Relay Status Padat (SSR): Panduan Profesional untuk Insinyur Elektronika

Apa Itu Relay Status Padat (SSR)?

Relay Status Padat (SSR) bertindak sebagai switch non-kontak yang menyala atau mati ketika tegangan eksternal kecil diterapkan di seluruh terminal kontrolnya. Perangkat elektronik ini terdiri dari elemen listrik status padat. Ini dapat menyala dan mati tanpa kontak dan tanpa sparks. Kurangnya bagian bergerak di SSR memungkinkan mereka untuk switch jauh lebih cepat dari relay elektromekanis. Karena alasan yang sama mereka bertahan lebih lama dan memerlukan pemeliharaan lebih sedikit.

Keuntungan SSR dibandingkan Relay Elektromagnetik:

Relay Status Padat seperti yang disebutkan sebelumnya bertahan lebih lama dan memerlukan pemeliharaan lebih sedikit karena kurangnya bagian bergerak yang akan menyebabkan aus pada perangkat. SSR juga menunjukkan keandalan yang lebih tinggi, memiliki umur lebih panjang, menunjukkan kecepatan switching yang lebih cepat, ukurannya lebih kecil.

Penggunaan Relay Status Padat:

Relay Status Padat memiliki sejumlah penggunaan. Misalnya, mereka digunakan secara luas di mesin CNC (Computer Numerical Control Machines), dalam sistem kontrol jarak jauh, dan dalam perangkat industri otomatis. Ini mencakup semua jenis industri yaitu Kimia, Medis, Makanan dan Minuman, Plastik, Kemasan, Pencahayaan, dll. Mereka juga digunakan dalam perangkat kontrol gerak.

Bagaimana Relay Status Padat Bekerja?

Di sini kita akan membahas prinsip kerja dasar di balik Relay Status Padat. Kami dapat terlebih dahulu membagi SSR menjadi dua tipe berdasarkan aplikasi mereka: SSR AC dan SSR DC.

Kami akan memahami prinsip kerja di balik SSR dengan mengambil contoh SSR AC. Badan utama SSR terdiri dari rangkaian coupling, rangkaian trigger, rangkaian kontrol zero-crossing, dan rangkaian switching. SSR itu sendiri hanya memiliki dua terminal input dan dua terminal output.

Dengan hanya tegangan kecil di terminal input, SSR dapat mengontrol status on dan off dari terminal output. Rangkaian coupling menyediakan saluran antara terminal input dan output tetapi memutus koneksi listrik antara terminal input dan output untuk mencegah output mempengaruhi input. Optical couplers digunakan dalam rangkaian coupling yang memiliki sensitivitas tindakan yang baik dan kecepatan respons tinggi dan dapat menahan tegangan input dan output tinggi. Dioda emisor cahaya digunakan sebagai beban di terminal input. Ini dapat langsung dihubungkan ke antarmuka output komputer dan oleh karena itu dapat dikontrol oleh level logika “1” dan “0”.

Selanjutnya, rangkaian trigger digunakan untuk menghasilkan sinyal trigger yang diinginkan untuk menggerakkan rangkaian switching. Rangkaian kontrol zero-crossing digunakan untuk mengontrol interferensi radio frekuensi apa pun yang mungkin dihasilkan. Ini juga mencegah interferensi harmonik yang lebih tinggi dan pencemaran jaringan listrik.

Selanjutnya, kita memiliki rangkaian snubber yang digunakan untuk mencegah dampak dan interferensi pada komponen switching Triak dari surge dan spike dari pasokan listrik. Sekarang jika kita berbicara tentang SSR DC, mereka tidak menggunakan rangkaian kontrol zero-crossing dan rangkaian snubber di dalam dan transistor daya besar biasanya digunakan untuk komponen switching. Namun prinsip kerjanya sama.

