Перекрестный переключатель схема: схема подключения, чем отличается от проходного, как подключить из нескольких мест + видео

Содержание

схема подключения, чем отличается от проходного, как подключить из нескольких мест + видео

Очень часто приходится включать и выключать освещение из нескольких точек. Например, в длинных коридорах, на лестницах, подвальных помещениях. Обеспечить независимое включение и выключение осветительных приборов из 2-х удалённых точек можно используя 2 проходных выключателя, а в комбинации с перекрёстным выключателем управлять освещением можно из 3-х и более точек. Главное правильная схема подключения.

Проходные выключатели

Прежде чем понять, для чего применяется перекрёстный выключатель, нужно разобраться, как работает проходной выключатель.

Схема подключения проходных выключателей для независимого управления освещением из двух точек

Нулевой провод подсоединяется непосредственно к осветительному прибору, фазный — через два выключателя, соединённых между собой двухжильным проводом.

Если на выключателях ПВ1 и ПВ2 замкнуты контакты 1 и 3, то цепь замкнута и по лампочке протекает ток.

Чтобы разомкнуть цепь, нужно нажать на клавишу любого переключателя, например, ПВ1, при этом в нём замкнутыми окажутся контакты 1 и 2. Нажав на клавишу выключателя ПВ2, цепь замкнётся. Таким образом, включать и выключать светильник можно независимо из двух удалённых мест.

Для чего применяется перекрёстный выключатель

Если нужно обеспечить управление освещением из трёх точек, 2-х проходных выключателей будет недостаточно. В разрыв двухжильного провода, соединяющего проходные выключатели, следует вставить перекрёстный выключатель, как это показано на схеме.

Схема подключения 2-х проходных и перекрёстного выключателей для управления освещением из 3-х точек

Контакты всех переключателей на схеме замкнуты так, что ток протекает по проводам, показанным красным цветом. Если нажать клавишу на любом из 3-х переключателей, то цепь разомкнётся. Достаточно нажать клавишу на любом другом переключателе, и цепь замкнётся. Ток будет протекать по проводам, показанным голубым цветом.

Если требуется управлять освещением из 4-х точек, нужно воспользоваться следующей схемой:

Для управления из 4-х точек понадобятся 2 проходных и 2 перекрёстных выключателя

Управлять освещением можно с помощью выключателей хлопковых или с датчиками движения. Но у них имеются недостатки:

  • высокая стоимость;
  • выключатели этих типов быстро выходят из строя;
  • хлопковые выключатели могут сработать на посторонние звуки и не сработать на хлопок;
  • выключатели с датчиками движения могут реагировать на движение животных, птиц.

Вам может пригодиться инструкция, в которой описана технология подключения одноклавишного выключателя: https://aqua-rmnt.com/ehlektrosnabzhenie/kak-podklyuchit-vyiklyuchatel-s-odnoy-klavishey.html.

Разновидности переключателей

По своей конструкции перекрёстные выключатели делятся на 2 вида: клавишные и поворотные.

Клавишные

Переключатели такого типа применяются наиболее часто.

Клавишные выключатели, правильнее называть их переключателями, разрывают одну цепь и замыкают другую. Обычные выключатели только размыкают или замыкают одну цепь. Внешне они практически не различаются. Отличить их можно только с тыльной стороны по количеству контактов:

  • у обычного одноклавишного 2 контакта;
  • у проходного -3;
  • у перекрёстного — 4.
Отличия между обычным, проходным и перекрёстным одноклавишными выключателями (фотогалерея)
У одноклавишного проходного выключателя 3 контакта
У обычного одноклавишного выключателя 2 контакта
У одноклавишного перекрестного выключателя 4 контакта

Клавишные переключатели могут иметь 1, 2 или 3 клавиши. Многоклавишные переключатели предназначены для независимо управления несколькими цепями.

Поворотные перекрёстные

Переключатели такого типа устанавливаются реже, чем клавишные. Обычно их применяют в складских и производственных помещениях, для уличного освещения, как украшение интерьера в квартирах. Контактные группы в них замыкаются и размыкаются поворотом рычага.

Внешний вид поворотных переключателей (фотогалерея)

Накладные и встроенные

По способу монтажа переключатели делятся на 2 вида: накладные и встроенные.

Встроенные выключатели монтируются на этапе строительства или ремонта в коробки, установленные в нишах. Провода укладываются в штрабы или крепятся к стенам. Обычно такой способ применяется перед оштукатуриванием стен или облицовкой их гипсокартоном или другими материалами.

Накладные переключатели и подходящие к ним провода крепятся к стене. В этом случае нет надобности штрабить стены и выбивать углубления для коробок. Таким способом их обычно монтируют во время косметического ремонта. Накладные переключатели создают определённые неудобства: на них скапливается пыль, люди во время движения за них цепляются. В некоторых случаях хозяева, наоборот, предпочитают такой тип выключателей для дизайна интерьера.

Характеристики перекрёстных переключателей

На рынке электротехнических изделий имеется богатый выбор выключателей и переключателей отечественных и зарубежных производителей. Отличие в цене у разных производителей существенное, а размеры, технические характеристики сходны.

Основные характеристики
Напряжение 220–230 В
Сила тока 10 А
Материал
корпуса
термопласт
поликарбонат
пластик

Модели с корпусами, защищающими от влаги и пара, стоят дороже.

Обратите внимание на статью с инструкцией по подключению трёхклавишного выключателя: https://aqua-rmnt.com/ehlektrosnabzhenie/kak-podklyuchit-trehklavishnyiy-vyiklyuchatel.html.

Монтаж проходных и перекрёстных переключателей

Оптимальный вариант разработки электрической схемы и её монтажа — на этапе строительства дома или при проведении его капитального ремонта. Нужно учесть все помещения, в которых может понадобиться независимое включение и отключение освещения из 3-х удалённых точек. Это длинные коридоры, подвальные помещения с несколькими входами и выходами, лестничные марши. Следует учесть и дворовые постройки, уличное освещение.

Тем, кто собирается монтировать освещение самостоятельно, но не имеет навыков, специалисты советуют сначала собрать временную схему освещения, соединив 2 проходных выключателя короткими проводами и подключить лампочку. Следует запомнить, к каким контактам были подсоединены провода. Убедившись, что цепь собрана правильно, выключатели нужно отсоединить.

Последовательность действий

Монтаж освещения выполняется в следующем порядке:

  1. Уложить и закрепить двухжильный провод для соединения проходных выключателей.
  2. В месте установки перекрёстного выключателя оставить небольшую петлю, но провод не перерезать.
  3. Установить переключатели на своё постоянное место.
  4. Подключить к проходным выключателям концы двухжильного, нулевого или фазного проводов.

    Подключение проводов

  5. Убедиться, что освещением можно независимо управлять из 2-х точек.
  6. Отключить цепь от питающей сети.
  7. В месте установки перекрёстного выключателя двухжильный кабель перерезать и в разрыв установить перекрёстный выключатель.

    Подключение в разрыв двухжильного кабеля

  8. Подключить цепь к питающей сети.
  9. Убедиться, что освещением можно независимо управлять из 3-х точек.

Как узнать, выключены ли светильники, если внезапно отключилось электропитание?

При монтаже желательно установить все переключатели так, чтобы в выключенном состоянии их клавиши находились в одинаковых положениях, например «вверх».

Для внутренних работ подойдёт любой двухжильный изолированный провод, сечение которого соответствует предполагаемой нагрузке. Для уличного освещения применяется провод в двойной изоляции.

Практика показала, что управление освещением в длинных коридорах, на лестничных маршах, в подвальных помещениях дешевле и практичнее сделать с применением проходных и перекрёстных выключателей.

Хотите, чтобы свет включался по хлопку? Тогда читайте нашу статью, где описана технология подключения такой системы: https://aqua-rmnt.com/ehlektrosnabzhenie/vyiklyuchatel-sveta-po-hlopku.html.

Видео: как подключить проходной выключатель

Более подробно все этапы сборки временной цепи с 2-мя проходными выключателями можно посмотреть в этом ролике.

Видео: как подключить перекрёстный выключатель

Обратите внимание: в видеоролике перекрёстный выключатель называют «промежуточный».

Продуманная и грамотно выполненная схема управления освещением с использованием проходных и перекрёстных выключателей сделает условия жизни в доме комфортнее, избавит от многих проблем. Экономить на качестве не стоит, но описанная схема управления освещением из нескольких независимых точек обойдётся намного дешевле, чем с использованием хлопковых выключателей или выключателей с датчиками движения. При этом она надёжнее и долговечнее.

Образование высшее, педагогическое (физмат) и техническое (менеджер информационных систем), женат, двое взрослых детей Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Схема подключения перекрестного переключателя – RozetkaOnline.COM

Перекрестный или промежуточный переключатель применяется в системах, где управление освещением осуществляется из трех, четырех и более мест. При этом, обязательно два переключателя в системе – проходные (схему подключения которых мы уже подробно рассматривали в статье “Схема подключения проходного выключателя (переключателя)“), а вот все остальные это перекрестные. Именно они обеспечивают возможность практической реализации таких схем, когда управлять одной люстрой можно из трех, четырех, пяти и даже из ста различных мест.

 

 

Довольно часто, приходя в магазин электрооборудования с желанием купить переключатели часть из которых проходные, а часть перекрестные и не получив квалифицированной помощи, наши читатели сталкиваются с проблемой, как отличить между собой перекрестный переключатель и проходной?

Действительно, внешне они идентичны, более того, точно так же выглядит обычный одноклавишный выключатель, поэтому ошибиться очень легко.

Основная отличительная особенность перекрестного переключателя, на которую и нужно обращать внимание при покупке, связана со схемой его подключения – это количество подсоединяемых проводов и соответственно клемм для них на механизме.

 

Запомните, для работы одноклавишного перекрестного переключателя требуется ЧЕТЫРЕ провода, для проходного переключателя – ТРИ, а обычного выключателя ДВА. В случае с двухклавишными устройствами (и да, двухклавишные перекрестные переключатели так же встречаются), количество подключаемых проводов соответственно увеличивается вдвое, для каждого случая.

Обычно, на обратной стороне перекрестного переключателя, рядом с клеммами для подключения проводов, нанесены следующие обозначения:

 

В данном случае, в качестве примера, использован перекрестный переключатель ABB Busch-Jaeger серии Basic55. Как видите, у него четыре пружинных зажима для подключения проводов. Чтобы не ошибиться при их коммутации, давайте рассмотрим схему подключения перекрестного переключателя.

 

На схеме указаны также два проходных переключателя, без них тяжело разобраться в принципе работы перекрестного выключателя, так как он используется обычно как минимум третьим в схеме и без двух проходных не применяется.

По большому счету, перекрестный переключатель является связующим компонентом между проходными, поэтому, как видно на схеме, в него приходят две жилы с первого проходного выключателя и выходят две на второй.

Теперь, я думаю, вам становятся понятны обозначения, нанесенные на его тыльной стороне, рассмотренные в начале статьи. Две стрелки, направленные внутрь промежуточного выключателя (две верхние) показывают клеммы для пары проводников идущие с первого проходного переключателя

 

а к клеммам со стрелками, указывающими наружу, подключаются провода, идущие на второй, конечный проходной переключатель. 

Соответственно подключение проводов к перекрестному переключателю необходимо выполнять именно в этом порядке – две жилы, идущие от одного проходного переключателя в схеме в одну пару клемм, а две другие жилы, идущие ко второму проходному переключателю в схеме, ко второй паре клемм.

 

 

Таким образом, промежуточный переключатель имеет два основных режима работы.

Первый: Когда сигнал, идущий между проходными переключателями не изменяется. Можно считать, что провода неразрывны, это равносильно схеме просто из двух проходных переключателей. Условно это выглядит так:

Второй: Когда сигнал перенаправляется, провода, идущие к конечному проходному переключателю, меняются местами между собой, иными словами перекрещиваются с проводниками приходящими от первого проходного переключателя. Условно это выглядит так:

Эти изображения наглядно иллюстрируют схему работы перекрестного выключателя, теперь, я думаю понятно, как он действует и почему он так называется.

 

Подробная пошаговая инструкция по подключению и установке перекрестного переключателя описана ЗДЕСЬ.

 

Итак, подведем итоги:

1. Решив сделать у себя дома систему переключателей в которой управление освещением осуществляется из трех и более мест, необходимо включать в схему перекрестные переключатели, располагая их между двумя проходными.

 

2. Для правильной работы к промежуточному переключателю должны быть проложены по две жилы от каждого из проходных переключателей, в общей сложности четыре провода.

Если в системе два перекрёстных выключателя (а это соответственно четыре места управления светом), то они соединяются по тому же принципу, последовательно: от первого проходного выключателя две жилы к первому перекрестному, дальше две жилы ко второму перекрестному, а уж от него две к конечному проходному.

Подробнее схема управления светом, состоящая из четырех переключателей представлена на изображении ниже.

 

3. Подключение проводов к перекрестному переключателю осуществляется в следующем порядке: две жилы от первого проходного переключателя в первую пару клемм, а два провода, по схеме выходящих дальше (неважно на следующий перекрестный переключатель или на последний проходной), подключается ко второй паре клемм.

4. Чтобы при покупке отличить перекрестный переключатель от проходного, необходимо смотреть на схему подключения указанную обычно с тыльной стороны, а также на количество подключаемых к устройству проводов и клемм для них, у перекрестного выключателя их ЧЕТЫРЕ, а у проходного ТРИ.

Это основная информация, которую необходимо знать, чтобы правильно подсоединить перекрестный переключатель, схема подключения которого, оказывается не такая уж и сложная, если разобраться в принципе его работы.

Если же, у вас все равно остались вопросы, по схеме подключения перекрестного переключателя, обязательно оставляете их в комментариях к статье, постараемся помочь!

Практика подключения перекрёстного 2х клавишного выключателя

2 вида выключателей, используемых для включения света из нескольких мест. Практика подключения перекрестного двухклавишного выключателя. ТОП 5 ошибок монтажа. ТОП 5 производителей и ТОП 5 вопросов читателей.

Для включения света используется выключатель. Но у него есть недостаток — включение производится только из одного места. Для решения этой проблемы используются проходные и перекрёстные выключатели.

Они устанавливаются по отдельности или вместе с обычными выключателями и розетками. Кроме традиционной формы, нажимных с клавишей, есть производители, выпускающие устройства, включение которых производится поворотом ручки.

Схема подключения выключателя в квартире

ТЕСТ:

Тест из 4 вопросов на знание схем и приборов для управления светом из нескольких мест

Пройдите тест на знание систем включения света из нескольких мест.

  1. Из скольких мест можно включать свет?

а)из двух

б)из любого количества при использовании переключателей разной конструкции

  1. Можно ли использовать промежуточные переключатели вместо проходных?

а)да, при установке соответствующих перемычек

б)нет

  1. Какие провода используются для подключения?

а)любые, соответствующего сечения, но кабель с жилами в разноцветной изоляции удобнее

б)только специальные

  1. Можно ли устанавливать переключатели для включения света из нескольких мест в одном ряду и закрывать общей декоративной панелью с обычными розетками и выключателями?

