Твердотельные реле SSR: руководство по использованию

Используйте твердотельные реле для управления мощной нагрузкой с помощью Arduino, Raspberry Pi и других микроконтроллеров.

Релейные модули помогут коммутировать ТЭН в DIY-электрочайнике, включать/отключать освещение или рулить однофазным электрическим двигателем.

Список моделей

Общие сведения

Твердотельное реле SSR (англ. Solid State Relay) — это электронный рубильник, который коммутирует силовое напряжение с помощью слаботочного. Это даёт возможность внешним контроллерам, например Arduino или Raspberry Pi, управлять мощными бытовыми приборами. При этом электрическая связь между управляющей электроникой и коммутируемой нагрузкой отсутствует — никакие помехи не повлияют на работу девайса.

Принцип работы:

• Если на управляющих контактах присутствует напряжение, то между силовыми контактами есть электрическая связь.
• Если на управляющих контактах нет напряжения, то между силовыми контактами электрической связи нет.

В отличии от механических реле, в твердотельных реле нет катушки управления и подвижной контактной группы. Вместо силовых контактов внутри модуля расположена печатная плата с полупроводниковыми компонентами. Благодаря этому, в момент коммутации на контактах реле не возникает искра или электрическая дуга, а это позволяет устанавливать реле во взрывоопасных помещениях. Также твердотельные релейные модули обладают большим ресурсом работы, высоким быстродействием и совершенно бесшумной работой.

Твердотельные реле семейства SSR-1 DA — это однофазные полупроводниковые реле с контролем управления перехода тока через ноль (Zero Cross Circuit). При подаче управляющего сигнала, блок управления реле производит коммутацию выходных контактов, только когда фаза синусоидального напряжения питающей сети переходит через ноль. Это позволяет уменьшить начальный бросок тока, снизить уровень создаваемых электромагнитных помех и увеличить срок службы коммутируемых устройств.

Примеры работы

Рассмотрим несколько примеров работы с твердотельным реле.

Простой коммутатор

Работать с реле можно даже без микроконтроллера. Соберём макет системы освещения, где маленький тумблер сможет рулить бытовой лампочкой на 220 В.

Что понадобится

• 1× Твердотельное реле SSR-1 D4810
• 1× Переключатель
• 4× Батарейка AA
• 1× Батарейный отсек 4×AA
• 1× Патрон E27 с выходной вилкой 220 В
• 1× Лампа на 220 В с цоколем E27

Схема устройства

Результат работы

При переключении состояния маленького тумблера → управляющие напряжение поступает на управляющие контакты реле → происходит коммутация выходных контактов реле → бытовая лампочка включается или выключается.

Пример работы с Arduino

Автоматизируем процесс, вместо ручного управления заставим реле коммутировать контакты по заданному алгоритму. На роль контроллера для работы с твердотельным реле рассмотрим платформу Arduino Uno.

Что понадобится

• 1× Твердотельное реле SSR-1 D4810
• 1× Arduino Uno
• 1× Кабель USB (A — B)
• 1× Соединительные провода «папа-папа» (65 шт.)
• 1× Патрон E27 с выходной вилкой 220 В
• 1× Лампа на 220 В с цоколем E27

Схема устройства

Программная настройка

Настройте плату Arduino Uno в среде Arduino IDE.

Исходный код

// GPIO пин к которому подключено реле
constexpr auto PIN_RELAY = 4;

void setup() {
pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);
}

void loop() {
// Подаём на реле «высокий» уровень
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
// Ждём 1000 мс
delay(1000);
// Подаём на реле «низкий» уровень
digitalWrite(PIN_RELAY, LOW);
// Ждём 1000 мс
delay(1000);
}

Результат работы

После прошивки Arduino, бытовая лампочка будет менять своё состояние каждую секунду.

Элементы платы

Силовые контакты

Силовые контакты используются для подключения нагрузки в разрыв цепи.

Управляющие контакты

Управляющие контакты используются для подключения управляющего напряжения.

Индикаторный светодиод

Красный индикаторный светодиод подскажет текущее состояние реле:

• Горит: на управляющих контактах присутствует напряжение → силовые контакты реле замкнуты.
• Не горит: на управляющих контактах отсутствует напряжение → силовые контакты реле разомкнуты.

Габаритный чертёж

Ресурсы

• Твердотельные реле в магазине:
  • SSR-1 D4810 (DC-AC / 10 А)
  • SSR-1 D4825 (DC-AC / 25 А)
  • SSR-1 D4840 (DC-AC / 40 А)
• Документация по твердотельным реле Fotek (EN)
• Документация по твердотельным реле Fotek (RU)