מהו ממסר סטטי: עבודה ויישומיו

המצב המוצק ממסר או ממסר סטטי הושק לראשונה בשנת 1960. כפי שהשם מרמז, המונח סטטי בממסר הסטטי מרמז שלממסר זה אין חלקים נעים. בהשוואה לממסר אלקטרומכני, אורך החיים של ממסר זה ארוך יותר ומהירות התגובה שלו מהירה יותר. ממסרים אלו תוכננו כהתקני מוליכים למחצה הכוללים מעגלים משולבים , טרנזיסטורים, מיקרו-מעבדים קטנים, קבלים וכו'. אז אלה סוגי ממסרים להחליף כמעט את כל הפונקציות שהושגו קודם לכן באמצעות ממסר אלקטרומכני. מאמר זה דן בסקירה כללית של א ממסר סטטי - עבודה עם אפליקציות.

מהו ממסר סטטי?

מתג המופעל חשמלית שאין לו חלקים נעים מכונה ממסר סטטי. בסוג זה של ממסר, הפלט מושג פשוט דרך הרכיבים הנייחים כגון מגנטי ו מעגלים אלקטרונים . ממסרים סטטיים מושווים לממסרים מסוג אלקטרומכני מכיוון שממסרים אלה משתמשים בחלקים נעים לביצוע פעולת מיתוג. אבל שני הממסרים משמשים לשליטה במעגלים חשמליים באמצעות מתג פתוח או סגור על סמך כניסה חשמלית.

סוגים אלה של ממסרים נועדו בעיקר לבצע פונקציות דומות באמצעות בקרת מעגלים אלקטרוניים כמו שממסר אלקטרומכני מבצע באמצעות אלמנטים או חלקים נעים. ממסר סטטי תלוי בעיקר בעיצובים של מיקרו-מעבדים, מעגלים אנלוגיים במצב מוצק או מעגלים לוגיים דיגיטליים.

תרשים בלוקים ממסר סטטי

תרשים בלוק הממסר הסטטי מוצג להלן. רכיבי הממסר הסטטי בתרשים בלוקים זה כוללים בעיקר מיישר, מגבר, יחידת o/p ומעגל מדידה ממסר. כאן, מעגל המדידה של הממסר כולל את גלאי הרמה, השער הלוגי והמשוואות כמו משרעת ופאזה.

בתרשים הבלוק לעיל, קו התמסורת פשוט מחובר לשנאי הנוכחי (CT) או שנאי פוטנציאלי (PT) כך שקו ההולכה מספק את הקלט ל-CT/PT.

הפלט של ה שנאי זרם ניתן ככניסה למיישר המיישר את אות ה-AC הכניסה לאות DC. אות DC זה ניתן ליחידת המדידה של ממסר.

ממסר יחידת המדידה מבצע את הפעולה המשמעותית ביותר הנחוצה במערכת הממסר הסטטי על ידי זיהוי רמת אות הכניסה לאורך גלאי הרמה והערכת הגודל והפאזה של האות בכל המשווים לביצוע פעולות השער הלוגי.

בממסר זה, שני סוגים של משווים משמשים בהשוואת משרעת ופאזה. הפונקציה העיקרית של משווה המשרעת היא להשוות את גודל אות הכניסה בעוד שמשוואת הפאזות משמשת להשוואת וריאציות הפאזות של כמות הכניסה.

יחידת המדידה o/p ניתנת למגבר כך שהיא מגבירה את עוצמת האות ומשדרת אותו למכשיר o/p. אז התקן זה יחזק את סליל הטריפה כך שיפעיל את ה-CB (מפסק).

לצורך פעולת המגבר, יחידת המדידה של הממסר והתקן o/p דורשת ספק DC נוסף. אז זה החיסרון העיקרי של ממסר סטטי זה.

עקרון עבודה של ממסר סטטי

הפעולה של הממסר הסטטי היא, ראשית, שנאי הזרם/שנאי פוטנציאלי מקבל את אות המתח/הזרם המבוא מקו ההולכה ונותן אותו למיישר. לאחר מכן, מיישר זה משנה את אות AC ל-DC וזה ניתן ליחידת המדידה של הממסר.