а)нет

б)да, если использовать аппаратуру одного производителя и одной серии.

Результаты теста:

  • б,а,а,б — вы знаете достаточно для самостоятельного проектирования и монтажа;
  • а,б,б,а — ваших знаний недостаточно для самостоятельной работы;
  • остальные результаты — знания у вас есть, но их необходимо улучшить чтением статей и просмотром роликов в интернете.

Работа схемы с 3 видами вык-лей – обычным,  проходным и перекрёстным

Перекрёстный выключатель используется в системах управления светом из 3 и более мест. Называется прибор так потому, что при переключении он меняет местами подключение подходящих проводов к отходящим – крест накрест.

Посмотрите на рисунке на схему управления светом при помощи проходных и перекрёстных переключателей. В обычном приборе для управления светом из одного места есть два контакта. Их замыкание и размыкание включает и выключает светильник. Поэтому у клавиши управления есть обозначенные положения «включено» и «отключено» буквами или значками, а к устройству подходит два провода — один фазный, от сети и второй от лампы.

Система для управления светом из нескольких мест устроена иначе. В устройстве есть три контакта — 2 неподвижных, к которым подключаются отходящие провода, соединяющие переключатели и 1 подвижный. К нему подсоединяется провод, идущий к фазе или светильнику. Включённое положение схемы то, при котором оба прибора подключены к одному проводу, поэтому на клавишах отсутствует положение «включено».

Схема управления освещения с трех мест

Схема подключения двухклавишных устройств состоит их двух параллельных схем, по одной для каждой лампы. Они соединяются только на подключении подходящего провода на первом проходном выключателе.

Схема подключения двухклавишный выключателей

Что значит перекрёстный переключатель одноклавишный — 3 отличия принципа работы от проходного

Для управления лампами из трёх и более мест в схеме кроме двух проходных используются перекрёстные переключатели.

Принцип работы и конструкция перекрёстного выключателя аналогичны проходному. Но есть ряд отличий:

  • приходит два провода вместо одного;
  • внутри четыре неподвижных контакта и два подвижных, а не два и один, как в проходных;
  • оба приходящих провода всё время подключены к отходящим, в отличие от проходного, в котором отходящие провода подключены поочерёдно.

При нажатии клавиши или повороте ручки это устройство меняет местами подключение проводов. В результате второй проходной аппарат подключается к проводу, находящемуся под напряжением или к неподключённому, что приводит к включению или отключению света.

Обозначение на схемах выключателей

Для чего нужен перекрестный вык-ль вместе с 2 проходными

Обычные приборы включают светильники только из одного места, а система из двух проходных — из двух, например, в двух концах длинного коридора. Иногда этого недостаточно и необходимо включать свет на каждом этаже лестницы многоэтажного дома или разных концах комнаты.

Для этого устанавливается система, в которой в двух местах устанавливаются проходные аппараты, а в остальных – с двумя перекидными контактами.

При отсутствии такого устройства его можно сделать из двухклавишного проходного прибора.

Переходной выключатель в двух местах

Схема подключения перек-го вык-ля на 1, 2 и 3 клавиши

Схема подключения таких устройств сложнее, чем обычных, поэтому для безошибочной сборки следует нарисовать схему.

Схема управления из двух мест

Схема управления светом из трех мест, где 1 — проходной выключатель; 2 — перекрестный выключатель; 3, 5 — подрозетники для проходных выключателей; 4 — подрозетник для перекрестного выключателя; 6 — ответвительная коробка; 7 — к корпусу светильника

Схема управления из трех мест

Обозначение 6 видов перекр-х вык-лей

На схемах каждый вид электроприборов имеет своё обозначение. Устройства, отключающие свет, не исключение. На следующем рисунке изображены символы, которыми на схемах отмечаются разные виды переключателей.

Условные обозначения однополюсных выключателей

Они отличаются также рисунком на наружной клавише.

Перекрестный переключатель — схема подключения на 2 точки

Для управления освещением из двух точек устанавливать устройство с двумя перекидными контактами нет необходимости. Для этого достаточно использовать два проходных прибора. Схема подключения составляется так, чтобы к подвижному контакту одного из них подключался фазный провод, к другому лампа, а неподвижные контакты соединялись попарно двумя проводами.

Как соединить перекрёстный вык-ль с одноклавишными проходными — схема подключения перек-го вык-ля с 3х мест

Для управления светом из трёх и более мест необходимы промежуточные переключатели. В начале и конце цепи устанавливаются проходные устройства, а в остальных местах — промежуточные. Число их на 2 меньше количества точек включения. Вставляются такие приборы в разрыв двух проводов, соединяющих проходные переключатели.

Перекрестный двухклавишный выключатель

Схема подключения 2-х клавишного перек-го вык-ля

Перекрёстный 2х клавишный прибор отличается тем, что в нём две клавиши и две группы контактов. Фактически, это два переключателя в одном корпусе.

Если в обычных двухклавишных аппаратах подвижные контакты соединены встроенной перемычкой, к которой подключается фазный провод, то в промежуточных и проходных они не связаны между собой. Это отображается на схеме, на которой изображены две независимые параллельные линии. Единственное место, в котором они соединены — это перемычка на подвижных контактах первого аппарата.

Схема 2 контактов перекрёстных вык-лей

При управлении освещением с нескольких мест переключатели соединяются двумя проводами. Свет горит только тогда, когда все переключатели включают в цепь один и тот же провод. Основная задача устройства с двумя перекидными контактами — менять местами подключение проводов. Для этого внутри прибора установлены соответствующие перемычки.

Схема 2 контактов перекрёстных выключателей

Сделать своими руками 2 вида вык-лей – перек-ый и проходной

Не всегда есть возможность приобрести промежуточный переключатель необходимого дизайна. В этом случае его можно сделать самостоятельно.

Как сделать из 2-х клавишного проходного — перекрестный

Для того чтобы переделать двухклавишный проходной переключатель в промежуточный, в нём необходимо установить перемычки на клеммах, подключённых к неподвижным контактам разных половин устройства, причём устанавливать их необходимо крест накрест — правый к левому, а левый к правому.

Недостаток такой переделки в том, что обе клавиши необходимо включать одновременно. В некоторых моделях клавиши можно соединить между собой или установить одинарную, снятую с одноклавишного переключателя. В этом случае оставшийся аппарат придётся выбросить.

Переделка 2-х клавишного обычного вык-ля в проходной

При необходимости можно также своими руками переделать  обычный двухклавишный электровыключатель некоторых моделей в проходной. Для этого его необходимо разобрать и развернуть контактную группу на 180 градусов. Затем вместо двух клавиш закрыть устройство клавишей, снятой с одноклавишного устройства.

Переделка 2-х клавишного обычного выключателя в проходной

Как подключить перек-ый перек-ль – 2 способа прокладки проводов

После составления схемы её необходимо смонтировать и подключить.

2 способа разводки проводов для проходных и перек-ых вык-лей

Прокладка проводов производится в штробах или в кабельных каналах, так же, как и обычная проводка.

Схема подключения к перекрестному переключателю

К проходным переключателям подводится 3 провода, а к перекрёстным — 4. К двухклавишным прокладывается 5 к первому проходному, 8 к промежуточным и 6 ко второму проходному. Для удобства подключения желательно использовать разноцветные провода, например кабель ШВВП или ПВС. К двухклавишным переключателям придётся прокладывать два кабеля, которые желательно пометить.

Если были использованы провода одного цвета, то после прокладки их необходимо прозвонить тестером, а на концы надеть бирки с номерами. Их можно приобрести готовые или изготовить из кусочков трубки ПВХ длиной 1-2см, а номера написать маркером.

2 способа разводки проводов

Как подключить двухклавишный проходной выключатель

Подключение 2-х видов вык-лей

Подключение 2 видов выключателей

При подключении важно сделать это согласно схеме. При ошибках в монтаже система будет работать неправильно — не включаться, не отключаться или будут работать только некоторые переключатели.

На следующей картинке изображено подключение переключателя с двумя контактами одноклавишного.

Подключение переключателя с двумя контактами одноклавишного

На этом подключение проходного переключателя.

Подключение проходного переключателя

Важно! Высокое напряжение опасно для жизни. Поэтому все работы необходимо производить при отключенном вводном автомате.

Ещё важно знать 2 нюанса о проходных и перекрёстных перек-лях

Есть нюансы, которые необходимо учесть при выборе и монтаже таких устройств:

  • даже при выключенном свете на всех приборах присутствует высокое напряжение;
  • при установке у таких устройств нет разницы между верхом и низом (в обычных устройствах положение включения — клавиша нажата вверх).

Как избежать 5 ошибок при монтаже

Есть ошибки, которые совершают неопытные электромонтёры при прокладке и подключении проводов:

  • К первому переключателю подключается нулевой провод. Перед подключением следует тестером найти фазный провод.
  • Вместо проходного устанавливается промежуточный переключатель с двумя перекидными контактами и перемычками. Это допустимый вариант, но такие устройства дороже.
  • Использование вместо специальных обычных выключателей. Такая схема работать не будет. Необходимо взять нужные устройства.
  • Неправильное подключение проводов. Перед началом работ нарисовать схему подключения и пометить провода.
  • Зачистить концы проводов недостаточной длины. Такие концы плохо держатся и выпадают из клеммы. Их следует зачищать на длину 8мм.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

Есть вопросы, которые задают люди при выборе таких систем:

  • Сколько проводов необходимо подводить переключателям? К обычным выключателям 2, к проходным по 3, к перекрёстным по 4. При управлении двумя светильниками (двухклавишным выключателям) к обычным 3, проходным 5 к первому и 6 к последнему, по 8 к промежуточным.
  • Со скольких мест возможно управление? При использовании устройств обоих типов — с любого количества.
  • Какие лампы можно подключать к переключателям? Любые домашние светильники,  бытовые вентиляторы и, через промежуточный пускатель, системы электроотопления.
  • Какими проводами производится подключение? Любыми соответствующего сечения, но предпочтительнее, для удобства монтажа, типа ШВВП с соответствующим числом жил.
  • На какое напряжение рассчитаны такие приборы? На любое, до 220В.

Топ 5 производителей

Выключатель NESSEN

Аппаратура производства любой фирмы отличается ценой, качеством и ассортиментом. Но есть производители, продукция которых особенно популярна:

  • Перекрёстные выключатели турецкой фирмы Вико. Подключение этих устройств похоже на подключение аппаратов других заводов. Продукция этой фирмы отличается качеством и доступной ценой. Все детали изготавливаются из качественных материалов и проходят контроль на всех этапах производства.
  • Немецкая компания Gira. Продукция отличается высоким качеством и широким ассортиментом.
  • Перекрёстные выключатели французской компании Schneider Electric («Шнейдер Электрик»). Схема перекрёстного выключателя Шнайдер похожа на схемы аппаратуры других фирм.
  • Перекрёстные выключатели шведско-швейцарской компании ABB (Asea Brown Boveri Ltd). Компания выпускает оборудование для электротехники и энергетического машиностроения. Схема подключения перекрёстного выключателя ABB не отличается от схем подключения аппаратуры других фирм.
  • Переключатели французской фирмы Legrand отличаются широким ассортиментом и надёжностью. Можно отметить двухклавишный (двойной) выключатель перекрёстный Легранд Валена и Легранд Этика. Подключение и схема двойного перекрёстного выключателя Легранд (Legrand) аналогичны подключению и схеме устройств других производителей.

На следующем рисунке изображена сборка Legrand Valena — выключателя двухклавишного перекрёстного.

Сборка Legrand Valena

Информация! Аппаратура производства любой фирмы устанавливается и подключается похожим образом.

Перекрестный выключатель — все модели, каталог, цены, наличие, доставка по РФ

Современные осветительные системы в помещениях порой приобретают весьма обширный масштаб. Для оптимизации управления освещением часто применяются перекрестные выключатели. Подобные механизмы позволяют управлять одним осветительным элементом или системой из нескольких мест. К примеру, с помощью таких механизмов можно устроить управление освещением длинного коридора или веранды с нескольких точек.

Примечательно, что название «перекрестный выключатель»– термин не совсем профессиональный. Если выражать технической терминологией, то называется перекрестный выключатель сдвоенным двухпозиционным переключателем (схема 7). С конструктивной точки зрения — это два двухпозиционных переключателя в одном корпусе. В большинстве моделей они имеют перекрестную коммутацию клемм.

Возникает закономерный вопрос: чем выключатель отличается от переключателя? Внешний вид у них идентичен, но функционал значительно отличается. Так, одно- или двухклавишный выключатель (в технической терминологии — двухпозиционный ключ) способен только замыкать или размыкать управляемую цепь, а переключатель (проходной или перекрестный), в свою очередь, позволяет коммутировать разные цепи между собой, переключая напряжение с одной на другую.

В бытовых терминах часто возникает путаница. Перекрестный выключатель часто ошибочно зовется проходным. Возникновение подобной путаницы в терминологии вполне объяснимо. Дело в том, что проходной выключатель — это тот же двухпозиционный ключ, только не сдвоенный. Внешне отличить один от другого становится и вовсе невозможно, когда на перекрестный выключатель (сдвоенный двухпозиционный переключатель) устанавливается накладка одной цельной клавиши.

То есть, для обозначения подобного устройства лучше использовать понятия: одно- или двухклавишный перекрестный или промежуточный выключатель, сдвоенный двухпозиционный переключатель. Кроме того, из-за особенностей конструкции перекрестные выключатели не могут использоваться самостоятельно, а только в подключении с переходными.

Конструктивные и монтажные особенности

Основные конструктивные особенности промежуточных выключателей заключаются в количестве клемм. Две из них всегда используются для коммутации выключателей между собой, а третий для подключения фазного провода. Именно эта особенность позволяет управлять одним потребителем из нескольких мест одновременно. Примечательно, что при такой схеме ни у одного из подключенных переключателей нет четкого положения для включенного или выключенного состояния, а при одновременном переключении сеть не замыкается.

Учитывая отсутствие определенного включенного или выключенного положения, имеет смысл обратить на наличие индикации. Встроенный в механизм светодиод показывает, когда управляемая цепь замкнута. Не стоит также путать индикацию с подсветкой. Последняя так же использует встроенный диод, но служит для быстрого нахождения выключателя в темноте.

Различие между конструкциями перекрестных переключателей может состоять и в конфигурации органов управления. Потребители могут купить клавишные, роторные (поворотные) или тубмлерные (рычажковыме) промежуточные выключатели. Механизм первых и последних весьма схож. В них используется кулачковый механизм с фиксацией или без нее. Только в случае с клавишными моделями органом управления выступает клавиша, а переключение тумблерных осуществляется благодаря удлиненному рычагу.

Перекрестные выключатели, подобно прочему электроустановочному оборудованию производятся в исполнении для скрытого и открытого монтажа. Модели для установки в сети, проложенные открытым способом, оснащаются собственным корпусом, а для скрытых сетей — суппортом для установки в стандартные монтажные коробки.

Таким образом, перекрестный выключатель благодаря своим конструктивным особенностям позволяет повышать гибкость управления системами управления. В сложных системах, где необходимо управление одним источником света из двух и более мест — это незаменимое электроустановочное оборудование.

