ממסר מצב מוצק הוא ממסר עם רכיבי מצב מוצק (כגון התקני מוליכים למחצה) כמרכיבי המפתח. בהשוואה לממסרים המכניים המסורתיים, לממסרי המצב המוצק יש הבדלים ויתרונות רבים. להלן נפרט את ההגדרה, עקרון העבודה, המבנה, היתרונות ואזורי היישום של ממסרי מצב מוצק.
1. הגדרה של ממסר מצב מוצק:
ממסר מצב מוצק (מילה קיצור של sr), כל ההרכב של ממסר מצב מוצק מורכב מרכיבים אלקטרוניים במצב מוצק, הוא סוג חדש של מכשיר מיתוג ללא מגע מעל מכשירי חשמל תעשייתיים. מהו מתג המגע, למעשה, הוא השימוש ברכיבים אלקטרוניים (כגון מיתוג טריודה, בקרת סיליקון דו-כיוונית והתקני מוליכים למחצה אחרים) מאפייני מתג, יכולים להשיג את המטרה של ניצוץ לא לגעת במעגל ולכבות אותו, אז זה ידוע גם בשם "מתג מגע". ממסר מצב מוצק הוא התקן פעיל עם ארבעה טרקים, שבו שני מסופים הם קצוות בקרת קלט ושני הקצוות האחרים הם קצוות בקרת יציאה. יש לו גם אפקט כונן הגברה וגם אפקט בידוד
2. עקרון עבודה של ממסר מצב מוצק:
ממסר המצב המוצק הוא מתג נטול מגע. עקרון העבודה שלו מבוסס על המאפיינים המוליכים של מכשיר המוליך למחצה. הוא מכיל מעגל בקרה ולולאת עומס. כאשר אות הבקרה מוחל על מעגל הבקרה כאשר הממסר פועל כרגיל, דגם הבקרה עובר דרך אלמנט המוליך למחצה במעגל הבקרה, ואז הזרם יכול לעבור דרך מעגל העומס כדי לממש את פעולת המתג. למעשה, ניתן לשלוט במצב המתג על ידי שינוי גודל מתח בקרת הכניסה.
3. מבנה ממסר המצב המוצק:
קֶלֶט:
על פי הקטגוריות השונות של מתח הכניסה, ניתן לחלק את מעגל הכניסה למעגל קלט DC, מעגל קלט AC ומעגל קלט AC/DC. לחלק ממעגלי בקרת הקלט יש גם עם TTL / CMOS, בקרה לוגית תואמת, חיובית ושליליה ופונקציות הפוכה, ניתנות לחיבור בקלות עם מעגלי לוגיקה TTL, MOS.
עבור אות הבקרה עם מתח בקרה קבוע, מעגל קלט ההתנגדות מאומץ. זרם הבקרה מובטח בגובה של יותר מ-5 mA. עבור אות הבקרה עם טווח וריאציות גדול (כגון 3~32V), מעגל הזרם הקבוע מאומץ כדי להבטיח שהזרם עובד בצורה אמינה ביותר מ-5 mA בכל טווח וריאציות המתח.
צימוד בידוד
הבידוד והצימוד של מעגל הכניסה והיציאה של ממסר מצב מוצק כוללים צימוד פוטואלקטרי וצימוד שנאי: צימוד פוטואלקטרי בדרך כלל משתמש בפוטודיודה-פוטוטריודה, סיליקון דו-כיווני מבוקר אור, תא פוטו-וולטאי, מימוש בקרת בידוד בין צד הבקרה וצד העומס. צימוד שנאי בתדר גבוה משתמש באות בתדר גבוה המקושר למשני, מתוקן על ידי בדיקת גל, ובמעגל הלוגי כדי ליצור את אות ההנעה.
מעגל פלט
מתג ההפעלה של SSR מחובר ישירות לאספקת הכוח ולקצה העומס, תוך מימוש הפעלה וכיבוי של ספק כוח העומס. הוא משתמש בעיקר בטרנזיסטורי קריסטל בעלי הספק גבוה (צינור מתג-טרנזיסטור), חד-כיווני (תיריסטור או SCR), דו-כיווני (Triac), צינור אפקט שדה הספק (MOSFET), טרנזיסטור דו-קוטבי בשער מבודד (IGBT). ניתן לחלק את מעגל הפלט של ממסר מצב מוצק למעגל פלט DC, מעגל פלט AC ומעגל פלט AC/DC. על פי סוג העומס, ניתן לחלק אותו לממסר DC מוצק וממסר AC מוצק. ניתן להשתמש בהתקנים דו קוטביים או צינורות אפקטים של שדה כוח עבור פלט DC, ושני SCR או SCR דו-כיווני אחד משמשים בדרך כלל עבור פלט AC. ניתן לחלק את ממסר מצב מוצק AC לממסר מצב מוצק AC חד פאזי וממסר מצב מוצק AC תלת פאזי. ניתן לחלק ממסר מצב מוצק AC לממסר מצב מוצק AC אקראי וממסר מצב מוצק AC מעל אפס בהתאם לתזמון ההולכה והכיבוי.
