong SSR' s Datasheet. Một tham số quan trọng khác là quản lý nhiệt. Để hoạt động thích hợp, hầu hết các SSR yêu cầu bồn chứa nhiệt bên ngoài. Điều này đặc biệt đúng với CÁC SSR năng lượng cao hơn. SSR Datasheets cung cấp điện trở nhiệt và tản năng lượng (ở độ Celsius/watt). Thông tin này cho phép bạn tính nhiệt độ và chọn bình nhiệt thích hợp. Cần xem xét chất liệu, kỹ thuật gắn kết, kích thước và các yếu tố khác. Các tùy chọn gắn (mount bề mặt, thiết bị đầu cuối vít) sẽ phù hợp với cả SSR và bồn rửa nhiệt. Điều quan trọng là phải có các tính năng bảo vệ như OVP, UVP và SCS. Đối với CÁC SCS tải cảm ứng được khuyến cáo. Chọn MỘT XÔ viết có sự bảo vệ thích hợp được xây dựng bên trong. Một yếu tố quan trọng khác là sự cô lập. SSR phải có đủ cách ly đầu vào/đầu ra cho tiếng ồn và an toàn. Điều quan trọng là xem xét xếp hạng điện áp cô lập.

Kết hợp GIỮA XÔ viết và bộ điều khiển PID

Bước tiếp theo là tích hợp SSR một cách chính xác với bộ điều khiển. Nó là cần thiết để kết nối tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển PID (biểu diễn lỗi, và tính toán hành động điều chỉnh) với đầu vào điều khiển SSR. Controller' tín hiệu điều khiển S phải được xác định là dòng điện hoặc nguồn cung cấp chìm. SSR' s bị ảnh hưởng bởi điều này. ĐẦU ra CỦA SSR nên được nối với đầu ra điều khiển PID, đầu ra PID tới đầu vào điều khiển SSR (thường là đầu cuối 1 - kết nối bên thấp), và đầu cuối chung CỦA SSR tới nền của bộ điều khiển PID hoặc tham chiếu thích hợp. Tải (ví dụ: phần tử làm nóng hoặc quạt) phải được kết nối giữa thiết bị đầu cuối tải (thường là THIẾT bị đầu cuối tải SSR) và điểm kết nối của nguồn điện cho tải. Để đảm bảo an toàn và độ tin cậy, hệ thống và tải được đặt đúng vị trí. Nên cung cấp sơ đồ dây rõ ràng và đơn giản cho thấy mối liên hệ giữa XÔ viết, bộ điều khiển PID, tải và nguồn điện. Sơ đồ này là cần thiết. Việc cung cấp năng lượng cho hệ thống cũng dễ dàng. Nối đầu vào của SSR với đầu ra của SSR, và sau đó là nguồn cung cấp năng lượng. Đầu ra PID có thể được thiết lập ban đầu ở mức rất thấp để đảm bảo rằng XÔ viết đã bị tắt. Kiểm tra xem SSR trả lời đúng không. Các thử nghiệm ban đầu phải xác minh rằng các yếu tố căn bản của dây là có chức năng. Kiểm tra đầu ra của bộ điều khiển PID (ví dụ như sử dụng một dao động, nếu có) và xác nhận rằng nó điều khiển SSR một cách chính xác. Đảm bảo các bồn nhiệt được gắn đúng cách và kết nối để làm mát hiệu quả.

V. PID Tuning with SSRs: Considerations (bằng tiếng Anh)

Các đặc điểm của SSR và sự lựa chọn có thể ảnh hưởng đến điều chỉnh PID. Độ trễ vòng điều khiển gây ra bởi nhiệt khối và bồn nhiệt của SSR. Sự chuyển đổi động lực của XÔ viết có thể không tức thời, mặc dù là nhanh. Điều này phải được bù đắp bởi bộ điều khiển PID. Việc phân phối năng lượng cho tải bị ảnh hưởng bởi điện áp giảm trong SSRs. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến phản ứng của hệ thống và yêu cầu thay đổi các thông số PID. Điều quan trọng là phải xem xét tác động của việc điều chỉnh. Có thể là độ lợi của quá trình sẽ khác nhau khi so sánh với một tải điện trở tinh khiết. SSR và bồn rửa nhiệt có thể giới thiệu một thời gian trễ ảnh hưởng đến phản ứng. Điều này có thể đòi hỏi phải điều chỉnh tích phân (I), và các thuật ngữ phái sinh (D). Điều chỉnh lặp được sử dụng. Bắt đầu tỉ lệ. Điều chỉnh P hạn trước, để có được một phản ứng tốt và tránh lạm dụng quá mức. Giới thiệu I-term để loại bỏ bất kỳ lỗi trạng thái ổn định và xem hành vi của hệ thống. Để ý đến những bất ổn có thể xảy ra. Cộng D vào giảm chấn và ổn định, nhất là khi bạn bị dao động. Việc điều chỉnh có thể là một quá trình lặp.

An toàn là tối quan trọng khi làm việc với các thành phần điện và năng lượng AC. Kiểm tra tất cả các kết nối với sơ đồ dây và dữ liệu. Hãy kiểm chứng là XÔ viết đã được kết nối chính xác với tải. AC/DC and polarity. (bằng tiếng Anh). Để ngăn chặn kết nối lỏng lẻo hoặc ngắn, điều quan trọng là phải có kết nối an toàn. Kiểm tra xem mọi đường kết nối có an toàn không. Các thử nghiệm nên được tiến hành một cách thận trọng. Khi cấp năng lượng lên hệ thống, đầu ra của PID phải được thiết lập ở mức rất thấp. Tăng sự kiểm soát hoặc tín hiệu điểm đặt dần dần. Hãy chắc chắn quan sát lượng tải hoạt động như thế nào. Ngắt điện ngay lập tức nếu có bất kỳ vấn đề nào xảy ra.