виды, функции, принцип работы и установка

Иногда появляется необходимость в управлении светом из разных мест одного и того же помещения. Такая потребность особенно актуальна в длинных коридорах, на лестничных площадках, в подвалах, в больших по площади комнатах.

Чтобы иметь возможность независимого включения и отключения приборов освещения из нескольких точек, понадобятся проходные и перекрестные переключатели. Пара проходных устройств обеспечат возможность управления двумя удаленными точками, а перекрестный выключатель позволит включать и выключать свет с трех и более мест.

Принцип функционирования

Ниже представлена схема подключения промежуточных выключателей, обеспечивающая независимое включение и выключение света из двух разных мест.

Ноль соединяют напрямую с прибором освещения, фазу подсоединяют через пару выключателей, объединенных двухжильным проводником. При двух выключателях ПВ1 и ПВ2 замыкаются первый и третий контакты, в результате цепь оказывается замкнутой, а в лампу поступает электричество.

Для размыкания цепочки следует нажать на кнопку любого выключателя, к примеру, ПВ1. В результате замкнутся первый и второй контакты. При нажатии на кнопку переключателя ПВ2 происходит то же самое. Таким образом, получаем систему освещения, независимо управляемую из разных точек.

Функции перекрестного переключателя

Для создания множества точек контроля возможностей проходных переключателей недостаточно. Понадобится включить в схему подключения перекрестный выключатель. Переключатель включают в разрыв двухжильного проводника — между проходными устройствами.

Схема подключения двух проходных переключателей и одного перекрестного изображена на рисунке ниже.

Все контакты находятся в замкнутом состоянии. Ток течет по проводникам (указаны красным цветом). При нажатии на кнопку любого из трех выключателей происходит размыкание цепочки. Нажатие на клавишу другого устройства приводит к замыканию цепи и протеканию электричества по голубым проводам.

Для четырех точек управления используется схема, показанная на рисунке ниже. В схеме задействованы два проходных и два перекрестных переключателя.

 

Для управления светом подходят не только клавиши, но и датчики движения или хлопков. Однако подобные устройства при всем их удобстве не лишены недостатков:

  • высокие цены;
  • не слишком высокая надежность;
  • ложные срабатывания.

Разновидности выключателей

Существует два типа перекрестных переключателей: клавишные и поворотные.

Клавишные

Устройства этого типа наиболее распространены. Выключатели разрывают одну цепочку и замыкают другую. Стандартные приборы работают только с одной цепью.

Внешне разные типы выключателей отличаются такими признаками:

  • выключатель одноклавишный перекрестный имеет 2 контакта;
  • проходной — 3 контакта;
  • перекрестный — 4 контакта.

Устройства оснащаются одной, двумя или тремя клавишами. Трехклавишные и двухклавишные перекрестные выключатели используются для независимого управления несколькими цепочками.

Поворотные перекрестные

Выключатели этой разновидности не столь широко распространены. Их используют для управления светом в производственных и складских зданиях, для организации уличного освещения. Реже поворотные перекрестные устройства применяют в жилых помещениях. Замыкание и размыкание контактов осуществляют посредством передвижения рычага.

Накладные и встроенные

По способу установки выключатели принято разделять на два типа — встроенные и накладные. Встроенные модели устанавливают еще на этапе возведения здания или в процессе замены деталей коробки. Проводники прокладывают в стеновых каналах или закрепляют на стенах. После этого провода покрывают слоем штукатурки или другого отделочного материала.

Накладные устройства фиксируют на стене. В специальных каналах в этом случае нет необходимости. Накладные выключатели не слишком удобны, так как подвержены загрязнению. Однако накладные модели хорошо вписываются в современные интерьеры.

Характеристики перекрестных устройств

В продаже представлен широкий ассортимент электротехнических приборов для управления светом — как российских, так и зарубежных компаний. Различия между переключателями разных производителей в основном состоят в ценовой политике.

В качестве примера приведем технические данные двойного перекрестного выключателя:

  1. Напряжение — 220 Вольт.
  2. Сила тока — 10 Ампер.
  3. Конструкционные материалы — поликарбонат, пластмасса, термопласт.
  4. Класс защиты отличается в зависимости от модели. Некоторые устройства комплектуются высоким уровнем защиты от влажности.

Инструкция по установке

Монтажные работы осуществляются в такой последовательности:

  1. Прокладываем и фиксируем двухжильный провод для подключения проходных переключателей.
  2. На участке монтажа крестового выключателя оставляем маленькую петлю, однако провод не отрезаем.
  3. Монтируем выключатели на желаемые места.
  4. Подводим к проходным устройствам концовки проводников — двухжильный, ноль или фазу.
  5. Тестируем сеть на возможность управления из двух точек.
  6. Отключаем подачу электропитания в сеть.
  7. На участке монтажа перекрестного устройства отрезам двухжильный кабель. В разрыв ставим перекрестный переключатель.
  8. Подаем электропитание.
  9. Проверяем сеть на работоспособность с тремя точками управления.

Для установленного внутри помещения перекрестного проходного выключателя подходит любой заизолированный двухжильный кабель с соответствующим нагрузке сечением. Для освещения улиц используют проводники с двойной изоляцией.

Перекрестный выключатель: виды, функции, принцип работы и установка

Как подключить промежуточный (перекрестный, крестовой) переключатель.

Если у вас возникает задача управления светом более чем с двух мест, вам необходим промежуточный переключатель. Он подключается между двумя переключателями (проходными выключателями). Если поставить один промежуточный переключатель, между двумя переключателями, то можно управлять светом (включать и выключать) с трех мест. Если поставить два промежуточных переключателя, между двумя переключателями, можно управлять светом с четырех мест, и т. д. Работает промежуточный переключатель по тому же алгоритму, что и простой переключатель. У него нет однозначного положения включено и выключено. Положение включено и выключено, зависит от положения соседних переключателей.

Внизу на рисунке схема подключения.

Несколько примеров подключения переключателей различных производителей.


Cхема подключения переключателей Legrand Valena:

LEGRAND 774407, VALENA ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ, БЕЛЫЙ

LEGRAND 774307, VALENA ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ, СЛОНОВАЯ КОСТЬ

LEGRAND 770107, VALENA ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ, АЛЮМИНИЙ

Cхема подключения переключателей Legrand Celiane:

LEGRAND 067005 CELIANE, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Схема подключения промежуточного переключателя Gira:

Gira 010700, Вставка промежуточного (перекрестного) переключателя

Схема подключения промежуточного переключателя Jung:

Jung 507U Переключатель перекрестный

Jung EP407U ECO profi, Механизм промежуточного переключателя

Схема подключения промежуточного (перекрестного переключателя) Bticino

Схема подключения в которой лампочки подсветки работают в режиме подсветки в темноте.

Схема подключения в которой лампочки подсветки работают в режиме индикации (индикации включения нагрузки).

Как подключить переключатели промежуточные (перекрестные) ABB Zenit:

ABB N2110 AN, Переключатель проходной, 1 модуль, антрацит

ABB N2210 AN, Переключатель проходной, 2 модуля, антрацит

ABB N2110 BL, Переключатель проходной, 1 модуль, белый

ABB N2210 BL, Переключатель проходной, 2 модуля, белый

ABB N2110 PL, Переключатель проходной, 1 модуль, серебристый

ABB N2210 PL, Переключатель проходной, 2 модуля, серебристый

ABB N2110 CV, Переключатель проходной, 1 модуль, шампань

ABB N2210 CV, Переключатель проходной, 2 модуля, шампань

Как подключить переключатели промежуточные (перекрестные) ABB Basic55:

ABB 2006/7 UC-96-507 Перключатель промежуточный, Chalet-белый

ABB 1012-0-2182 Переключатель промежуточный, Chateau-черный

ABB 2006/7 UC-94-507 Переключатель промежуточный, белый

ABB 1012-0-2152 Переключатель промежуточный, слоновая кость

Как подключить (схема подключения) проходной (перекрестный) переключатель Anam:

Anam Zunis Переключатель перекрестный бежевый

Anam Zunis Переключатель перекрестный белый

Как подключить (схема подключения) проходной (перекрестный) переключатель Efapel:

Efapel 21051, Механизм одноклавишного проходного выключателя с трех мест (перекрестный переключатель)

Efapel 21052, Механизм одноклавишного проходного выключателя с трех мест (перекрестный переключатель) с подсветкой

Чем отличаются выключатели проходной, обычный и перекрестный

   Помнится, еще за времена Союза выбора выключателей практически не было. Хотя, конечно, к их качеству никаких претензий нельзя выдвинуть. На сегодняшний день дело состоит совершенно по-другому ассортимент просто колоссальный. При этом, как по дизайну, по фирмам-производителям, так и по функциональности. Именно о функциональности пойдет речь в данной статье. В общем, в случаи, если Вам необходимо купить выключатели для квартиры, дома или же офиса, для правильного выбора необходимо немного разобраться с их возможностями. Говоря глобально, все выключатели можно поделить на три вида, а именно:

  • обычные,
  • проходные,
  • перекрестные или же по-другому сказано промежуточные.

На первый взгляд отличить их просто невозможно, однако функциональность данных выключателей сильно разнится.

Обычные выключатели

   С обычными выключателями знаком каждый из нас. И ни для кого не является секретом, что они бывают, как одно- и двух-, так и трехклавишные. Конечно, встречаются и обычные выключатели, у которых количество клавиш больше, но это, как исключение, чем правило. Что же прячется за количеством клавиш? А дело все в том, что каждая отдельная клавиша служит выключателем для одной электрической точки. К примеру, у Вас в квартире висит одна люстра с тремя и больше лампочками, и Вы желаете, что бы была возможность их включать посекционно. Именно в таком случаи необходимо купить обычный выключатель с таким количеством клавиш, на сколько Вы желаете разбить секций освещения. Так же можно предложить такой пример: освещение в частном доме, когданеобходимо сделать с одной точки возможность включать свет в коридоре, на улице, и в гараже. В таком случаи также подойдет обычный треклавишный выключатель. В принципе, на сегодняшний день, в продаже есть специальный рамки, благодаря котором Вы без труда сможете объединить практически любой количество одноклавишных выключателе. Но в таком случаи для каждого выключателя необходимо монтировать электрическую коробку. А это, согласитесь, совсем не удобно.

   Что касается управления обычными выключателями, так оно совершается от одной точки включения или выключения источника света. Как видно на схеме, то обычный выключатель служит простым замыкаемым фазы или наоборот просто разрывает ее. Данный вариант самый простой и распространенный.

Проходные переключатели

   Следующим тип по функциональности идет проходной выключатель. По сути, если правильно его называть так он не выключатель, а скорее всего переключатель. Так, как он не только служит как выключатель света, но и еще можете переключать его. Купить проходной выключатель необходимо в том случаи, если Вам необходимо иметь управление над двумя точками. Например, у Вас в помещении длиный коридор, и в двух его концах Вы желаете управлять светом одной люстры. Также, проходной выключатель, на сегодняшний день, стали ставить в спальнях при входе и возле кровати. Это делают для комфорта, что бы была возможность при входе, например, включать свет в спальне, а уже лежа на кровати его выключать. Согласитесь довольно удобно. Что касается классификации, то проходные выключатели имеют такую же как и у обычных одно-, двух-, треклавишные. Внизу Вы можете ознакомиться со схемой подключения проходных выключателей.

Перекрестные переключатели

   Последним видом переключателя является перекрестный или как его еще называют промежуточный. Данные выключатели смогут дать возможность управлять светом из трех и больше точек. К примеру, возьмем ту же спальню, но возле кровати сделаем ни один выключатель, а два по обеим сторонам. Таким образом, мы делаем управление одной точкой света тремя выключателями.

Данная возможность осуществляется благодаря конструктивной особенности перекрестных выключателей, а именно наличие 5 клемм подключений, из которых:

  • 2 связываются с первым переключателем,
  • 2 связываются со вторым,
  • а 5-ая дает возможность управлять из трёх мест, так сказать, она является транзитом.

В случаи если необходимо в квартире организовать управление точкой света из четырех мест, тогда в таком случаи необходимо устанавливать два перекрестных выключателя. В низу на схеме Вы можете ознакомиться с работой перекрестного выключателя.

Руководство по твердотельным реле

— Phidgets Support

Введение

«Хоккейная шайба» SSR, названная так из-за ее толстой формы и черного цвета. Они специально разработаны для переключения нагрузок переменного или постоянного тока, но никогда того и другого одновременно.

Твердотельные реле (SSR) включают или выключают питание, подаваемое на другие устройства, аналогично физическому переключателю. Однако вместо того, чтобы переключаться при взаимодействии человека, как физический переключатель, SSR переключаются электронным способом. С помощью SSR вы можете управлять сильноточными устройствами, такими как фонари или бытовыми приборами, с помощью слаботочных сигналов, таких как стандартный сигнал постоянного тока с цифрового выхода.Многие SSR включаются при напряжении 3 В и выше. Это делает их идеальными для использования с выходами на Phidget InterfaceKits или любых других устройствах с цифровым выходом, таких как OUT1100 — Digital Output Phidget. Использование портов VINT Hub в режиме цифрового вывода может не работать, поскольку они могут не обеспечивать достаточной мощности для активации SSR. Если ваш цифровой выход недостаточно мощный, вы можете подключить внешний полевой МОП-транзистор, чтобы переключить более подходящий источник питания для управления SSR. ТТР

выполняют ту же работу, что и механические реле, но имеют следующие преимущества:

  • SSR создают меньше электромагнитных помех, чем механические реле во время работы.В основном это связано с отсутствием явления, называемого контактной дугой, которое присутствует только в механических реле, когда физические контакты реле имеют тенденцию к искрению внутри при переключении. Уменьшение помех также можно объяснить тем фактом, что в SSR не используются электромагниты для переключения.
  • Переключающие контакты механического реле со временем изнашиваются из-за дуги. SSR будет иметь более длительный срок службы, потому что его внутреннее устройство полностью цифровое. При правильном использовании они прослужат миллионы циклов.
  • SSR включаются и выключаются быстрее, чем механические реле (≈1 мс по сравнению с ≈10 мс).
  • ТТР
  • менее восприимчивы к физическим вибрациям, чем механические реле.
  • Поскольку переключатель внутри SSR не является механическим переключателем, он не страдает от дребезга контактов и работает бесшумно.

Однако, по сравнению с механическими реле, твердотельные реле:

  • Дороже.
  • Будет рассеивать больше энергии в виде тепла (1-2% энергии, предназначенной для питания нагрузки).

Как работают SSR

Концептуальная схема внутренней части SSR.

Управляющие входы подключены внутри к светодиоду, который светит через воздушный зазор на световые датчики. Датчик освещенности подключен к транзисторам, которые открываются или закрываются, питая нагрузку реле. Когда транзистор закрыт , ток может свободно течь через реле, вызывая подключение нагрузки и источника питания. Когда транзистор открыт , почти весь ток блокируется, в результате чего нагрузка отключается от источника питания.Соединение светодиода с датчиками света называется оптопарой и является распространенным методом соединения двух частей схемы без прямого электрического соединения.