4. הבדלים ויתרונות:
(1) מהירות: מהירות התגובה של ממסר מצב מוצק היא מהירה יותר, מכיוון שהוא נשלט על ידי התקני מוליכים למחצה, וזהו ממסר מכני ללא רכיבים מכניים. לכן, מהירות המיתוג של ממסר מצב מוצק יכולה להגיע לרמת המיקרו-שנייה, גבוהה בהרבה מרמת האלפיות השנייה של ממסר מכני.
(2) חיים: מכיוון שאין מבנה מכני, החיים של ממסר המצב המוצק ארוכים יותר. חלקים מכניים של ממסרים מכניים נוטים להישחק ונוטים לכשל לאחר שימוש ארוך, בעוד שלממסרים מוצקים אין בעיה זו, כך שהם יכולים לספק חיים ארוכים יותר.
(3) דממה: הממסר המכני בתהליך המיתוג יפיק צליל השפעה מכני, ולממסר המצב המוצק אין תנועה מכנית, ממסר המצב המוצק אינו מתג מגע, לא יהיה צליל השפעה ממסר מכני. ממסר מצב מוצק זה לא יפיק רעש, יותר שקט.
(4) נפח: ההבדל מעל לנפח, בהשוואה לנפח הממסר המכני, נפח הממסר במצב מוצק יהיה קטן יותר, יתפוס פחות מקום. בעל אופי נייד גדול יותר. הגודל הקטן של ממסר המצב המוצק מאפשר לו גם להשיג צפיפות מעגל גבוהה יותר בחלל מוגבל, וניתן ליישם אותו טוב יותר באזורים מסוימים עם שטח מוגבל או דרישות משקל גבוהות.
(5) אמינות: ממסר המצב המוצק אינו מגע מכני, אינו מתג מגע. ממסרי מצב מוצק אינם פוגעים בביצועים שלהם עקב בלאי מכני ואינם יכולים לייצר שום תופעת קשת, מה שמאריך באופן משמעותי את חיי השירות שלהם. ומהירות המעבר של ממסר המצב המוצק היא מהירה מאוד, שיכולה להגיע לזמן תגובה של מספר אלפיות שניות עד מספר מיקרו-שניות, ובעלת אמינות גבוהה וחיים ארוכים בשל מאפייני הרכיב האלקטרוני המובנה. המבנה של ממסר המצב המוצק אטום במלואו, עם עמידות טובה בפני רטט ועמידות מכנית בפני פגיעה, והוא מתאים לעבודה של סביבת השפעה ורטט גבוהה. למעטפת יש גם תכונות טובות חסינות לחות, טחב, מניעת קורוזיה, המתאימה לכל מיני סביבה קשה.
5. אזורי יישום:
ממסרי מצב מוצק נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים, כולל:
(1) מערכת בקרת אוטומציה תעשייתית: מערכת בקרת אוטומציה תעשייתית זקוקה להפעלה מהירה ויעילה של מתגים, ממסר מצב מוצק יכול לעמוד בדרישות אלה, ויכול לעמוד ברעש הסביבה התעשייתית, הפרעות אלקטרומגנטיות וגורמים שליליים אחרים.
(2) מכשירי חשמל ביתיים: ממסרי מצב מוצק נמצאים בשימוש נרחב במכשירי חשמל ביתיים, כגון תנור חשמלי, מיקרוגל, מחמם מים חשמלי וכו'. בגלל האמינות ומאפייני החיים הארוכים שלו, זה יכול לשפר את חיי השירות ויעילות העבודה של מכשירי חשמל ביתיים.
(3) ציוד רפואי: לציוד רפואי דרישות גבוהות לדיוק ואמינות, וממסרי מצב מוצק יכולים לספק בקרת מתגים יציבה ומדויקת יותר, ולכן נעשה בו שימוש נרחב בציוד רפואי.
(4) אלקטרוניקת הספק: גם היישום של ממסרי מצב מוצק בתחום האלקטרוניקה הכוח עולה בהדרגה, כגון ממירי תדרים, ממירים וערימות טעינה.
לסיכום, ממסרי מצב מוצק הם ממסרים המשתמשים בהתקני מוליכים למחצה כמרכיבי מפתח, עם היתרונות של מהירות מהירה, חיים ארוכים, שקט, גודל קטן ואמינות גבוהה. הוא נמצא בשימוש נרחב באוטומציה תעשייתית, מכשירי חשמל ביתיים, ציוד רפואי ואלקטרוניקה כוח. תכונות אלו הופכות את ממסרי מצב מוצק לחלופה אידיאלית לממסרים מכניים.
ממסרי מצב מוצק מומלצים
גודל מיני, ביצועים מצוינים
תוחלת חיים ארוכה, זמן פעולה יציב ואחריות לשנה מסופקת
עמיד למים ועמיד בפני זעזועים. מתאים לרוב הסביבות, עם ביצועים יציבים