Qu'est-ce qu'un relais statique : fonctionnement et ses applications

L'état solide relais ou relais statique a été lancé pour la première fois en 1960. Comme son nom l'indique, le terme statique dans le relais statique implique que ce relais ne contient aucune pièce mobile. Par rapport à un relais électromécanique, la durée de vie de ce relais est plus longue et sa vitesse de réponse est plus rapide. Ces relais ont été conçus comme des dispositifs à semi-conducteurs qui incluent circuits intégrés , transistors, petits microprocesseurs, condensateurs, etc. Donc ces types de relais remplacer presque toutes les fonctions qui étaient accomplies auparavant par un relais électromécanique. Cet article donne un aperçu d'un relais statique – travailler avec des applications.

Qu'est-ce qu'un relais statique ?

Un interrupteur à commande électrique qui n'a pas de pièces mobiles est appelé relais statique. Dans ce type de relais, la sortie est simplement atteinte par les composants fixes tels que magnétique et circuits électroniques . Les relais statiques sont comparés aux relais de type électromécanique car ces relais utilisent des pièces mobiles pour effectuer une action de commutation. Mais les deux relais sont utilisés pour contrôler les circuits électriques à l'aide d'un interrupteur ouvert ou fermé en fonction d'une entrée électrique.

Ces types de relais sont principalement conçus pour exécuter des fonctions similaires en utilisant une commande de circuit électronique comme un relais électromécanique en utilisant des éléments ou des pièces mobiles. Un relais statique dépend principalement de la conception de microprocesseurs, de circuits analogiques à semi-conducteurs ou de circuits logiques numériques.

Schéma fonctionnel du relais statique

Le schéma fonctionnel du relais statique est illustré ci-dessous. Les composants de relais statiques dans ce schéma fonctionnel comprennent principalement un redresseur, un amplificateur, une unité o/p et un circuit de mesure de relais. Ici, le circuit de mesure du relais comprend les détecteurs de niveau, la porte logique et les comparateurs comme l'amplitude et la phase.

Dans le schéma fonctionnel ci-dessus, la ligne de transmission est simplement connectée au transformateur de courant (CT) ou transformateur de potentiel (PT) de sorte que la ligne de transmission fournisse l'entrée au CT/PT.

La sortie du transformateur de courant est fourni en entrée au redresseur qui redresse le signal alternatif d'entrée en signal continu. Ce signal continu est transmis à l'unité de mesure d'un relais.

Le relais de l'unité de mesure effectue l'action la plus importante nécessaire dans le système de relais statique en détectant le niveau du signal d'entrée dans les détecteurs de niveau et en évaluant l'amplitude et la phase du signal dans les comparateurs pour effectuer les opérations de la porte logique.

Dans ce relais, deux types de comparateurs sont utilisés, des comparateurs d'amplitude et de phase. La fonction principale du comparateur d'amplitude est de comparer l'amplitude du signal d'entrée tandis que le comparateur de phase est utilisé pour comparer la variation de phase de la quantité d'entrée.

L'unité de mesure du relais o/p est donnée à l'amplificateur afin qu'il amplifie l'amplitude du signal et le transmette à l'appareil o/p. Donc ce dispositif va renforcer la bobine de déclenchement pour qu'elle déclenche le CB (disjoncteur).

Pour le fonctionnement de l'amplificateur, l'unité de mesure du relais et de l'appareil o/p nécessite une alimentation CC supplémentaire. C'est donc le principal inconvénient de ce relais statique.

Principe de fonctionnement du relais statique

Le fonctionnement du relais statique est, tout d'abord, que le transformateur de courant/transformateur de potentiel reçoit le signal de tension/courant d'entrée de la ligne de transmission et le transmet au redresseur. Après cela, ce redresseur transforme le signal AC en DC et celui-ci est transmis à l'unité de mesure du relais.

Maintenant, cette unité de mesure identifie le niveau du signal d'entrée après avoir comparé l'amplitude et la phase du signal avec le comparateur disponible dans l'unité de mesure. Ce comparateur compare le signal i/p pour s'assurer que le signal est défectueux ou non. Après cela, cet amplificateur amplifie l'amplitude du signal et le transmet au dispositif o/p pour activer la bobine de déclenchement afin de déclencher le disjoncteur.

Types de relais statiques

Il existe différents types de relais statiques disponibles qui sont décrits ci-dessous.

• Relais électroniques.
• Relais de transducteur.
• Relais à transistors.
• Relais pont redresseur.
• Relais à effet Gauss.

Relais électronique

Un relais électronique est un type d'interrupteur électronique utilisé pour faire fonctionner les contacts du circuit en ouvrant et en fermant sans aucune action mécanique. Ainsi, dans ce type de relais, la méthode de relais du pilote de porteuse de courant est utilisée pour protéger la ligne de transmission. Dans ce type de relais, les vannes électroniques sont principalement utilisées comme unités de mesure.