Базовое использование

Управление SSR не сложнее, чем включение и выключение светодиода. Включите, выключите, это так просто.

Способность SSR переключать нагрузку очень похожа на механическое реле или простой переключатель. Включая и выключая цифровой выход, управляющий реле, вы контролируете, подключена ли нагрузка к источнику питания.

Задача состоит в том, чтобы выбрать подходящий тип SSR для вашего приложения. Не существует единого SSR, идеально подходящего для всех приложений. Чтобы выбрать SSR для вашего конкретного приложения, следуйте инструкциям в разделе «Выбор SSR».

Безопасность

Две принципиальные схемы, показывающие неправильные и правильные способы переключения электросети с помощью реле.

Поскольку реле переключают большие токи и напряжения, применяются стандартные меры предосторожности при работе с электричеством. Никогда не касайтесь клемм, когда реле находится под напряжением.Если ваш SSR поставляется с пластиковой крышкой, используйте ее. Даже когда SSR выключен, будет течь очень небольшой ток.

При включении реле в цепь всегда рекомендуется размещать его между источником питания и нагрузкой, особенно при использовании более высоких напряжений. Если вместо этого реле поместить между нагрузкой и землей, схема будет работать так же, но когда реле разомкнуто, нагрузка все равно будет напрямую подключена к источнику питания. Это может вызвать проблемы с безопасностью, потому что кто-то может прикоснуться к клеммам на нагрузке, считая это безопасным, потому что устройство кажется выключенным.Если электричество найдет путь к земле через их тело, они будут поражены электрическим током. Если реле расположить между источником питания и землей, поражение электрическим током может возникнуть только в том случае, если прикоснуться к клемме реле, находящейся под напряжением. Опять же, клеммы реле всегда должны быть должным образом закрыты, чтобы избежать риска поражения электрическим током.

Когда SSR выходит из строя, он чаще всего выходит из строя и закрывается навсегда. Это связано с тем, что, когда внутренний транзистор выходит из строя из-за чрезмерного тока или тепла, он обычно замыкается, позволяя току беспрепятственно проходить через него.Это означает, что пока источник питания остается включенным, нагрузка будет запитана, что может привести к пожару или угрозе безопасности.

Выбор SSR

Определите ваше напряжение

Сначала определите, нужно ли переключать напряжение постоянного или переменного тока. Электрическая сеть и, следовательно, ваша настенная розетка работают от переменного тока, тогда как батареи и большинство небольших источников питания работают от постоянного тока.

Затем определите максимальное количество вольт, которое вы будете переключать. Если вы переключаете постоянный ток, особенно с батареями, предположите, что ваше напряжение как минимум на 25% больше, чем рассчитано на вашу батарею.На переменном токе возникают еще большие колебания, но твердотельные реле переменного тока предназначены для того, чтобы справляться с этими скачками. Типичное напряжение переменного тока от настенной розетки в Северной Америке составляет 110 В переменного тока, тогда как в Европе оно обычно составляет 220 В переменного тока. Если вы переключаете напряжение переменного тока из розетки, проверьте, какой стандарт используется в вашей стране, и используйте это число в качестве напряжения.

Определите ваш текущий

Ток, потребляемый вашей нагрузкой при включении, влияет на размер SSR, который вам нужен, и на то, насколько он будет горячим при использовании.Если вы знаете, сколько тока в среднем потребляет ваша нагрузка, это то, что мы называем Средний ток нагрузки . Если вы не знаете средний ток, но знаете мощность (номинальную мощность) вашей нагрузки, вы можете рассчитать средний ток нагрузки следующим образом:

Средний ток нагрузки = Ватт Рабочее напряжение {\ displaystyle {\ text {Средний ток нагрузки}} = {\ frac {\ text {Ватт}} {\ text {Рабочее напряжение}}}}

Затем вам нужно знать ток, потребляемый вашей нагрузкой при ее первом включении.Многие нагрузки требуют значительного скачка тока при первом включении. Это создает значительную нагрузку на электронику внутри SSR. Если вы когда-нибудь замечали, что свет в доме на секунду приглушается при запуске печи, это вызвано запуском двигателя вентилятора. Точно так же, как требуется большое усилие, чтобы вывести тяжелый объект из состояния покоя, изначально требуется большой ток для включения вентилятора или лампы накаливания. Очень сложно измерить саму Surge Current , поэтому мы используем множитель в зависимости от типа вашего устройства.Импульсный ток также обозначается как пусковой ток .

Приложение Множитель
Лампы накаливания 6x
Двигатели 6x
Светодиоды 1x
Сложная электроника, например, контроллеры двигателей, фиджи 6x
Люминесцентные светильники (только переменного тока) 10x
Трансформаторы 20x
Обогреватели 1x

Умножьте свой средний ток нагрузки на множитель для вашего типа устройства, чтобы рассчитать импульсный ток.

Мне нужно переключить AC

Большинство приложений переменного тока будут переключать питание от сети с напряжением 110 до 240 вольт. Если это вы, перейдите в раздел «Напряжение сети (110–240 В переменного тока)».

Мы также покрываем низковольтные системы переменного тока — 28 В переменного тока (Вольт переменного тока) или менее. Для получения дополнительной информации посетите раздел SSR переменного / постоянного тока.

Мне нужно переключить DC

Если вам нужно переключить только небольшой ток — 9 А или меньше, рассмотрите наши компактные, экономичные SSR переменного / постоянного тока.

Если вам нужно переключить более 9 ампер, вам понадобится серьезный SSR постоянного тока.

Если вам нужно переключить до 4 небольших нагрузок 8 А или меньше, вы можете использовать цифровые выходы с открытым коллектором (с внешним питанием) на REL1100 — 4x изолированном SSR Phidget, которые могут быть подключены так, чтобы вести себя аналогично реле. Если вам нужно еще больше реле, обратите внимание на REL1101 — 16x Isolated SSR Phidget.

Мне нужно постепенное затемнение

Вместо простого включения / выключения нагрузки, если вы хотите постепенно уменьшить ее, вы можете использовать SSR с пропорциональным управлением.Они способны постепенно снижать среднюю мощность нагрузки пропорционально силе входного сигнала. Для получения дополнительной информации вы можете посетить раздел «Пропорциональный контроль SSR».

Напряжение сети (от 110 до 240 В переменного тока)

Мы продаем ТТР переменного тока на 120 или 240 В переменного тока. Если вы не уверены, какое напряжение вам может понадобиться переключить, реле на 240 В переменного тока можно без проблем использовать для переключения 120 В переменного тока. Обратите внимание, что мы очень консервативны в оценке SSR — наши реле на 120 В переменного тока рассчитаны производителем на 240 В переменного тока, а 240 В переменного тока — на 480 В переменного тока.Мы настоятельно не рекомендуем использовать их при номинальном напряжении производителя. Чтобы понять, почему, прочтите раздел «Защита SSR переменного тока».

Тип нагрузки — индуктивная или резистивная

Этот график показывает разницу между нулевым переходом и случайным включением. Синяя линия представляет собой колебательное напряжение нагрузки переменного тока, а заштрихованные области представляют участки, когда реле включено и пропускает ток. Как вы можете видеть, SSR случайного включения сразу же открывается при активации, в то время как SSR включения с нулевым переходом ожидает, пока напряжение не пересечет нулевое значение перед размыканием.
Полноразмерное изображение

Если ваша нагрузка индуктивная, вам нужно выбрать реле случайного включения . Если ваша нагрузка резистивная, выберите реле Zero Crossing .

Ваша нагрузка, вероятно, будет индуктивной, если она построена на большой катушке с проволокой — типичными примерами являются двигатели и трансформаторы. Нагрузка, считающаяся резистивной, также может иметь петли из проволоки — например, фены, тостеры, лампы накаливания используют элементы из скрученной проволоки для генерации тепла. Индуктивная нагрузка будет состоять из тысяч проводов — это вопрос масштаба.Не существует такой вещи, как полностью резистивная нагрузка, но нагрузка должна быть очень индуктивной, чтобы вызвать сбой в работе SSR при переходе через ноль.

SSR предназначены для немедленного включения ( Random Turn On ) или ожидания следующего «чередования» напряжения ( Zero Crossing ). При включении SSR с нулевым переходом создают меньше электромагнитного «шума». Их лучше всего использовать с резистивными нагрузками — ТТР с нулевым переходом не могут отключать некоторые индуктивные нагрузки.Очень сложно определить, какие индуктивные нагрузки создадут проблемы — это выходит далеко за рамки этого документа. Если ваша нагрузка индуктивная, мы рекомендуем покупать SSR Random Turn On .

Приложение Тип нагрузки
Лампы накаливания резистивный
Люминесцентные светильники Индуктивный или резистивный *
Двигатели Индуктивный
Трансформаторы Индуктивный
Обогреватели резистивный
Компьютер / Электроника резистивный
Источники питания переменного / постоянного тока (кирпичный) Индуктивный
Источники питания переменного / постоянного тока (облегченные переключатели) резистивный

* Для люминесцентных светильников старые блоки (магнитный балласт) могут быть индуктивными, а новые блоки часто резистивными (электронный балласт).

Выбор SSR переменного тока

Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, средний и импульсный ток, а также тип нагрузки (индуктивную или резистивную), вы можете создать короткий список реле,

  • Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
  • Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, а
  • Тип нагрузки соответствует тому, что вы выбрали для случайного включения / перехода через ноль.

Теперь сравните значение Максимальный ток нагрузки без радиатора для SSR в вашем списке со своим средним током нагрузки. Если ваш средний ток нагрузки больше, вам может понадобиться радиатор. Чтобы выбрать радиатор, обратитесь к разделу «Выбор радиатора». В качестве альтернативы, посмотрите на другие SSR в вашем списке — там может быть SSR, который может справиться с вашим средним током нагрузки без радиатора.

На этом этапе вы знаете, какой SSR вам нужен.

Вместо простого включения / выключения нагрузки, если вы хотите постепенно уменьшить ее, вы можете использовать SSR с пропорциональным управлением.Они способны постепенно снижать среднюю мощность нагрузки пропорционально силе входного сигнала. Для получения дополнительной информации вы можете посетить раздел «Пропорциональный контроль SSR».

Если вы хотите узнать больше о SSR в целом, ознакомьтесь с нашим разделом «Знаете ли вы?» раздел.

AC SSR Защита

MOV, который поставляется в комплекте с реле AC «Hockey Puck».

Ваш AC SSR от Phidgets поставляется с круглым диском на двух ножках (на фото). Это металлооксидный варистор (MOV), который должен быть установлен на клеммах нагрузки (большего размера) вашего SSR.MOV — это классический сетевой фильтр — недорогой компонент, который поглощает выбросы высокого напряжения. Скачки высокого напряжения вызываются индуктивными нагрузками, когда они выключены, а также очень часто возникают в электрической сети, когда работают близлежащие устройства. Даже если ваша нагрузка резистивная, используйте MOV для защиты SSR.

Сопоставить MOV с SSR непросто — вот почему мы включаем MOV с вашим SSR. Если MOV выбран из-за слишком низкого скачка напряжения, он быстро изнашивается.Если он выбран из-за слишком высокого скачка напряжения, он не защитит ТТР должным образом. Чтобы сбалансировать защиту SSR от срока службы MOV, мы обнаружили, что необходимо использовать SSR, рассчитанные на 240 В переменного тока в приложениях на 120 В переменного тока, и SSR, созданные на 480 В переменного тока в приложениях на 240 В переменного тока. Если вам необходимо использовать наши SSR переменного тока при более высоком напряжении, чем мы рекомендуем, не используйте прилагаемый MOV.

По мере того, как MOV изнашиваются от использования, они становятся более чувствительными к обычным скачкам напряжения, что приводит к их более быстрому износу.Когда они полностью выйдут из строя, произойдет короткое замыкание, потенциально создающее опасность пожара. MOV, входящий в комплект вашего SSR, имеет встроенный предохранитель, который отключит MOV, когда он станет опасным. На всякий случай не устанавливайте SSR рядом с легковоспламеняющимися материалами.

Для справки, номер детали MOV, поставляемого с нашими SSR переменного тока, — TMOV20RP200E .

Пропорциональный регулятор SSR

Пропорциональные управляющие реле

(часто называемые просто «управляющими реле») — это твердотельные реле, которые можно использовать для управления мощностью нагрузки.Вместо того, чтобы снижать напряжение или каким-либо образом ограничивать ток — что было бы очень дорогим решением, пропорциональный SSR снижает мощность, быстро включая / выключая нагрузку, подавая полную мощность короткими импульсами.

Пропорциональные SSR управляются переменным напряжением — по мере увеличения управляющего напряжения нагрузка становится доступной для большей мощности. Наш продукт PhidgetAnalog может использоваться для управления пропорциональными SSR, поскольку аналоговый выход может выводить различные величины напряжения, в отличие от цифрового выхода, который имеет только два состояния — высокое и низкое.Мы не продаем пропорциональные SSR, но их можно купить в Digikey, где они называются SSR с линейным управлением переменного тока.

Быстрое и грязное решение для диммирования с помощью Phidgets — это использование сервомотора RC с контроллером PhidgetAdvancedServo для вращения ручки на диммере. Из программного обеспечения серводвигатель RC поворачивается в желаемое положение, поворачивая ручку при ее повороте. Хотя это может показаться окольным путем достижения пропорционального управления, диммеры, как правило, намного дешевле, потому что они менее специализированы и производятся в большем количестве.

Примеры схем с ТТР переменного тока

Схема SSR переменного тока, переключающего общую нагрузку. К нагрузке добавлен металлооксидный варистор для защиты SSR.
Полноразмерное изображение

При подключении цепи переменного тока, особенно при длительной установке, может оказаться полезным купить книгу по электропроводке в жилых помещениях в местном хозяйственном магазине. Существует множество соглашений о подключении (и часто юридических кодексов), которые помогут вам спланировать ваш проект, а юридические кодексы часто являются отличным источником мудрости.

SSR постоянного тока (от 0 до 50 В постоянного тока)

Мы продаем ТТР постоянного тока для этого переключателя с максимальной нагрузкой 50 вольт. Если вы не уверены, какие напряжения вы могли бы переключать в будущем, можно использовать твердотельные реле постоянного тока с более высоким напряжением для переключения более низких напряжений. Обычной инженерной практикой является покупка SSR, рассчитанного на напряжение на 50–100% выше, чем напряжение, которое вы планируете переключать. Например, если вы переключаете 24 В, разумно использовать SSR на 50 В.

Выбор DC SSR

Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, среднее значение и импульсный ток, вы можете создать короткий список реле, для которых

  • Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
  • Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, а
  • Максимальный средний ток больше или равен вашему среднему току.

Теперь сравним Max. Ток нагрузки без радиатора Значение для SSR в вашем списке соответствует среднему току нагрузки. Если ваш средний ток нагрузки больше, вам может понадобиться радиатор. Чтобы выбрать радиатор, обратитесь к разделу «Выбор радиатора». В качестве альтернативы, посмотрите на другие SSR в вашем списке — там может быть SSR, который может справиться с вашим средним током нагрузки без радиатора. SSR, рассчитанные на большую нагрузку, чем нагрузка, которую вы используете, будут более эффективными (что означает меньшие потери энергии в виде тепла), чем SSR, работающий при максимальной нагрузке.

