Katı Hal Rölelerini (SSR'ler) Anlama

  Katı Hal Rölelerini (SSR'ler) Anlama

Katı Hal Rölesi, mekanik kontaklar kullanmadan elektrik gücünün dağıtımını kontrol eden elektronik bir anahtardır. SSR'ler, elektrik yüklerini kontrol etmek için yarı iletken teknolojisini kullandıkları için geleneksel mekanik rölelerden farklıdır. Bu genellikle MOSFET'ler veya Triyaklar gibi bileşenlerle yapılır. SSR'ler düşük voltajda bir kontrol sinyali ile kontrol edilir. PID sıcaklık kontrol sistemlerinde SSR'lerin kullanılmasının birçok avantajı vardır. SSR'lerde kontakların olmaması, temas sıçraması, ark oluşumu ve sonunda arızaya yol açan mekanik aşınma dahil olmak üzere mekanik cihazlarla ilişkili doğal sorunları ortadan kaldırır. İkincisi, SSR'ler mekanik rölelerden daha yüksek frekanslarda anahtarlama yapabildiğinden, ısıtma kontrolü için Darbe Genişlik Modülasyonu kullanan PID uygulamaları için idealdir. SSR'ler, sessiz çalışmaları nedeniyle sistemlerin daha sessiz çalışmasına da katkıda bulunur. Giyilebilir mekanik bileşenlerin eksikliği, daha uzun bir kullanım ömrüne sahip oldukları anlamına gelir. SSR, modern PID uygulamaları için en popüler anahtarlama elemanı haline gelmiştir. Bu, özellikle hızlı geçiş, sorunsuz kontroller ve uzun süreli dayanıklılık gerektiğinde geçerlidir.

Aşağıdakiler için yaygın olarak iki tür SSR kullanılırSıcaklık kontrolü: MOSFET ve Triyak SSR'ler. AC yükleri kontrol etmek için Triyak cihazını kullanan Triyak SSR'ler, AC yük kontrolleri için tasarlanmıştır. Faz kontrol SSR'leri mevcut olsa da, bunlar' tipik olarak PID ile birlikte gelen açma/kapama kontrolleri için daha az yaygındır. AC veya DC SSR'ler ve Triyak tabanlı MOSFET SSR'ler, uygulamanın gereksinimlerine göre seçilir. Bu, yük tipini (AC, DC, voltaj ve akım seviyeleri) ve kontrol sinyali özelliklerini içerir. PID sistemleri için SSR'lerin bu temel faydaları, yük anahtarlama elemanlarının seçiminde önemli bir faktördür. Mekanik kontaklar çıkarılarak temas sıçraması önlenir. Bu, özellikle SSR'nin değiştirilmesi sırasında PID kontrolörleri tarafından üretilen hassas sinyallere müdahale edebilir. SSR'ler, kontrolörün (örneğin PWM aracılığıyla) sıcaklığı orantılı olarak kontrol etmek için bunları modüle etmesine izin veren hızlı bir anahtarlama yeteneğine sahiptir. Bu, sıcaklıkta daha yumuşak ayarlamalara ve daha az termal döngüye yol açar. Mekanik röleler PWM ile ilgili sorunlar yaşayabilir ve istenmeyen gürültüye neden olabilir, hatta erken arızalanabilir. SSR'ler, uzun ömürleri nedeniyle uzun vadeli projeler için de daha güvenilirdir. Olmak önemlidir 

III. Bir SSR Seçmek için Temel Parametreler

Uygun bir SSR'nin seçimi, PID sisteminin güvenilirliği ve performansı üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Güvenlik ve uyumluluğu sağlamak için, bir dizi temel parametreyi dikkatlice düşünmek önemlidir. İlk olarak, yük gereksinimlerine göre SSR'yi seçmek önemlidir. SSR akım değeri, bir güvenlik marjı içerecek kadar yüksek olmalı ve yükün voltajı (AC veya DC) SSR ile eşleşmelidir. Gerilim ve Akımın çarpılmasıyla hesaplanan SSR güç değerleri de dikkate alınmalıdır. SSR'nin yükün tüm güç gereksinimlerini karşılayabilmesi önemlidir. SSR'nin ayrıca PID denetleyicisini de idare edebilmesi gerekir' s anahtarlama frekansı. Sistem, ısıtma elemanını orantılı olarak kontrol etmek için PWM kullandığında özellikle önemlidir. SSR'nin düzgün çalışmasını sağlamak için PID algoritmalarını uygulayan mikrodenetleyicilerin yüksek frekanslarda çalıştırılması gerekir. Maksimum anahtarlama frekansını kontrol ederek SSR'nin tüm gereksinimleri karşıladığını doğrulayın. Kontrol sinyali gereksinimleri de önemlidir. SSR'ler, PID kontrolörlerinin çıkış voltajı seviyeleriyle eşleşmelidir (örn. 3.3V veya 5V). SSR'ler tipik olarak ortak mantık seviyeleriyle eşleşen bir giriş voltajı aralığı gerektirir. SSR giriş voltajı spesifikasyonunu kontrol edin. Terminal 1 gibi terminaller genellikle kontrol sinyallerine bağlantı için kullanılır. Terminal 2 ortak bir terminaldir. Doğru kablolamayı sağlamak istiyorsanız, PID' s çıkışı bir transistör kullanarak Terminal 1'e (veya güvenliyse doğrudan) ve terminal 2'ye PID'nin topraklamasına veya başka bir uygun referansa verilir. SSR giriş akımı gereksinimini doğrulamak da gereklidir. Denetleyici çıkış pini bu akımı kaynaklayabilmeli/batırabilmelidir. Bir SSR'nin kontrolör tarafından güvenli bir şekilde sağlanabilecek olandan daha fazla akıma ihtiyacı varsa, bir transistör gerekebilir. Bu gereksinimler SSR&'de belirtilecektir.#39; s veri sayfası. Bir diğer önemli parametre termal yönetimdir. Düzgün çalışması için çoğu SSR harici ısı emici gerektirir. Bu, özellikle daha yüksek güçlü SSR'ler için geçerlidir. SSR veri sayfaları, termal direnç ve güç dağılımı (Santigrat derece/watt cinsinden) sağlar. Bu bilgiler, sıcaklığı hesaplamanıza ve doğru soğutucuyu seçmenize olanak tanır. Malzeme, montaj tekniği, boyut ve diğer faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Montaj seçenekleri (yüzeye montaj, vidalı terminal) hem SSR'lere hem de soğutuculara uygun olmalıdır. OVP, UVP ve SCS gibi koruma özelliklerine sahip olmak önemlidir. Endüktif yükler için SCS önerilir. Uygun korumanın yerleşik olduğu bir SSR seçin. Bir diğer önemli husus ise izolasyondur. SSR'ler gürültü ve güvenlik için yeterli giriş/çıkış izolasyonuna sahip olmalıdır. İzolasyon voltajı derecesini dikkate almak önemlidir.