Bagaimana memilih SSR terbaik untuk aplikasi Anda:

1: Tipe Beban

Pertama, tentukan tipe beban Anda. Tipe beban resistif akan mengubah energi listrik menjadi panas dan cahaya (seperti pada elemen pemanas dan lampu pijar). Tipe beban ini paling baik di-switch dengan SSR zero-crossing di mana output diaktifkan pada zero crossing pertama dari gelombang sinus tegangan sering dalam kurang dari 8.33 msec. Beban induktif dapat digunakan yaitu yang menahan perubahan arus seperti solenoid, kumparan, pompa, dll. Instant-on SSR diaktifkan segera setelah menerapkan tegangan kontrol, sering kurang dari 0.35 msec. Tipe beban induktif yang lebih berat seperti transformator harus di-switch dengan SSR peak switching. Dalam SSR ini, puncak pertama dari tegangan garis dari SSR mengaktifkan output. Sekarang jika kita berbicara tentang beban kapasitif yang kurang umum mereka menahan perubahan tegangan dan sebagian ditemukan dalam situasi charge dan discharge cepat seperti yang ada pada lampu kilat.

2: Jumlah Poles

Selanjutnya tentukan jumlah poles atau garis tegangan yang terhubung ke beban. Jika Anda menggunakan beban DC Anda akan memerlukan SSR satu pole VDC. Untuk beban AC satu fase, di sisi lain, Anda akan memerlukan SSR satu pole VAC. Dan jika Anda menggunakan beban AC tiga fase, pertimbangkan apakah Anda ingin switch dua atau tiga pole dari tegangan AC Anda melalui SSR dua pole atau tiga pole status padat.

3: Tegangan dan Arus Beban

Selanjutnya, Anda harus menentukan tegangan AC atau DC maksimal dan arus untuk beban Anda. Anda dapat menemukan ini pada spesifikasi motor, pemanas, atau perangkat lain Anda. SSR biasanya switch satu phase pada 120 atau 240 VAC—atau 208, 240, 480, atau 600 VAC untuk aplikasi tiga fase untuk beban AC.

4: Tegangan Kontrol atau Sinyal Input

Sekarang Anda perlu menentukan tegangan kontrol yang diperlukan untuk mengaktifkan beban Anda dan tegangan dropout, di bawah tegangan ini beban akan de-energize. Tegangan ini akan mengontrol SSR Anda. SSR tidak memiliki satu tegangan kontrol tetap; sebagai gantinya, mereka memiliki rentang input yang mencakup VAC, VDC atau dual VAC, VDC. Jika Anda perlu mengontrol beban Anda secara proporsional Anda akan memerlukan beberapa spesifikasi tambahan untuk memilih SSR status padat yang benar. Ini dilakukan melalui sinyal kontrol 0-10 VDC atau 4-20 mA. Anda juga harus menentukan tipe switching output yang optimal untuk beban dan aplikasi Anda.

5: Suhu Lingkungan

Selanjutnya, tentukan suhu lingkungan Anda. Rating arus maksimal SSR Anda tergantung pada suhu lingkungan ketika dipasang. Suhu yang lebih tinggi dapat mengurangi rating arus SSR. Heat sink biasanya diperlukan dengan banyak SSR untuk memastikan kinerja optimal. Untuk menentukan jenis heat sink yang tepat Anda harus mengetahui suhu lingkungan serta orientasi pemasangan.

6: Pilih Tipe Pemasangan

SSR tersedia dalam sejumlah konfigurasi pemasangan. SSR mount PCB menggunakan ukuran beban terbatas karena kurangnya ruang dan keterbatasan dissipasi panas. SSR mount chassis akan memerlukan heat sink untuk mencapai rating arus SSR. SSR biasanya dapat dipasang tanpa heat sink jika beban di bawah 5A atau 8A jika permukaan pemasangan adalah tipe logam.

Anda juga dapat memilih model mount DIN rail jika Anda tidak ingin menangani ukuran dan pemasangan. Model mount DIN rail snap langsung ke dalam DIN rail dan siap untuk dihubungkan dan digunakan. Beberapa tipe SSR yang lebih canggih tersedia dalam kategori dan desain.