На этом этапе вы знаете, какой SSR вам нужен.

Если вы хотите узнать больше о SSR в целом, ознакомьтесь с нашим разделом «Знаете ли вы?» раздел.

DC SSR Защита

Диод, входящий в комплект наших ССР постоянного тока «хоккейная шайба». Катод отмечен линией. Синий символ показывает схему, эквивалентную диоду.
Полноразмерное изображение SSR постоянного тока, переключающий электродвигатель. Набор 1018 Phidget InterfaceKit управляет SSR с помощью своих цифровых выходов. На двигателе показан диод, а между источником питания и остальной частью цепи включен предохранитель.
Полноразмерное изображение

Ваш DC SSR от Phidgets поставляется с диодом. Этот диод должен быть установлен поперек вашей нагрузки, а катод должен быть установлен в сторону положительной клеммы источника питания (как показано на схеме).

Если диод установлен в обратном направлении, при включении SSR нагрузка будет закорочена, что, вероятно, приведет к выходу из строя диода, SSR или источника питания. Предохранитель, защищающий источник питания, — это всегда хорошая идея. Вы можете поместить предохранитель между положительной клеммой источника питания и положительной клеммой на стороне нагрузки SSR.

Диод защищает SSR от сильных остаточных токов после выключения SSR. Пока ваша нагрузка приводится в движение, индуктивность создает магнитные поля вокруг проводки. Каждая нагрузка в некоторой степени индуктивна, и когда SSR выключается, магнитные поля будут проталкивать ток по теперь открытому SSR, легко повреждая его. Диод позволяет этим токам рециркулировать в нагрузке до тех пор, пока они не потеряют свою энергию.

Для справки: номер детали диода, поставляемого с нашими SSR постоянного тока, — 10A02-T .

Примеры схем с ТТР постоянного тока

Схема SSR постоянного тока, коммутирующего общую нагрузку, которая защищена диодом, включенным параллельно. Схема защищена плавким предохранителем, включенным последовательно после источника питания.
Полноразмерное изображение

Гальваническая развязка, встроенная в SSR постоянного тока, позволяет размещать их в цепи, как выключатель. Поскольку он изолирован, вам не нужно беспокоиться о заземлении или смещении напряжения.

При использовании ТТР постоянного тока всегда проверяйте, что положительная клемма нагрузки (помечена +) обращена к положительной клемме источника питания.Если клеммы нагрузки перевернуты, ваша нагрузка немедленно включится. Внутри SSR есть диод, который позволяет току свободно течь через него, когда SSR подключен неправильно. Эта функция включена, потому что в противном случае подобная ошибка при подключении могла бы разрушить транзистор в DC SSR.

DC SSR может быть установлен с любой стороны нагрузки, и он будет работать правильно, но есть преимущество в установке SSR между источником питания и нагрузкой. Если нагрузка подключена к источнику питания, на ней всегда будет потенциально опасное напряжение, даже когда она не работает.

SSR переменного / постоянного тока (от 0 до 40 В постоянного тока / от 0 до 28 В переменного тока)

Небольшой универсальный SSR переменного / постоянного тока, установленный на плате Phidgets для легкого доступа к контактам.

Наши SSR AC / DC построены на небольшой печатной плате, что делает их физически меньше, чем SSR с большой «хоккейной шайбой», и дешевле. Они ограничены более низкими токами и не могут быть установлены на радиаторе.

Мы продаем SSR переменного / постоянного тока, которые могут переключать до 40 В постоянного тока или 28 В переменного тока. Это указано на страницах продукта SSR в разделе «Максимальное напряжение нагрузки».Нет нижнего предела для напряжений, которые могут переключать SSR переменного / постоянного тока. Если у вас напряжение близкое — будьте осторожны. Например, 36-вольтовая система, построенная из 3-х свинцово-кислотных аккумуляторов, может достигать 45 вольт при зарядке.

Выбор AC / DC SSR

Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, среднее значение и импульсный ток, вы можете создать короткий список реле, для которых

  • Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
  • Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, а
  • Максимальный средний ток больше или равен вашему среднему току.

Если вас интересует минимальная стоимость, вы, скорее всего, выберете самый дешевый вариант, соответствующий этим критериям. Если вы заинтересованы в высокоэффективной работе и меньшем тепловыделении, подумайте о покупке SSR с более высоким номинальным током.

Ваш SSR переменного / постоянного тока от Phidgets имеет встроенную защиту от статического электричества и опасных остаточных токов после выключения SSR. Если переключаемая нагрузка питается от источника постоянного тока, установка диода поперек нагрузки обеспечит еще большую защиту.Обратитесь к разделу Защита SSR постоянного тока для получения дополнительной информации.

Чтобы узнать больше о SSR в целом, посетите «Знаете ли вы?» раздел.

Примеры схем с ТТР переменного / постоянного тока

Универсальный SSR переменного / постоянного тока, переключающий нагрузку постоянного тока. Клеммы нагрузки двунаправленные, поэтому не имеет значения, каким образом вы их подключаете. Дополнительный диод может быть добавлен для защиты SSR при переключении нагрузок постоянного тока.
Полноразмерное изображение

Гальваническая развязка, встроенная в SSR переменного / постоянного тока, позволяет размещать их в цепи, как выключатель.Цепи без гальванической развязки требуют гораздо большей осторожности — правильного заземления, тщательного учета смещений напряжения.

Использование радиаторов с SSR для хоккейных шайб

«Хоккейная шайба» ССР с пластиковой крышкой (слева), термопрокладка (справа). Все SSR для хоккейных шайб, продаваемые на Phidgets, поставляются с обоими этими аксессуарами, а также с диодом или варистором для защиты SSR. «Хоккейная шайба» SSR закреплена на небольшом радиаторе двумя винтами. Термопрокладка зажата между ТТР и радиатором. Твердотельные реле

смогут обеспечить надежность и долгий срок службы только в том случае, если они будут храниться в прохладном месте.Холодность, конечно, относительна, но хорошее практическое правило — держать металлическую основу SSR при температуре ниже 85 ° C (185 ° F). Термопару можно использовать для точного измерения температуры металлического основания.

Избыточное тепло обычно происходит из-за слишком большого тока и слишком малого радиатора. Также можно выделить много тепла при частом включении и выключении реле. Если ваше реле работает в течение коротких периодов времени, вам может не понадобиться такой большой радиатор — при условии, что реле никогда не оставляют случайно включенным на длительное время.Если пространство не вызывает беспокойства, лучше проявить осторожность.

Перед покупкой радиатора подумайте, действительно ли он вам нужен. Если ваше приложение работает при комнатной температуре, а ваш средний ток меньше, чем Max. Ток нагрузки без радиатора Спецификация вашего SSR, то радиатор вам не нужен. В качестве альтернативы, если в вашем проекте есть большое металлическое шасси, к которому может крепиться SSR, его можно использовать в качестве радиатора.

Каждый SSR, подходящий для использования с радиаторами, будет включать спецификацию того, какой ток он может переключать с каждым радиатором, который мы продаем.В этой спецификации предполагается, что над радиатором достаточный поток воздуха, и что он имеет комнатную температуру. У наших SSR есть лист металла внизу, где сосредоточено тепло — здесь также измеряется тепло, чтобы определить, слишком ли горячий SSR. В комплект Phidgets входит термопрокладка с нашими SSR Hockey Puck (см. Изображение). Вы помещаете эту площадку под SSR при установке на радиаторе или на больших металлических поверхностях, которые могут рассеивать тепло. Прокладка выполняет ту же функцию, что и термопаста — помогает проводить тепло между основанием SSR и радиатором.Если вы предпочитаете использовать термопасту, вы можете использовать ее вместо прокладки. В наши радиаторы входят винты для крепления твердотельных реле. При затягивании SSR на радиаторе используйте отвертку хорошего размера, чтобы обеспечить хорошую проводимость.

Вы можете увидеть нашу подборку радиаторов в категории реле нашего магазина.

Подключение проводов к хоккейной шайбе SSR

ТТР переменного тока с нормально подключенными проводами и MOV, установленным на стороне нагрузки. Монтажные наконечники TRM6, подключенные к ТТР постоянного тока.

При подключении нагрузки к SSR провод закручивается по часовой стрелке вокруг клеммы, поэтому, когда винт затягивается, он затягивает провод сильнее.Мы рекомендуем использовать провода сечением до 10 AWG — если больше, на винтах не останется достаточной резьбы для затяжки, и они разорвутся. Провода большего размера можно прикрепить с помощью кабельного наконечника. Проушина зажимается под винт SSR, а провод присоединяется к проушине.

Ширина клеммной колодки (мм / порт) Рекомендуемый калибр проводов (AWG)
3,81 16–26
5,0 с 12 до 24
9.5 от 10 до 26

Ослабленные соединения проводов могут выделять много тепла — используйте достаточно большую отвертку для зажима проводов нагрузки, чтобы убедиться, что винты затянуты достаточно туго.

Знаете ли вы?

  • Напряжение сети ТТР переменного тока не может переключать постоянный ток. Они никогда не выключат нагрузку. SSR переменного тока выключаются дважды за цикл переменного тока, когда ток меняет направление и на мгновение становится нулевым. Например, в Северной Америке переменный ток составляет 60 Гц, поэтому SSR переменного тока имеет 120 возможностей в секунду для выключения (SSR будет только оставаться выключенным, если управляющий сигнал низкий).Если SSR работает от постоянного тока, ток будет протекать непрерывно, и нагрузка не отключится, даже если управляющий вход отключен.
  • AC SSR отключается автоматически каждый раз, когда ток нагрузки достигает нуля. Он снова включится почти сразу, пока сигнал, управляющий SSR, будет высоким. На самом деле SSR переменного тока будет иметь низкое ненулевое значение тока, которое он считает «нулевым». В технических данных эта спецификация обычно называется «Минимальный ток нагрузки».Если ваша нагрузка требует меньше этого минимального тока, ваш SSR никогда не включится или не будет надежно включаться. Самое простое решение этой проблемы — подключить другую нагрузку параллельно первой, увеличив ток, необходимый для нагрузки.
  • SSR Производители начали добавлять простую схему в SSR AC , через клеммы нагрузки, называемую демпфером. Демпфер поглощает очень быстрые электрические изменения, которые обычно могут вызвать случайное включение AC SSR .Когда включен SSR переменного тока, разница напряжений между клеммами небольшая, поэтому демпфер оказывает очень небольшое влияние. Когда AC SSR выключен, демпфер активно защищает SSR, но за свою цену, поскольку он пропускает через SSR небольшой ток, который тратится впустую.
  • AC SSR использует биполярные транзисторы — старая технология, которая была заменена транзисторами CMOS в современных цифровых схемах. Биполярные транзисторы по-прежнему лучше справляются с высокими напряжениями.Биполярные транзисторы и более сложные транзисторы, построенные на их основе, будут терять постоянное напряжение при протекании через них тока. Набор транзисторов в вашем SSR потеряет около 1,7 вольт, поэтому в системе 120 В переменного тока вы потеряете около 1,5% в SSR. Эта энергия преобразуется в тепло внутри SSR, и нагрев этих транзисторов является причиной того, что SSR часто нуждаются в радиаторах.
  • SSR и полупроводники в целом обычно выходят из строя из-за короткого замыкания. Короткое замыкание — это цепь, внутренние детали которой повреждены, так что ток может свободно течь по ней.Это означает, что ваша нагрузка, вероятно, будет постоянно включаться (до тех пор, пока вы не отключите источник питания) — убедитесь, что это не создает угрозы безопасности. Например, нагреватели для сауны имеют простое механическое отключение с термическим срабатыванием, которое защищает их в случае выхода из строя управляющей электроники.
  • SSR постоянного тока (по крайней мере, те, которые мы продаем) используют полевые транзисторы на основе металлооксидных полупроводников (MOSFET). МОП-транзисторы не теряют постоянное напряжение — вместо этого, когда они включаются, они действуют как очень небольшое ограничение для потока тока — резистор.При малых токах небольшое ограничение расходует очень мало энергии, обеспечивая высокий КПД и часто не требуя радиатора. Этот КПД теряется по мере увеличения тока — удвоение тока увеличивает выработку тепла в четыре раза.
  • Обычно полевой МОП-транзистор может блокировать ток только в одном направлении — как только напряжение меняется на противоположное, ток течет через диод, идущий параллельно полевому МОП-транзистору. Если бы для переключения переменного тока использовался полевой МОП-транзистор, нагрузка включалась бы половину времени.Распространенное решение — использовать два полевых МОП-транзистора вплотную друг к другу — именно это мы и делаем с нашими SSR AC / DC .

Новая технология / схема SSR с переходом через ноль

Включение и выключение переменного тока было проблемой с тех пор, как Эдисон и другие начали переключать питание более 125 лет назад. Теперь твердотельное реле (SSR) использует запатентованную технику пересечения нулевого напряжения для включения и выключения переменного тока с минимальным уровнем электромагнитных помех.

Чтобы увидеть, как работает этот метод SSR, мы должны изучить способы переключения питания переменного тока.Полупроводниковые технологии все больше вытесняют электромеханические реле. Полупроводники, используемые в SSR, обычно делятся на два типа: тиристоры (тиристоры, симисторы и т. Д.) И транзисторы (биполярные типы, MOSFET, IGBT и т. Д.). Тиристоры срабатывают и остаются включенными до тех пор, пока переход через нулевой ток не отключит их, в то время как транзисторы в любой момент включаются и выключаются с помощью управляющих сигналов.

SCR

, используемые в SSR, могут переключать питание переменного тока, но для управления обоими направлениями переменного тока требуются два SCR, подключенные обратно параллельно.Труднее выключить SCR в середине цикла, потому что он фиксируется и должен быть принудительно отключен. Также сложнее подключить тиристоры параллельно, чтобы разделить ток и уменьшить тепловыделение из-за их тенденции к потере тока при повышении температуры. SCR также чувствительны к dv / dt линии, и необходимо следить за тем, чтобы они случайно не включались.

Симисторы

, используемые в SSR, сокращают количество деталей, потому что они в основном представляют собой два SCR, подключенных обратно параллельно.Однако симисторы имеют очень маленькое временное окно при переходе через нуль для коммутации и поэтому не часто используются в высокочастотных приложениях из-за возможности оставаться включенными. Чтобы предотвратить это, часто используются схемы демпфирования для уменьшения dv / dt, наблюдаемого устройством. Симисторы сложнее подключать параллельно по тем же причинам, что и тиристоры.

Полевые МОП-транзисторы

все чаще используются в приложениях переменного тока, поскольку их легко подключить параллельно, что может привести к меньшему падению напряжения и меньшему тепловыделению, чем у тиристоров или симисторов.Кроме того, полевые МОП-транзисторы можно включать и выключать в любое время. Кроме того, они не разделяют проблемы dv / dt тиристоров и симисторов.

EMI

Включение и выключение реле в цепях переменного тока создает нежелательные электромагнитные помехи. Электромеханическое реле может генерировать большой шум из-за дребезга контактов, и именно поэтому SSR часто выбирают, когда требуется низкий уровень электромагнитных помех. Переключение управления фазой SSR также может вызвать электромагнитные помехи.