כעת, יחידת מדידה זו מזהה את רמת אות הכניסה לאחר מכן היא משווה את הגודל והפאזה של האות עם המשווה הזמין ביחידת המדידה. המשווה הזה משווה את אות i/p כדי לוודא אם האות פגום או לא. לאחר מכן, המגבר הזה מגביר את עוצמת האות ומשדר אותו להתקן ה-o/p כדי להפעיל את סליל הטריפה כדי להפעיל את מפסק החשמל.

סוגי ממסרים סטטיים

ישנם סוגים שונים של ממסרים סטטיים זמינים אשר נדון להלן.

• ממסרים אלקטרוניים.
• ממסרי מתמר.
• ממסרי טרנזיסטור.
• ממסרי גשר מיישר.
• ממסרי אפקט גאוס.

ממסר אלקטרוני

ממסר אלקטרוני הוא סוג אחד של מתג אלקטרוני המשמש להפעלת מגעי המעגל על ​​ידי פתיחה וסגירה ללא כל פעולה מכנית. לכן, בסוג זה של ממסר, שיטת ממסר טייס הספק הנוכחי משמשת כדי להגן על קו ההולכה. בסוג זה של ממסר, שסתומים אלקטרוניים משמשים בעיקר כיחידות מדידה.

ממסר מתמר

ממסר מתמר ידוע גם כממסר מגבר מגנטי שהוא פשוט מאוד מבחינה מכנית ולמרות שחלקם עשויים להיות מעט מסובכים מבחינה חשמלית כך שזה לא משנה את האמינות שלהם. שכן פעולתם תלויה בעיקר ברכיבים נייחים שהמאפיינים שלהם פשוט נקבעים מראש ומאומתים. לפיכך קל מאוד לתכנן ולבדוק אותם בהשוואה לממסרים אלקטרומכניים. התחזוקה של ממסרים אלה היא זניחה מעשית.

ממסר טרנזיסטור

ממסר טרנזיסטור הוא הממסר הסטטי הנפוץ ביותר שבו הטרנזיסטור בממסר זה פועל כמו טריודה כדי להתגבר על המגבלות הנגרמות על ידי השסתומים האלקטרוניים. בממסר זה, טרנזיסטור משמש כהתקן הגברה והתקן מיתוג מה שהופך אותו למתאים להשגת כל מאפיין פונקציונלי. באופן כללי, מעגלי טרנזיסטור אינם יכולים לבצע רק את פונקציות הממסר הדרושות אלא גם לספק את הגמישות הנדרשת כדי להתאים לדרישות ממסר שונות.

ממסרי גשר מיישר

ממסרי גשר מיישרים מפורסמים מאוד בשל פיתוח דיודות מוליכים למחצה. סוג זה של ממסר כולל ממסר ברזל נע מקוטב וסליל נע וגם שני גשרים מיישרים. הנפוצים ביותר הם משווי ממסר המבוססים על גשרי מיישרים, אותם ניתן לסדר כמשוווי משרעת או פאזה.

ממסרי אפקט גאוס

התנגדות של מתכות מסוימות כמו גם מוליכים למחצה משתנה בפחות טמפרטורות ברגע שהם נחשפים לשדה המגנטי בממסרים הידוע כממסר אפקט גאוס. השפעה זו תלויה בעיקר ביחס של עומק לרוחב ועלייה עם הגידול בתוך יחס זה. אפקט זה נצפה פשוט במתכות מסוימות בטמפרטורת החדר כמו ביסמוט, אינדיום מגנטו, אינדיום ארסניד וכו'. סוג זה של ממסר טוב יותר בהשוואה לממסר אפקט הול בשל מעגלים ובנייה פשוטים יותר. אבל אפקט גאוס בתוך ממסרים סטטיים מוגבל בגלל העלות הגבוהה של קריסטל. אז, זרם הקיטוב אינו הכרחי והפלט גבוה יחסית.

כיצד לחבר ממסר סטטי למיקרו-בקר

הממשק של ממסר מצב מוצק או ממסר סטטי עם לוח Arduino דמוי מיקרו-בקר מוצג להלן. ההבדל העיקרי בין ממסרים רגילים ל-SSR הוא; ממסר רגיל הוא מכני ואילו SSR אינו מכני. ממסר סטטי זה משתמש במנגנון של מצמד אופטו כדי לשלוט בעומסים בעלי הספק גבוה. בדומה לממסרים מכניים, ממסרים אלה פשוט מספקים בידוד חשמלי בין שני מעגלים, כמו גם מבודד אופטו פועל כמו מתג בין שני מעגלים.