IV. SSR ve PID kontrolörünün entegrasyonu

Bir sonraki adım, SSR'yi denetleyici ile doğru şekilde entegre etmektir. PID kontrolör çıkış sinyalini (hatayı ve hesaplanan düzeltici eylemleri temsil eder) SSR kontrol girişine bağlamak gerekir. Kontrolör ve#39; S kontrol sinyali, batan akım veya kaynak olarak tanımlanmalıdır. The SSR' s kablolama bundan etkilenir. SSR çıkışı PID kontrolör çıkışına, PID çıkışı SSR kontrol girişine (genellikle Terminal 1 - düşük yan bağlantı) ve SSR ortak terminaline PID kontrolörünün topraklamasına veya uygun referansa bağlanmalıdır. Yük (örn. ısıtma elemanı veya fan) Terminal 2 (genellikle SSR Yük terminali) ile yük için güç kaynağının bağlantı noktası arasına bağlanmalıdır. Güvenlik ve güvenilirlik için sistemin ve yükün uygun şekilde topraklandığından emin olun. SSR, PID kontrolörü, yük ve güç kaynağı arasındaki bağlantıyı gösteren açık ve basitleştirilmiş bir bağlantı şeması sağlanması önerilir. Bu diyagram gereklidir. Sisteme güç sağlamak kolaydır. SSR kontrol girişini SSR çıkışına ve ardından güç kaynağına bağlayın. PID çıkışı, SSR'nin kapatıldığından emin olmak için başlangıçta çok düşük bir seviyeye ayarlanabilir. SSR'nin doğru yanıt verip vermediğini kontrol edin. İlk test, kablolama temellerinin işlevsel olduğunu doğrulamalıdır. PID kontrol cihazının çıkışını kontrol edin (örn. varsa bir osiloskop kullanarak) ve SSR'yi doğru şekilde sürdüğünü onaylayın. Verimli soğutma için ısı alıcılarının doğru şekilde monte edildiğinden ve bağlandığından emin olun.

V. SSR'lerle PID ayarlama: Dikkat edilmesi gerekenler

SSR özellikleri ve yapılan seçim PID ayarını etkileyebilir. Kontrol döngüsü gecikmesi, SSR'nin termal kütlesi ve ısı emicisinden kaynaklanır. SSR anahtarlama dinamikleri hızlı olmasına rağmen anlık olmayabilir. Bu, PID kontrolörü tarafından telafi edilmelidir. Yüke güç iletimi, SSR'lerdeki voltaj düşüşlerinden etkilenir. Bu faktörler sistemin yanıtını etkileyebilir ve PID parametrelerinde değişiklik yapılmasını gerektirebilir. Ayarlamanın etkisini göz önünde bulundurmak önemlidir. İşlem kazancının saf dirençli bir yük ile karşılaştırıldığında farklılık göstermesi mümkündür. SSR'ler ve soğutucular, yanıtı etkileyen bir zaman gecikmesine neden olabilir. Bu, İntegral (I) ve Türev terimlerinde (D) ayarlamalar gerektirebilir. Yinelemeli ayarlama kullanılır. Orantılı ile başlayın. İyi bir yanıt almak ve aşırı aşmayı önlemek için önce P terimini ayarlayın. Herhangi bir kararlı durum hatasını ortadan kaldırmak ve sistemin davranışını izlemek için I-terimini tanıtın. Potansiyel istikrarsızlığa karşı gözünüzü dört açın. Sönümlemek ve stabilize etmek için D ekleyin, özellikle de salınımlar yaşıyorsanız. Ayarlama yinelemeli bir prosedür olabilir.

Elektrikli bileşenler ve AC gücü ile çalışırken güvenlik çok önemlidir. SSR bağlantı şeması ve veri sayfası ile tüm bağlantıları kontrol edin. SSR'nin yüke doğru şekilde bağlandığını doğrulayın. (AC/DC ve polarite). Gevşek veya kısa bağlantıları önlemek için güvenli bağlantılara sahip olmak önemlidir. Bağlantıların tümünün güvenli olup olmadığını kontrol edin. Testler dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Sistemi açarken, PID'nin çıkışı çok düşük bir seviyeye ayarlanmalıdır. Kontrol veya ayar noktası sinyalini kademeli olarak artırın. Yükün nasıl davrandığını gözlemlediğinizden emin olun. Herhangi bir sorun ortaya çıkarsa elektriği hemen kesin.