Каждый раз, когда тиристор срабатывает в чисто резистивной цепи, ток нагрузки изменяется от нуля до значения тока, ограниченного нагрузкой, менее чем за несколько микросекунд.Это создает бесконечный спектр энергии с амплитудой, обратно пропорциональной частоте. При полноволновом управлении фазой в цепи с частотой 60 Гц импульс этого шума составляет 120 раз в секунду. В приложениях, где в домашних условиях используется фазовый контроль, это может раздражать, потому что частоты могут мешать широковещательному диапазону AM-радио.

Желательно уменьшить или устранить электромагнитные помехи. Одним из распространенных методов является переключение при нулевом напряжении (ZVS), которое в идеале состоит из замыкания контакта с нагрузкой в ​​момент, когда напряжение на нем равно нулю, и размыкания его, когда ток через нагрузку равен нулю (для резистивных нагрузок эти точки являются такой же).Такой подход обеспечивает минимально возможное значение di / dt и гарантирует минимальную генерацию высокочастотных коммутационных компонентов. Большинство производимых в настоящее время цепей SSR не обнаруживают истинного пересечения нулевого напряжения, но вместо этого работают при напряжении от 5 до 12 В. Если требуется низкий уровень электромагнитных помех, особенно при высоком токе нагрузки, то это значение от 5 до 12 В. Порог V-окна для перехода через нуль может быть неудовлетворительным.

Полевые МОП-транзисторы

могут также использоваться для управления переменным током. Силовые полевые МОП-транзисторы обычно управляют током только в одном направлении.Однако, разместив их вплотную друг к другу, их можно использовать для управления обоими направлениями переменного тока.

Быстрое включение полевых МОП-транзисторов при пересечении нулевого напряжения для минимизации электромагнитных помех представляет некоторые трудности из-за присущих неточностей синхронизации полевого МОП-транзистора для достижения переключения точно при пересечении нулевого уровня линии электропередачи. Когда полевой МОП-транзистор включен, он обычно не находится в точке пересечения нулевого напряжения из-за внутренней задержки между командой и временем включения полевого МОП-транзистора.

ТЕХНИКА ТАТУ

Способом решения этой проблемы является новая методика включения и выключения альтернативных транзисторов, при которой диод размещается параллельно каждому полевому МОП-транзистору, включенному параллельно, что позволяет использовать обычную коммутацию диодов для создания почти идеального перехода через нуль. .Этот метод перехода через нулевое напряжение с чередованием включения и выключения транзисторов называется TATTOO (Техника включения и выключения альтернативных транзисторов). Он относительно нечувствителен к частоте источника питания и может быть рассчитан на несколько фаз или напряжений питания.

Когда схеме дается команда начать работу, основная схема состоит в том, чтобы включить один полевой МОП-транзистор, в то время как другой полевой МОП-транзистор выключен (в режиме блокировки). Это позволяет току течь только в одном направлении, но этого не произойдет до начала нулевого напряжения первого цикла напряжения.Затем другой полевой МОП-транзистор включится во время первого цикла, когда переменное напряжение переключает полярность, чтобы в конечном итоге позволить току течь в обратном направлении. Параллельно подключенные диоды позволяют току течь до тех пор, пока второй полевой МОП-транзистор не включится полностью и не пройдет ток нагрузки. Это устраняет критическое время, необходимое для включения полевого МОП-транзистора при переходе через нуль источника напряжения, поскольку диод, естественно, переключается и передает ток, пока полевой МОП-транзистор не будет полностью включен. Обратный режим работы схемы для достижения того же результата пересечения нулевого напряжения происходит при отключении тока нагрузки.

На рис. 1 показано состояние схемы, когда полевые транзисторы (K1 и K2) выключены. Диоды блокируются в обоих направлениях, поэтому ток на нагрузку (RL) не течет. Когда К2 закрыт ( Рис. 2 ), SSR включен. Фаза A положительная, поэтому Dl блокируется, и ток не течет. K2 можно включать медленно (несколько сотен микросекунд), потому что блокирующий диод (Dl) не пропускает ток, поэтому скорость или точность включения K2 не имеют решающего значения.

Когда фаза A становится отрицательной ( Рис.3 ), ток течет немедленно, начиная с перехода через нуль, через K2 и Dl. Во время этого первого цикла работы K1 можно медленно включить. На рис. 4 показано состояние цепи, когда К1 окончательно замыкается. Теперь ток в основном течет через K1 и K2 в обоих направлениях в фазе с напряжением питания. На рис. 5 показана последовательность выключения SSR. Когда фаза A становится положительной, K2 можно медленно размыкать, и D2 будет пропускать ток. (Это не прерывает ток до следующего шага.)

Когда фаза A становится отрицательной в Рис. 6 , K2 разомкнут, а D2 теперь блокируется, поэтому ток нагрузки прекращается и K1 можно выключить медленно (например, несколько сотен микросекунд).

Конечным результатом является ток нагрузки, который начинается и останавливается без заметного «скачка» в точках пересечения нуля. Дополнительной функцией является «интегральное управление циклом» (т. Е. На нагрузку передаются только полные циклы), что является желательной функцией при использовании с нагрузками, чувствительными к насыщению магнитного потока.

УСТОЙЧИВЫЙ VS РЕАКТИВНЫЕ ЦЕПИ

Ток и напряжение синфазны в резистивной цепи. Таким образом, нет проблем с включением и выключением переключателя в этих точках нулевого напряжения, потому что именно тогда напряжение и ток равны нулю. Однако в реактивной цепи напряжение и ток не совпадают по фазе, и переключатель должен срабатывать в точке нулевого напряжения и выключаться в точке нулевого тока.

Рис. 7 показывает реальную схему, а ее временная диаграмма показана на Рис.8 . Плавающий V CC на рис. 7 привязан к источникам двух полевых МОП-транзисторов, так что любые командные сигналы будут ссылаться должным образом. Диодная (Dl) полуволна выпрямляет переменный ток через (R1 и D2) и параллельно включенный диод (в FET-1). Cl удерживает V CC во время реверсирования переменного тока. Значения этих компонентов будут варьироваться в зависимости от напряжения и частоты переменного тока, а также допустимой пульсации на V CC .

Оптопара IC1 вырабатывает импульсы («POS» и «NEG»), когда фаза A становится положительной или отрицательной по отношению к фазе B.Эти импульсы появляются на аноде D3 и D4 (активные понижающие устройства) и подаются на тактовые входы двух триггеров IC3. Один импульс появляется каждый полупериод формы волны переменного тока, поэтому триггеры синхронизируются с чередующимися полупериодами. Пока IC2 не включен, R2 подтягивает линию данных верхнего триггера к низкому уровню, и каждый тактовый импульс будет синхронизировать низкий уровень на выходе Q1, удерживая FET-2 выключенным. Q1 также подается на вход данных нижнего триггера, и поскольку он низкий, FET-1 будет выключен.

Это состояние продолжается до тех пор, пока не будет включен S1 (контрольный переключатель).Когда S1 включен, оптопара IC2 включается, и на вход D верхнего триггера подается высокий сигнал («ON»). В следующий раз, когда появляется импульс «POS», он синхронизирует «ВКЛ» с триггером, устанавливающим высокий уровень Q1, и включает полевой транзистор-2. Фаза A в это время положительная, поэтому ток не будет проходить через нагрузку (блокируется полевым транзистором-1). Q1, однако, теперь высокий и применяется к линии данных нижнего триггера. При следующем изменении фазы линии питания («NEG») «ON» будет синхронизирован с нижним триггером и установит Q2 в высокий уровень, включив FET-1.Хотя полевой транзистор не включится сразу, параллельный диод включится, а полевой транзистор-1 полностью проработает через некоторое время в полупериоде, но время не критично. Цепь теперь полностью проводящая и выключится в обратном порядке, когда выключатель управления будет выключен. Кривые осциллографа на рис. 9 показывают временную зависимость команды ВКЛ от напряжения линии питания и включения и выключения тока нагрузки. Обратите внимание, что ток нагрузки включается и выключается при пересечении нуля после следующей полной формы волны переменного напряжения после команды ВКЛ.Также обратите внимание, что дребезг команды ON не влияет на ток нагрузки. Эта схема предназначена для однофазного режима, но может повторяться трижды для трехфазного ТТР.

ЦЕПЬ ТАТУ С РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ

Схема в Рис. 10 почти такая же, как резистивный TATTOO с добавлением IC2 (четырехъядерный вентиль Nand), IC3 (четырехъядерный операционный усилитель), шунтов R7 и R8, R2 и R3 (делитель напряжения). и R5 и C2 (схема сброса при включении). Логические сигналы I NEG и I POS (и их логические инверсии) вырабатываются, когда начинает течь ток.

В начале импульса включения схема работает как резистивная схема TATTOO. Это связано с тем, что Ipos и Ineg равны нулю, что позволяет (через ворота Nand) подавать сигналы V POS и V NEG на входы D триггера, как это было в резистивной схеме TATTOO. Как только ток начинает течь через шунтирующие резисторы, операционные усилители вырабатывают логические сигналы I NEG и I POS и их логические инверсии. Когда эти сигналы формируются, они блокируют сигналы V POS и V NEG и доставляют только текущие сигналы стробирования на входы триггеров.Следовательно, теперь схема будет отключаться при переходах через ноль тока и игнорировать переходы через нуль напряжения.

Поскольку токовые сигналы зависят от значения тока нагрузки, ожидается, что шунты будут иметь соответствующий размер для нескольких диапазонов тока. Конечно, при желании вместо шунтов можно использовать другие устройства измерения тока (например, устройства на эффекте Холла). Если ток недостаточен для работы с шунтами, схема автоматически перейдет в нормальный режим (режим напряжения).

Как указывалось ранее, некоторые существующие коммерческие SSR имеют окно напряжения, которое обеспечивает работу, довольно близкую к точке пересечения нулевого напряжения, но может быть неприемлемым для операций с более высокими токами или высокими частотами. Рис. 11 показывает работу обычного коммерческого SSR с ZVS по сравнению с TATTOO. На первом графике осциллографа показано увеличенное изображение тока нагрузки (60 Гц, 115 В переменного тока), приложенного к нагрузке с использованием схемы TATTOO. Второй график показывает, что такая же нагрузка включена, но вместо этого используется коммерческий SSR с ZVS.

График формы волны для коммерческого ZVS SSR показывает скачок в положительном направлении тока нагрузки до того, как SSR подаст напряжение для первого отрицательного цикла. Хотя это небольшое отклонение от нулевого уровня (чуть больше 2,5 В), форма сигнала TATTOO, показанная на соседнем графике, оказывается намного ближе к 0 В во время включения. Фактические опубликованные данные для коммерческого SSR указывают максимум 15 В для окна нулевого напряжения. При включении TATTOO нет ни шага в положительном направлении, ни резкого изменения тока.Это может быть важно с точки зрения электромагнитных помех, особенно при высокой частоте переменного тока и при больших токах нагрузки.

На рис. 12 показаны осциллограммы тока нагрузки при увеличении частоты питания до 2000 Гц. На двух графиках сравниваются текущие формы сигналов TATTOO SSR и коммерческого ZVS SSR.

Схема TATTOO может быть легко модифицирована для работы в широком диапазоне частот и напряжений. Многофазный TATTOO также является простой модификацией путем объединения нескольких цепей TATTOO (по одному на каждую фазу).В случае, если необходимо переключить несколько нагрузок с одной и той же фазы, нет необходимости повторять компоненты, общие для этой фазовой цепи. Следовательно, сигнальная схема «POS» и «NEG» и плавающая схема V CC не нуждаются в повторении, что позволит сэкономить компоненты.

ССЫЛКИ

  1. Руководство SCR, шестое издание, General Electric.

  2. Патент

    7,196,435 B2 обрабатывает только чисто резистивные нагрузки путем включения нагрузки при переходе через нулевое напряжение и выключения ее также при переходе через нулевое напряжение.

  3. Патент

    7,196,436 В2 в целом справляется с реактивными нагрузками путем включения нагрузки при переходе через нулевое напряжение, но выключает нагрузку при переходе через нулевой ток.

Цепь твердотельного реле с использованием симисторов и коммутации с переходом через нуль

Твердотельное реле сети переменного тока или SSR — это устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети через изолированные триггеры с минимальным напряжением постоянного тока, без использования механических подвижных контактов.

В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле с питанием от сети или цепь SSR с использованием симистора, BJT, оптопары с переходом через ноль.

Преимущество твердотельных реле SSR перед механическими реле

Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.

Предлагаемая схема SSR может быть построена дома и использоваться в местах, где требуется действительно сложная обработка груза.

В данной статье описана схема твердотельного реле сетевого 220 В со встроенным детектором перехода через ноль.

Схема очень проста в понимании и построении, но имеет такие полезные функции, как чистое переключение, отсутствие радиочастотных помех и способность выдерживать нагрузки до 500 Вт. Мы многое узнали о реле и их функционировании.

Мы знаем, что эти устройства используются для переключения тяжелых электрических нагрузок через внешнюю изолированную пару контактов в ответ на небольшой электрический импульс, полученный с выхода электронной схемы.

Обычно триггерный вход находится в непосредственной близости от напряжения катушки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, в то время как нагрузка и ток, коммутируемые контактами реле, в основном находятся на уровнях потенциалов сети переменного тока.

В основном реле полезны, потому что они могут переключать тяжелые, подключенные к их контактам, не приводя опасные потенциалы в контакт с уязвимой электронной схемой, через которую они переключаются.

Однако преимущества сопровождаются несколькими критическими недостатками, которые нельзя игнорировать.Поскольку контакты связаны с механическими операциями, иногда они совершенно не подходят для сложных схем, требующих высокоточного, быстрого и эффективного переключения.

Механические реле также имеют плохую репутацию из-за того, что они создают радиопомехи и шум во время переключения, что также приводит к ухудшению характеристик его контактов со временем.


Для SSR на основе MOSFET см. Этот пост Проблемы генерации радиочастотных помех во время работы.

Также тиристоры и симисторы, интегрированные непосредственно в электронные схемы, требуют, чтобы линия заземления схемы была соединена с его катодом, что означает, что секция схемы больше не изолирована от смертоносных напряжений переменного тока от устройства — серьезный недостаток с точки зрения безопасности. к пользователю обеспокоен.

Однако симистор может быть очень эффективно реализован, если полностью устранить вышеупомянутую пару недостатков. Следовательно, две вещи, которые должны быть устранены с помощью симисторов, если они должны быть эффективно заменены на реле, — это радиочастотные помехи при переключении и попадание опасной сети в цепь.

Твердотельные реле

спроектированы в точном соответствии с указанными выше спецификациями, что исключает влияние РЧ-сигналов, а также позволяет полностью отделить две ступени друг от друга.

Коммерческие SSR могут быть очень дорогими и не подлежат ремонту, если что-то пойдет не так. Однако изготовление твердотельного реле полностью вами и его использование для необходимого приложения может быть именно тем, что «доктор прописал». Поскольку он может быть построен с использованием дискретных электронных компонентов, он становится полностью ремонтируемым, модифицируемым и, более того, дает вам четкое представление о внутренних операциях системы.