לממסרים סטטיים יש כמה יתרונות בהשוואה לממסרים מכניים כמו שניתן להפעיל אותם עם מתח DC נמוך מאוד כמו 3V DC. ממסרים אלו שולטים בעומסי הספק גבוהים, מהירות המעבר שלו גבוהה יותר בהשוואה לממסרים מכניים. במהלך המיתוג, הוא אינו מייצר שום צליל מכיוון שאין רכיב מכני בתוך הממסר.

הכוונה העיקרית של ממשק זה היא למדוד את טמפרטורת החדר והוא יפעיל/יכבה את ה-AC בהתבסס על טמפרטורת החדר. לשם כך, נעשה שימוש בחיישן טמפרטורה DHT22 שהוא חיישן לחות וטמפרטורה בסיסי ובעלות נמוכה.

הרכיבים הנדרשים של ממשק זה כוללים בעיקר חיישן טמפרטורה של Crydom SSR, Arduino, DHT22 וכו'. תן את החיבורים לפי הממשק המובא להלן.

חיישן זה משתמש בתרמיסטור וחיישן לחות קיבולי למדידת הטמפרטורה הסובבת. הוא מספק אות פלט דיגיטלי על פין הנתונים. לחיישן זה יש חיסרון אחד; אתה יכול לקבל נתונים חדשים רק ממנו אחרי כל שתי שניות. חיישן הטמפרטורה DHT22 הוא שדרוג של חיישן DHT11 אך טווח הלחות של חיישן DHT22 זה מדויק יותר בהשוואה ל-dht11.

בממשק לעיל, ממסר המצב המוצק פועל ישירות מהפינים הדיגיטליים של Arduino. ממסר זה צריך 3 עד 32 וולט DC כדי להפעיל את המעגל השני. בצד הפלט, אתה יכול פשוט לחבר עומס מרבי עם 240 וולט AC ועד 40A של זרם.

קוד ארדואינו

העלה את הקוד הבא ללוח Arduino.

#include 'DHT.h'
#define DHTPIN 2 //DHT22 פין דיגיטלי לחיבור פין Arduino
// בטל הערות לחיישן שבו אתה משתמש אני משתמש ב-DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// אתחול חיישן DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“DHT22 test!”);
pinMode(7, OUTPUT); //PIN הפעלה/כיבוי של SSR
dht.begin(); //התחל את פעולת החיישן
}
void loop() {
delay(2000); // עיכוב של 2 שניות
// קריאת טמפרטורה או לחות נמשכת כ-250 מילישניות!
// קריאות החיישנים עשויות להיות גם 'בנות' עד 2 שניות (זה חיישן איטי מאוד)
// קרא את הטמפרטורה כצלזיוס (ברירת המחדל)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print('טמפרטורה: ');
Serial.print(t); //הדפס טמפרטורה על צג טורי
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //טמפרטורה נמוכה מ-22 *C כבה AC(מזגן)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //טמפרטורה גבוהה מ-22 מתג *C מופעל AC(מזגן)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

בקוד Arduino לעיל, ספריית חיישן הטמפרטורה של DHT כלולה תחילה. ספרייה זו תקפה במיוחד עבור חיישני טמפרטורה שונים כמו DHT11, DHT21 ו-DHT22 כך שנוכל להשתמש בשלושת החיישנים הללו עם ספרייה דומה.

כאן, ה-AC מופעל/כבוי בטמפרטורת צלזיוס. אם טמפרטורת החדר נמוכה מ-22 מעלות צלזיוס אז הממסר יכבה ואם טמפרטורת החדר תעלה אז הממסר יופעל ויגרום ל-AC להידלק אוטומטית. בין כל קריאה, יש עיכוב של שתי שניות כדי לוודא שחיישן הטמפרטורה עדכן את הקריאה או לא, מה שלא זהה לפני הקריאה.

כאן החיסרון העיקרי הוא בכל פעם שטמפרטורת החדר עולה ל-30 מעלות צלזיוס אז הממסר יתחמם. אז גוף קירור צריך להתקין עם הממסר.