Transducteur Relais

Le relais de transducteur est également connu sous le nom de relais d'amplificateur magnétique qui est très simple mécaniquement et même si certains d'entre eux peuvent être électriquement peu compliqués, cela ne change pas leur fiabilité. Comme leur fonctionnement dépend principalement de composants fixes dont les caractéristiques sont simplement prédéterminées et vérifiées. Ainsi, ils sont très faciles à concevoir et à tester par rapport aux relais électromécaniques. La maintenance de ces relais est pratiquement négligeable.

Relais à transistors

Un relais à transistor est le relais statique le plus généralement utilisé où le transistor de ce relais fonctionne comme une triode pour surmonter les limitations causées par les vannes électroniques. Dans ce relais, un transistor est utilisé comme dispositif d'amplification et dispositif de commutation, ce qui le rend apte à atteindre n'importe quelle caractéristique fonctionnelle. Généralement, les circuits à transistors ne peuvent pas exécuter uniquement les fonctions de relais nécessaires, mais offrent également la flexibilité requise pour répondre aux différentes exigences de relais.

Relais de pont redresseur

Les relais de pont redresseur sont très célèbres en raison du développement des diodes à semi-conducteurs. Ce type de relais comprend un relais de fer mobile polarisé et une bobine mobile ainsi que deux ponts redresseurs. Les plus courants sont les comparateurs à relais basés sur des ponts redresseurs, qui peuvent être agencés en comparateurs d'amplitude ou de phase.

Relais à effet Gauss

Certains métaux ainsi que les semi-conducteurs changent de résistivité à des températures inférieures une fois qu'ils sont exposés au champ magnétique dans les relais, connu sous le nom de relais à effet Gauss. Cet effet dépend principalement du rapport entre la profondeur et la largeur et augmente avec l'augmentation de ce rapport. Cet effet est simplement observé dans certains métaux à température ambiante comme le bismuth, l'indium magnéto, l'arséniure d'indium, etc. Ce type de relais est meilleur que le relais à effet Hall en raison d'un circuit et d'une construction plus simples. Mais l'effet gauss dans les relais statiques est limité en raison du coût élevé du cristal. Ainsi, le courant de polarisation n'est pas nécessaire et la sortie est comparativement plus élevée.

Comment connecter un relais statique à un microcontrôleur

L'interfaçage d'un relais à semi-conducteurs ou d'un relais statique avec une carte Arduino de type microcontrôleur est illustré ci-dessous. La principale différence entre les relais normaux et le SSR est ; un relais normal est mécanique alors que SSR n'est pas mécanique. Ce relais statique utilise le mécanisme d'un optocoupleur pour contrôler les charges haute puissance. Semblables aux relais mécaniques, ces relais fournissent simplement une isolation électrique entre deux circuits et un optoisolateur fonctionne comme un interrupteur entre deux circuits.

Les relais statiques présentent certains avantages par rapport aux relais mécaniques, car ils peuvent être activés avec une tension continue très inférieure, telle que 3 V CC. Ces relais contrôlent des charges de forte puissance, sa vitesse de commutation est supérieure à celle des relais mécaniques. Lors de la commutation, il ne génère aucun son car il n'y a pas de composant mécanique dans le relais.

L'intention principale de cette interface est de mesurer la température ambiante et elle allumera/éteindra le courant alternatif en fonction de la température ambiante. Pour cela, un capteur de température DHT22 est utilisé, qui est un capteur d'humidité et de température fondamental et peu coûteux.

Les composants requis pour cet interfaçage comprennent principalement un Crydom SSR, un Arduino, un capteur de température DHT22, etc. Donnez les connexions selon l'interfaçage indiqué ci-dessous.

Ce capteur utilise une thermistance et un capteur d'humidité capacitif pour mesurer la température ambiante. Il fournit un signal de sortie numérique sur la broche de données. Ce capteur présente un inconvénient ; vous ne pouvez obtenir de nouvelles données qu'après toutes les deux secondes. Le capteur de température DHT22 est une mise à niveau du capteur DHT11 mais la plage d'humidité de ce capteur DHT22 est plus précise que celle du dht11.

Dans l'interfaçage ci-dessus, le relais à semi-conducteurs fonctionne directement à partir des broches numériques d'Arduino. Ce relais a besoin de 3 à 32 volts cc pour activer l'autre circuit. Côté sortie, vous pouvez simplement connecter une charge maximale avec 240 volts AC et jusqu'à 40A de courant.

Code Arduino

Téléchargez le code suivant dans la carte Arduino.