Здесь мы изучим создание простого твердотельного реле 220 В.

Как это работает

Как обсуждалось в предыдущем разделе, в предлагаемой схеме SSR или твердотельного реле радиочастотные помехи проверяются путем принудительного переключения симистора только вокруг нулевой отметки синусоидальной фазы переменного тока и использования Оптопара гарантирует, что вход находится вдали от сетевых потенциалов переменного тока, присутствующих в цепи симистора.

Давайте попробуем понять, как работает схема:

Как показано на схеме, оптрон становится порталом между триггером и схемой переключения.Триггер входа применяется к светодиоду оптопара, который загорается и заставляет фототранзистор проводить.
Напряжение от фототранзистора проходит через коллектор к эмиттеру и, наконец, достигает затвора симистора, чтобы управлять им.

Вышеупомянутая операция довольно обычна и обычно связана с триггером всех симисторов и тиристоров. Однако этого может быть недостаточно для устранения радиочастотного шума.

Секция, состоящая из трех транзисторов и некоторых резисторов, специально вводится с целью проверки генерации ВЧ, гарантируя, что симистор проводит только в окрестности нулевых пороговых значений синусоидального сигнала переменного тока.

Когда сеть переменного тока подключена к цепи, выпрямленный постоянный ток становится доступным на коллекторе оптранзистора, и он проводит, как объяснено выше, однако напряжение на переходе резисторов, подключенных к базе T1, регулируется так, чтобы оно сразу после того, как сигнал переменного тока поднимется выше отметки 7 вольт. Пока форма сигнала остается выше этого уровня, T1 остается включенным.

Это заземляет напряжение коллектора оптранзистора, препятствуя току симистора, но в тот момент, когда напряжение достигает 7 вольт и приближается к нулю, транзисторы перестают проводить, позволяя симистору переключаться.

Процесс повторяется в течение отрицательного полупериода, когда T2, T3 проводят в ответ на напряжения выше минус 7 вольт, снова заставляя симистор срабатывать только тогда, когда фазовый потенциал приближается к нулю, эффективно устраняя индукцию РЧ помех при переходе через нуль.

Принципиальная схема твердотельного реле на основе симистора

Список деталей
  • R1 = 120 K,
  • R2 = 680K,
  • R3 = 1 K,
  • R4 = 330 K,
  • R5 = 1 M,
  • R6 = 100 Ом 1 Вт,
  • C1 = 220 мкФ / 25 В,
  • C2 = 474/400 В Металлизированный полиэстер
  • C3 = 0.22 мкФ / 400 В PPC
  • Z1 = 30 В, 1 Вт,
  • T1, T2 = BC547B,
  • T3 = BC557B,
  • TR1 = BT 36,
  • OP1 = MCT2E или аналогичный.

Схема расположения печатной платы

Использование оптопары SCR 4N40

Сегодня, с появлением современных оптопар, создание высококачественного твердотельного реле (SSR) стало действительно простым. 4N40 — одно из таких устройств, в котором используется фотоэлектрический тиристор для требуемого изолированного запуска нагрузки переменного тока.

Этот оптрон можно легко настроить для создания высоконадежной и эффективной цепи SSR.Эта схема может использоваться для запуска нагрузки 220 В через полностью изолированное логическое управление 5 В, как показано ниже:

SSR с использованием ИС оптопары MOC3020 и симистора

ИС MOC3040 или MOC3041 аналогичны обычным оптронам, где Типичный фототранзистор заменен фототриаком (100 мА / 400 В при 25 ° C). Основная особенность этой ИС заключается в том, что она практически позволяет использовать в схеме все формы кремниевых выпрямителей (SCR) и симисторов, что обычно невозможно с оптопарами на основе фототранзисторов.Определение типа симистора для создания твердотельного реле с напряжением 220 В возможно в зависимости от типа нагрузки, с которой должно работать реле.

Учитывая, что нагрузка SSR резистивная, симистор TIC 226D / 400 V можно использовать удовлетворительно. В случае, если для нагрузки указана индуктивная нагрузка, может потребоваться симистор на 630 В, например, может потребоваться тип TIC 226M. Помните, что рабочее напряжение конденсатора C1 должно соответствовать характеристикам используемого симистора.

Резистор R1 на стороне входа может быть определен в зависимости от уровня входного напряжения, В на .Его значение можно оценить по следующей формуле:

R1 = 1000 (V в — 1,3) / I oc .

В этом уравнении V в будет в вольтах, R1 в омах, а I oc будет в мА, что указывает на ток через светодиод в оптроне MOC.

Если мы рассматриваем вход оптопары со стороны светодиода, равный V при = 12 В, а ток I oc = 30 мА (которые являются стандартными характеристиками оптопары MOC 3040), то полученный результат значение R1 будет равно 356 Ом, и мы можем округлить его до практически достижимого значения 330 Ом.

В MOC 3041 спецификация тока светодиода Ioc составляет всего 15 мА, что означает, что на практике можно допустить, чтобы значение ограничивающего сопротивления R1 составляло около 680 Ом. Максимальный ток, с которым может работать это твердотельное реле 220 В, составляет примерно 8 А, для более высокой мощности вы можете соответственно заменить симистор

Изображение предоставлено: Farnel

Опто-симисторы, твердотельные реле (SSR), переход через ноль и как они работа

Обзор опто-симисторов

  • Опто-симисторы или твердотельные реле (SSR) состоят из инфракрасного светодиода и симистора в одном корпусе.Светодиод включается и выключается маломощной схемой управления постоянным током, и это переключает симистор, который может использоваться для управления устройствами переменного тока до напряжения сети.
  • Опто-симисторы обеспечивают гальваническую развязку между цепью управления и цепью переменного тока.
  • Опто-симисторы доступны в «произвольном» и «нулевом» типах.
  • Поскольку светодиодная часть опто-симистора представляет собой инфракрасный светодиод, значение последовательного резистора можно рассчитать, если известен требуемый ток. (Получите это значение из таблицы данных устройства.)

Безопасность

Симисторы обычно используются при питании от сети. Это представляет серьезный риск поражения электрическим током. Начинающим в электронике не рекомендуется работать от сетевого напряжения.

Как работают симисторы

Симисторы — это полупроводниковые переключатели, которые могут быть включены импульсом на затворе или контакте триггера. После включения они остаются включенными до тех пор, пока сила тока не упадет ниже значения удержания. Задерживая точку включения до некоторого времени после того, как напряжение пересекает ноль вольт — точку пересечения нуля — можно регулировать напряжение, хотя оно больше не является синусоидальным.

Рисунок 1. Верхний график показывает триггер, задержанный ближе к концу цикла. Результирующее эффективное напряжение низкое. Нижняя кривая показывает триггер, близкий к началу цикла. Это приведет к почти полному напряжению. Соотношение между фазовой задержкой и результирующим среднеквадратичным напряжением показано справа. Рисунок 2. Схематические символы дискретного симистора и опто-симистора. Обратите внимание, что, поскольку опто-симистор запускается оптически, он (обычно) не имеет штифта затвора или триггера.

Устройства, показанные на Рисунке 2, могут использоваться для управления переменным фазовым углом, как показано на Рисунке 1. (Иногда их называют «случайными» опто-симисторами или SSR, но термин «случайный» является неправильным, поскольку обычно точка срабатывания — это что угодно. но случайным и управляемым. Имеется в виду «переменная» точка срабатывания.)

Рис. 4. Опто-симистор с переходом через нуль или SSR.

Когда светодиод опто-симистора с переходом через ноль включается, схема обнаружения перехода через ноль будет ждать, пока напряжение не станет очень близко к нулю, прежде чем включать симистор.Это сводит к минимуму коммутационный шум и электромагнитные помехи (EMI) на соседнее оборудование.

Рис. 4. При переключении через нуль результат состоит в том, что форма волны состоит из нескольких полных полупериодов.

Как работает обнаружение перехода через нуль

Рис. 5. Внутреннее устройство схемы обнаружения перехода через нуль на базе G3MB-202P с входом 5 В.
  • Если \ (V_ {L1-L2} \) низкий (выше, но близко к нулю) и Q1 включается фотоэффектом от D1, то срабатывает SCR1.Это, в свою очередь, пропустит через R6 достаточный ток, чтобы напряжение затвора TRI1 было достаточно высоким для срабатывания.
  • Когда напряжение превышает определенный уровень, Q2 смещается. Напряжение коллектора упадет, и его будет недостаточно для включения SCR1, даже если Q1 впоследствии включится.

Эффект состоит в том, что TRI1 не может включиться, если он не срабатывает близко к пересечению нуля.

Дополнительная литература

Цепь коммутации

— обзор

VII Цифровая линия ISDN

Цифровая линия ISDN, разработанная в 1980-х годах, является частью цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) для доступа или абонентского шлейфа.Определены два интерфейса: 144 кбит / с для интерфейса с базовой скоростью (BRI) и 1,544 Мбит / с (скорость DS-1) для интерфейса с основной скоростью (PRI). С точки зрения физического уровня, PRI идентичен любому другому интерфейсу скорости DS-1. Типичные интерфейсные приложения показаны на рисунке 14.

РИСУНОК 14. (a) Интерфейс с базовой скоростью требует наличия ISDN-совместимой системы коммутации оконечных офисов. LT — это линейная карта ISDN. TA позволяет работать с аналоговым и не ISDN оконечным оборудованием, включая последовательные порты ПК и телефоны.(b) Интерфейс первичной скорости используется для подключения серверов интернет-модема и ISDN-совместимых УАТС к системам коммутации оконечных устройств.

Информация передается в BRI с использованием двух полнодуплексных B-каналов с коммутацией каналов и одного полнодуплексного D-канала с коммутацией пакетов, все по одной кабельной паре. B-каналы работают со скоростью 64 кбит / с, а D-канал в BRI работает со скоростью 16 кбит / с. B-каналы могут быть объединены, чтобы дать пользователю более высокие составные скорости для конкретного приложения или сеанса вызова. BRI в некоторой степени уникален по сравнению с более ранними технологиями цифровых петель, такими как субстратные цифровые петли и повторяющаяся несущая T1, поскольку BRI был первым широко развернутым цифровым кольцом для двунаправленной передачи данных только по одной кабельной паре.

Несмотря на то, что B-канал используется в основном в режиме коммутации каналов (B-каналы переключаются в ISDN-совместимом коммутаторе оконечного офиса), он также поддерживает данные с коммутацией пакетов. B-канал работает в различных режимах, включая:

Коммутация каналов для прозрачных 64 кбит / с (чистый канал) или непрозрачных при более низких скоростях.

Пакетная коммутация, поддержка терминалов пакетного режима; в этом случае B-канал передает уровни 2 и 3 эталонной модели OSI согласно, например, рекомендации X Международного союза электросвязи – Сектор стандартизации электросвязи (ITU-T).25. Соединение с сетью с коммутацией пакетов сначала устанавливается с помощью переключателя каналов.

В обоих вышеупомянутых режимах соединения через коммутатор цепи считаются полупостоянными и существуют только на время сеанса вызова.

B-канал предназначен для передачи разнообразной пользовательской информации. Отличительной особенностью от обычных коммутируемых контуров является то, что B-канал не несет сигнальную информацию для коммутации каналов в ISDN.Сигнальная информация, используемая для переключения каналов, передается по D-каналу. Типичная информация, передаваемая по B-каналу, включает:

Речевые и аналоговые данные голосового диапазона, закодированные со скоростью 64 кбит / с с использованием импульсной кодовой модуляции (PCM)

Широкополосная речь и музыка, закодированные с использованием адаптивного дифференциала PCM (ADPCM) и один канал 64 кб / с

Речь, закодированная со скоростью ниже 64 кб / с, отдельно или в сочетании с другой цифровой информацией

Цифровые данные, соответствующие цепи — или классы обслуживания с коммутацией пакетов при скорости передачи данных, равной или меньшей 64 кбит / с

В случае единичных информационных потоков данных со скоростью менее 64 кбит / с скорость передачи данных адаптируется для передачи на B-канале со скоростью 64 кбит / с.Несколько потоков могут быть мультиплексированы вместе в одном B-канале, но для коммутации каналов весь B-канал переключается на единый пользовательский сетевой интерфейс.

Для поддержки различных услуг определено несколько типов соединения B-канала. Большинство простых оконечных адаптеров ISDN (рис. 14a) поддерживают три: данные, речь и звук 3,1 кГц. Тип соединения для передачи данных не ограничен тем, что биты данных прозрачно передаются по сети без каких-либо изменений. При межсетевом взаимодействии со скоростью 56 кбит / с данные могут быть в определенной форме, но это функция оконечного оборудования.Тип речевого соединения обеспечивает максимальную гибкость сети и наименьшую гибкость пользователя. Он позволяет эхоподавление и промежуточную аналоговую передачу, которая изменяет значения битов данных при передаче. Как следует из названия, он предназначен в первую очередь для речи с цифровым кодированием. Тип аудиосоединения 3,1 кГц является более строгим в сети с точки зрения того, как обрабатываются данные, и больше подходит для аналоговых данных голосового диапазона, чем тип речевого соединения.

Конфигурация канала BRI называется 2B + D, что дает скорость полезной нагрузки пользователя 144 кбит / с (= 2 × 64 кбит / с + 16 кбит / с).Локальный шлейф BRI фактически работает со скоростью 160 кбит / с, что включает полезную нагрузку 144 кбит / с плюс дополнительные 16 кбит / с служебных данных для синхронизации и кадрирования.

Физическое соединение BRI в помещении абонента осуществляется через U-интерфейс, который использует четырехуровневый линейный код с амплитудно-импульсной модуляцией (PAM), называемый 2B1Q, что означает 2 двоичных, 1 четвертичный. Когда пользовательские данные представлены на уровне завершения сети 1 (NT1) в интерфейсе, они скремблируются и перемежаются с зашифрованными битами канала обслуживания и работы (служебные данные).Скремблированные биты объединяются с битами синхронизации. Затем каждая пара битов кодируется до четвертичного (quat) значения, которое соответствует импульсам с уровнями напряжения, показанными в таблице IX. Значение quat, показанное в этой таблице, является опорным значением (аналогично двоичному единице или двоичному нулю), которое отображается на значение напряжения. Пример битовой последовательности и результирующий вывод линейного кодера 2B1Q показаны на рисунке 15.

ТАБЛИЦА IX. 2B1Q Линейный код

Двоичная пара Quat value Импульсное напряжение (v – p)
10 +3 +2.5 (+15/6)
11 +1 +0,833 (+5/6)
01 -1 -0,833 (-5/6)
00 −3 −2,5 (−15/6)

РИСУНОК 15. Пример битового потока с использованием линейного кода 2B1Q.

Основная форма импульса одинакова для всех значений quat, с той лишь разницей, что полярность и высота импульса (напряжение) указаны в линейном коде. Поскольку линейный код 2B1Q использует два бита на элемент сигнала (импульс), линейная битовая скорость 160 кб / с соответствует символьной скорости 80 кбод.Каждый импульс 2B1Q имеет ширину 12,5 мкс.