ממסר סטטי לעומת ממסר אלקטרומגנטי

ההבדל בין ממסר סטטי לממסר אלקטרומגנטי כולל את הדברים הבאים.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של ממסר סטטי כלול את הבאים.

• ממסרים אלה צורכים פחות חשמל.
• ממסר זה נותן תגובה מהירה מאוד, אמינות גבוהה, דיוק וחיים ארוכים והוא חסין זעזועים.
• זה לא כולל בעיות אחסון תרמי
• סוג זה של ממסר מגביר את אות i/p מה שמשפר את הרגישות שלהם.
• סיכוי המעידה הלא רצוי קטן יותר.
• לממסרים אלו עמידות מרבית בפני זעזועים, כך שהם יכולים לפעול בקלות באזורים מועדים לרעידות אדמה.
• זה צריך פחות תחזוקה.
• יש לו זמן תגובה מהיר מאוד.
• סוגים אלה של ממסרים נותנים עמידות בפני זעזועים ורעידות.
• יש לו זמן איפוס מהיר מאוד.
• הוא פועל לתקופה ארוכה במיוחד
• הוא צורך פחות חשמל ושואב חשמל מאספקת DC משנית

ה חסרונות של ממסרים סטטיים כלול את הבאים.

• הרכיבים המשמשים בממסר זה מגיבים מאוד לפריקות האלקטרוסטטיות שמשמעותן זרימת אלקטרונים בלתי צפויה בין העצמים הטעונים. לכן, תחזוקה מיוחדת נחוצה לרכיבים כדי שלא תשפיע על הפרשות האלקטרוסטטיות.
• ממסר זה מושפע בקלות מנחשולי מתח גבוה. לכן, יש לנקוט באמצעי זהירות כדי למנוע נזק לאורך קוצים במתח.
• פעולת הממסר תלויה בעיקר ברכיבים המשמשים במעגל.
• לממסר זה יש פחות קיבולת עומס יתר.
• בהשוואה לממסר האלקטרומגנטי, ממסר זה יקר מאוד.
• בניית ממסר זו פשוט מושפעת מההפרעות שמסביב.
• אלה מגיבים למעברי מתח.
• המאפיינים של מכשירי המוליכים למחצה כמו דיודות, טרנזיסטורים וכו' המשמשים בממסרים אלה משתנים לפי טמפרטורה והזדקנות.
• האמינות של ממסרים אלה תלויה בעיקר במספר רכיבים קטנים ובחיבורים שלהם.
• לממסרים אלה יש פחות קיבולת עומס יתר בזמן קצר בהשוואה לממסרים אלקטרומכניים.
• פעולתו של ממסר זה יכולה להיות מושפעת פשוט בגלל ההזדקנות של הרכיבים.
• מהירות פעולת ממסר זו מוגבלת על ידי האינרציה המכנית של הרכיב.
• אלה אינם ישימים למטרות מסחריות.

יישומים

ה יישומים של ממסר סטטי כלול את הבאים.

• ממסרים אלו נמצאים בשימוש נרחב במערכות הגנה מבוססות מהירות גבוהה מאוד של קווי תמסורת EHV-A.C עם הגנת מרחק.
• אלה משמשים גם במערכות הגנה מפני תקלות אדמה וזרם יתר.
• אלה משמשים בהגנה על שידור ארוך ובינוני.
• הוא משמש לשמירה על מזינים מקבילים.
• זה נותן בטיחות גיבוי ליחידה.
• אלה משמשים בקווים מחוברים ומחוברים T.

לפיכך, מדובר בסך הכל סקירה כללית של ממסר סטטי - עבודה עם אפליקציות. ממסרים אלו נקראים גם מתג מצב מוצק המשמש לשליטה בעומס על ידי הפעלה וכיבוי ברגע שספק המתח החיצוני ניתן על פני מסופי הכניסה של המכשיר. ממסרים אלו הם התקני מוליכים למחצה המשתמשים במאפיינים חשמליים של מוליכים למחצה במצב מוצק כגון MOSFET, טרנזיסטורים ו-TRIAC לביצוע פעולות מיתוג קלט ויציאה. הנה שאלה בשבילך, מהו ממסר אלקטרומגנטי?