#include 'DHT.h'
#define DHTPIN 2 // Connexion broche numérique DHT22 à broche Arduino
// Décommentez le capteur que vous utilisez j'utilise DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#définir DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Initialise le capteur DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Série.begin(9600);
Serial.println('Test DHT22!');
pinMode(7, SORTIE); // Broche d'activation/désactivation du SSR
dht.begin(); // Commencer l'opération du capteur
}
boucle vide() {
retard (2000); //Délai de 2 secondes
// La lecture de la température ou de l'humidité prend environ 250 millisecondes !
// Les lectures du capteur peuvent également être 'anciennes' jusqu'à 2 secondes (c'est un capteur très lent)
// Lire la température en degrés Celsius (valeur par défaut)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print('Température : ');
Serial.print(t); //Imprimer la température sur le moniteur série
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //Température inférieure à 22 *C éteindre AC(Climatiseur)
digitalWrite(7, BAS);
}
if(t>=23){ //Température supérieure à 22 *C allumer AC(Climatiseur)
digitalWrite(7, ÉLEVÉ);
}
}

Dans le code Arduino ci-dessus, la bibliothèque du capteur de température DHT est incluse en premier. Cette bibliothèque est valable en particulier pour différents capteurs de température tels que DHT11, DHT21 et DHT22, nous pouvons donc utiliser ces trois capteurs avec une bibliothèque similaire.

Ici, le courant alternatif est allumé/éteint à la température centigrade. Si la température ambiante est inférieure à 22 degrés centigrades, le relais s'éteindra et si la température ambiante augmente, le relais s'allumera et allumera automatiquement le courant alternatif. Entre chaque lecture, il y a un délai de deux secondes pour s'assurer que le capteur de température a mis à jour la lecture ou non, ce qui n'est pas le même qu'avant la lecture.

Ici, le principal inconvénient est que chaque fois que la température ambiante atteint 30 degrés centigrades, le relais devient chaud. Donc, le dissipateur de chaleur doit être installé avec le relais.

Relais statique Vs relais électromagnétique

La différence entre le relais statique et le relais électromagnétique comprend les éléments suivants.

Avantages et inconvénients

La avantages du relais statique inclure les éléments suivants.

• Ces relais consomment très peu d'énergie.
• Ce relais offre une réponse très rapide, une grande fiabilité, une précision et une longue durée de vie et il est antichoc.
• Il n'inclut aucun problème de stockage thermique
• Ce type de relais amplifie le signal i/p ce qui améliore leur sensibilité.
• Le risque de déclenchement indésirable est moindre.
• Ces relais ont une résistance maximale aux chocs, ils peuvent donc fonctionner facilement dans les régions sujettes aux tremblements de terre.
• Il nécessite moins d'entretien.
• Il a un temps de réponse très rapide.
• Ces types de relais offrent une résistance aux chocs et aux vibrations.
• Il a un temps de réinitialisation très rapide.
• Il fonctionne pendant une période extrêmement longue
• Il consomme très moins d'énergie et s'alimente à partir d'une alimentation CC secondaire

La inconvénients des relais statiques inclure les éléments suivants.

• Les composants utilisés dans ce relais sont extrêmement sensibles aux décharges électrostatiques qui signifient des flux d'électrons inattendus entre les objets chargés. Ainsi, un entretien particulier est nécessaire aux composants afin qu'il n'affecte pas les décharges électrostatiques.
• Ce relais est facilement affecté par les surtensions élevées. Ainsi, des précautions doivent être prises pour éviter les dommages lors des pointes de tension.
• Le fonctionnement du relais dépend principalement des composants utilisés dans le circuit.
• Ce relais a moins de capacité de surcharge.
• Comparé au relais électromagnétique, ce relais est extrêmement coûteux.
• Cette construction de relais est simplement affectée par les interférences environnantes.
• Ceux-ci sont sensibles aux transitoires de tension.
• Les caractéristiques des dispositifs à semi-conducteurs tels que les diodes, les transistors, etc. utilisés dans ces relais changent en fonction de la température et du vieillissement.
• La fiabilité de ces relais dépend principalement d'un certain nombre de petits composants et de leurs connexions.
• Ces relais ont une capacité de surcharge de courte durée inférieure à celle des relais électromécaniques.
• Le fonctionnement de ce relais peut être simplement affecté du fait du vieillissement des composants.
• Cette vitesse de fonctionnement du relais est limitée par l'inertie mécanique du composant.
• Ceux-ci ne sont pas applicables à des fins commerciales.

Applications

La applications du relais statique inclure les éléments suivants.

• Ces relais sont largement utilisés dans les systèmes de protection à très haut débit des lignes de transmission THT-AC avec protection de distance.
• Ils sont également utilisés dans les systèmes de protection contre les défauts à la terre et les surintensités.
• Ceux-ci sont utilisés dans la protection de transmission longue et moyenne.
• Il est utilisé pour protéger les départs parallèles.
• Il donne une sécurité de secours à l'unité.
• Ceux-ci sont utilisés dans les lignes interconnectées et connectées en T.

Ainsi, il s'agit de un aperçu d'un relais statique – travailler avec des applications. Ces relais sont également appelés interrupteurs à semi-conducteurs qui sont utilisés pour contrôler la charge en s'allumant et en s'éteignant une fois que l'alimentation en tension extérieure est fournie aux bornes d'entrée de l'appareil. Ces relais sont des dispositifs à semi-conducteurs qui utilisent les propriétés électriques des semi-conducteurs à semi-conducteurs tels que MOSFET, transistors et TRIAC pour effectuer des opérations de commutation d'entrée et de sortie. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un relais électromagnétique?