Изначально BRI был разработан для развертывания без тщательного проектирования или квалификации на любом ненагруженном контуре, отвечающем проектным требованиям для аналоговых контуров, обычно ненагруженных 24-ga. пара длиной менее 18 000 футов (15 000 футов для кабеля 26-го калибра). BRI может совместно использовать кабель с большинством аналоговых петель и всеми цифровыми петлями основной полосы частот без перекрестных помех.

При развертывании BRI в большинстве ситуаций будут использоваться существующие кабели обмена витой парой.U-повторитель, также называемый расширением интерфейса базовой скорости передачи (BRITE), может использоваться для увеличения BRI примерно вдвое по сравнению с нормальным расстоянием, или другие технологии могут использоваться для расширения петли на любое расстояние в пределах системы передачи. .

Три фундаментальных технических достижения сделали BRI (и другие современные технологии цифровых петель) жизнеспособными:

Очень крупномасштабная интеграция (VLSI)

Методы выравнивания с обратной связью (DFE)

Подавление эха

СБИС обеспечивает экономичную упаковку очень сложных электронных схем, а DFE обеспечивает средства уменьшения межсимвольных помех, вызванных несовершенными характеристиками передачи витых пар кабелей.Эхоподавление обеспечивает полнодуплексную цифровую передачу по одной витой паре. Экономичный DFE и подавление эха были бы невозможны без VLSI.

На каждом конце 2-проводной петли требуется компенсатор эха, как показано на рис. 16. Гибридный ответвитель выполняет преобразование 2-проводной схемы в 4-проводную, но не удерживает весь передаваемый сигнал вне приемника. (ближний эхо) и не блокирует эхо, возвращаемое от гибридных ответвителей, расположенных на дальнем конце цепи (дальний эхо).

РИСУНОК 16. Структура эхоподавителя в окончании интерфейса ISDN с базовой скоростью. Компенсатор эха вычитает копию эхо-сигнала, используя два основных компонента — механизм управления и адаптивные фильтры — для обработки эхо-сигнала на дальнем и ближнем концах.

Адаптивные поперечные фильтры используются для генерации реплик эхо-сигналов на ближнем и дальнем конце, которые вычитаются из фактических эхо-сигналов. Фильтр адаптируется к каналу с помощью зондирующего сигнала во время обучающей последовательности, когда интерфейсы подключены к контуру, и до фактической передачи пользовательских данных.Объемная задержка, предшествующая подавителю эха на дальнем конце, определяется зондированием канала или некоторой эквивалентной процедурой адаптации.

Вариант BRI, цифровой абонентской линии ISDN (ISDL), используется в таких приложениях, как выделенный доступ в Интернет. В этом приложении BRI подключается не к ISDN-совместимой системе коммутации оконечных устройств, а непосредственно к мультиплексору доступа DSL (DSLAM). Два B-канала обеспечивают пропускную способность до 128 кбит / с; D-канал не используется для установления вызова (как в приложении BRI), так как не используется переключение каналов.

В то время как BRI использует интерфейс, разработанный специально для линейных скоростей 160 кбит / с, PRI использует существующие интерфейсы, работающие на скорости DS-1 (1,544 Мбит / с), например, повторяющаяся несущая T1, высокая битовая скорость. тарифная цифровая абонентская линия или оптоволокно со встроенными каналами DS-1. PRI обычно распределяется по каналам как 23B + D, где B = 64 кбит / с и D = 64 кбит / с. Один D-канал обрабатывает сигнализацию (например, установление вызова, отключение и управление), связанную со всеми 23 B-каналами. Как и во всех стандартных интерфейсах скорости DS-1, полезная нагрузка пользователя равна 1.536 Мб / с. Есть дополнительные 8 кб / с накладных расходов для кадрирования и других сетевых целей, в результате чего общая скорость достигает 1,544 Мб / с.

Возможно, в зависимости от характеристик оборудования, использовать второй PRI с 24B. В этом случае второй PRI будет использовать D-канал первого PRI для целей сигнализации. Эта концепция может быть расширена до дополнительных PRI. PRI — предпочтительный метод подключения абонентов коммутируемого доступа к модемным пулам или серверам, расположенным у интернет-провайдеров (рис. 14b).PRI обеспечивает передачу по чистому каналу со скоростью 64 кбит / с между коммутатором и модемным сервером, позволяя аналоговым модемам с голосовой полосой 56 кбит / с (V.90) работать на более высоких скоростях. (Без PRI потребовалась бы настройка схемы DS-1 для передачи сигналов с отобранными битами, а отдельные каналы в DS-1 были бы ограничены до 56 кбит / с, таким образом ограничивая скорость модема до чего-то меньшего, чем было бы достижимо на чистых каналах. )

Обнаружение перехода через ноль — MATLAB и Simulink

Обнаружение пересечения нуля

Решатель с переменным шагом динамически регулирует размер временного шага, заставляя его увеличиваться, когда переменная изменяется медленно и уменьшается при быстром изменении переменной.Этот поведение заставляет решающую программу делать много маленьких шагов в непосредственной близости от разрыва потому что в этой области переменная быстро меняется. Это повышает точность, но может привести к к чрезмерному времени моделирования.

Simulink ® использует метод, известный как обнаружение перехода через нуль к точно определить местонахождение разрыва, не прибегая к слишком малым шагам по времени. Обычно этот метод улучшает время выполнения симуляции, но может привести к остановке некоторых симуляций. до предполагаемого времени завершения.

Simulink использует для этой цели два алгоритма: неадаптивный и адаптивный. Для информацию об этих методах см. в разделе «Алгоритмы перехода через ноль».

Демонстрация эффектов чрезмерного обнаружения перехода через нуль

В этом примере представлены три модели, иллюстрирующие поведение при пересечении нуля: example_bounce_two_integrators , example_doublebounce и example_bounce .

Модель example_bounce_two_integrators демонстрирует, как чрезмерные пересечения нуля могут вызвать остановку моделирования до предполагаемого времени завершения, если вы не используете адаптивный алгоритм.

Модель example_bounce использует лучший дизайн модели, реализующий динамику мяча с помощью двойного интегратора, чем модель example_bounce_two_integrators .

Модель example_doublebounce демонстрирует, как адаптивный алгоритм успешно решает сложную систему с двумя различными требованиями перехода через нуль.

Рассмотрим модель example_bounce_two_integrators . Он использует два отдельных интегратора для вычисления вертикальной скорости и положения мяча во время моделирования.

  1. Откройте модель, запустив open_system ('example_bounce_two_integrators') в командной строке.

  2. Как только появится блок-схема, установите для параметра Solver details> Zero-cross options> Algorithm pane Solver pane of the Model configuration parameters to Nonadaptive . Установите время остановки модели на 20 с. Вы можете изменить этот параметр на панели инструментов Simulink или на панели Solver параметров конфигурации модели.

  3. Смоделируйте модель.

Теперь вы можете просматривать и анализировать результаты моделирования.

При внимательном рассмотрении последней части моделирования вы увидите, что скорость колеблется чуть выше нуля.

Измените моделирование Время остановки на 25 с и смоделируйте модель. Симуляция останавливается с ошибкой из-за чрезмерного количества последовательных событий пересечения нуля в блоках «Сравнить с нулем» и «Позиционировать».

 Simulink остановит моделирование модели 'example_bounce_two_integrators', потому что 2 сигнала пересечения нуля, идентифицированные ниже, вызвали 1000 последовательных событий пересечения нуля во временном интервале между 20,357636989536076 и 20,3576369

594. -------------------------------------------------- ------------------------------ Количество последовательных переходов через ноль: 1000 Название сигнала перехода через ноль: RelopInput Тип блока: RelationalOperator Путь к блоку: example_bounce_two_integrators / Compare To Zero / Compare. -------------------------------------------------- ------------------------------ -------------------------------------------------- ------------------------------ Количество последовательных переходов через ноль: 500 Название сигнала перехода через ноль: IntgLoLimit Тип блока: Интегратор Путь к блоку: example_bounce_two_integrators / Position -------------------------------------------------- ------------------------------

Хотя вы можете увеличить этот предел, настроив параметр Параметры конфигурации модели> Решатель> Число последовательных переходов через нуль , внесение этого изменения все равно не позволяет моделированию продолжаться в течение 25 секунд.

Измените параметры решателя > Параметры перехода через ноль> параметр «Алгоритм » на панели «Решатель » параметров конфигурации модели на Адаптивный и снова смоделируйте модель в течение 25 с.

Увеличив масштаб последних 5 секунд моделирования, вы увидите, что результаты более полны и ближе к ожидаемому аналитическому решению динамики прыгающего мяча. Количество наблюдаемых вами болтовни является следствием приближения состояний системы к нулю и ожидается при численном моделировании.

Модель example_bounce использует блок интегратора второго порядка для моделирования динамики прыгающего мяча. Это предпочтительный метод моделирования двойного интегрирования динамики шара для производительности решателя. Чтобы сравнить производительность решателя для example_bounce_two_integrators и example_bounce , попробуйте запустить Solver Profiler на обеих моделях. Подробное сравнение обеих моделей см. В разделе «Моделирование прыгающего мяча».

Для параллельного сравнения адаптивных и неадаптивных алгоритмов обнаружения пересечения нуля см. «Двойной прыгающий мяч: использование адаптивного местоположения пересечения нуля».

Предотвращение чрезмерного пересечения нуля

Используйте следующую таблицу для предотвращения чрезмерных ошибок пересечения нуля в вашей модель.

Тип изменения Процедура изменения Преимущества

Увеличьте количество разрешенных нулей переходов

Увеличить значение Число последовательных нулевые переходы .вариант на Solver панель в Конфигурации Диалоговое окно параметров.

Это может дать вашей модели достаточно времени для определения нуля переход.

Ослабьте сигнал порог

Выберите Adaptive из Алгоритм опускает и увеличивает значение параметра Порог сигнала на Solver панель в Конфигурации Диалоговое окно параметров.

Решателю требуется меньше времени для точного определения нуля переход. Это может сократить время моделирования и устранить чрезмерное количество последовательных ошибок перехода через нуль. Однако, ослабление Пороговое значение сигнала может снизить точность.

Используйте Adaptive алгоритм

Выберите Adaptive из Алгоритм раскрывающийся список Solver панель в Конфигурации Диалоговое окно параметров.

Этот алгоритм динамически регулирует переход через нуль. порог, что повышает точность и уменьшает количество обнаружены последовательные пересечения нуля. С помощью этого алгоритма вы есть возможность указать время допуск и сигнал порог .

Отключить обнаружение пересечения нуля для определенного блок

  1. Очистить Разрешить переход через ноль флажок обнаружения на блоке диалоговое окно параметров.

  2. Выберите Использовать локальные настройки из Контроль перехода через ноль Понижение на панели Solver Диалоговое окно параметров конфигурации.

Локальное отключение обнаружения пересечения нуля предотвращает конкретный блок от остановки моделирования из-за чрезмерного последовательные переходы через ноль.Все остальные блоки продолжают приносить пользу от повышенной точности, что обнаружение пересечения нуля обеспечивает.

Отключить обнаружение пересечения нуля для всего модель

Выбрать Отключить все из Контроль перехода через ноль Потяните вниз Solver панель Конфигурации Диалоговое окно параметров.

Это предотвращает обнаружение нулевых переходов где-либо. в вашей модели. Следствием этого является то, что ваша модель больше не выигрывает от повышенной точности, что пересечение нуля обнаружение обеспечивает.

При использовании решателя ode15s следует учитывать регулировка порядка численного дифференцирования формулы

Выберите значение из Максимальный порядок разверните панель Solver на панели Диалоговое окно параметров конфигурации.

Для получения дополнительной информации см. Максимальный заказ.

Уменьшить максимальный размер шага

Введите значение для Максимальный размер шага на панели Solver Диалоговое окно параметров конфигурации.

Решающая программа принимает достаточно малые шаги, чтобы разрешить ноль переход. Однако уменьшение размера шага может увеличить время моделирования, и редко требуется при использовании адаптивного алгоритм.

Как имитатор может пропустить события пересечения нуля

Модели отскока и двойного отскока в имитации прыгающего мяча и двойного отскока мяча: использование адаптивного местоположения нулевого пересечения показывают, что высокочастотные колебания нарушение непрерывности (дребезжание) может привести к преждевременной остановке моделирования.

Также возможно, что решатель полностью пропустит пересечение нуля, если ошибка решателя допуски слишком велики.Это возможно, потому что метод обнаружения пересечения нуля проверяет, изменило ли значение сигнала знак после большого временного шага. Знак change указывает, что произошло пересечение нуля, и алгоритм пересечения нуля ищет точное время пересечения. Однако, если переход через нуль происходит в течение некоторого времени шаг, но значения в начале и конце шага не указывают на смену знака, решатель переходит через перекресток, не обнаружив его.

На следующем рисунке показан сигнал, пересекающий ноль. В первую очередь интегратор перешагивает через событие, потому что знак не изменился между временными шагами. В во-вторых, решающая программа обнаруживает изменение знака и, следовательно, обнаруживает переход через нуль. событие.

Рассмотрим реализацию модели отказов с двумя интеграторами.

Профилирование последних 0,5 с моделирования с использованием Solver Profiler показывает, что симуляция обнаруживает 44 события перехода через ноль в блоке Compare To Zero и 22 события на выходе блока Position.

Увеличьте значение параметра Относительный допуск до 1e-2 вместо значения по умолчанию 1e-3 . Ты можешь измените этот параметр в разделе Solver Details раздела Панель решателя в конфигурации Параметры диалогового окна или использование set_param для указания RelTol как '1e-2' .

Профилирование последних 0,5 с моделирования с новым относительным допуском Solver показывает, что он обнаруживает только 24 события перехода через нуль на позиции Compare To Нулевой блок и 12 событий на выходе Position блокировать.

Обнаружение перехода через ноль в блоках

Блок может регистрировать набор переменных перехода через нуль, каждая из которых является функцией переменная состояния, которая может иметь разрыв.Функция перехода через нуль проходит через ноль от положительного или отрицательного значения, когда соответствующий разрыв имеет место. Зарегистрированные переменные перехода через нуль обновляются в конце каждого моделирования. шаг, и любая переменная, которая изменила знак, идентифицируется как имеющая переход через нуль событие.

Если обнаружены какие-либо пересечения нуля, программное обеспечение Simulink интерполирует между предыдущими и текущими значениями каждого переменная, изменившая знак для оценки времени пересечения нуля, то есть разрывов.

Примечание

Алгоритм обнаружения пересечения нуля может ограничивать только события пересечения нуля для сигналов типа данных двойной .

Блоки, которые регистрируют пересечения нуля

В следующей таблице перечислены блоки, регистрирующие пересечения нуля, и объясняется, как блоки используют нулевые переходы.

Блок Количество обнаружений пересечения нуля

Abs

Один, чтобы обнаруживать, когда входной сигнал пересекает ноль в любом направление роста или падения.

Люфт

Два, один для обнаружения срабатывания верхнего порога и один для обнаружения, когда нижний порог увлеченный.

Сравнить с константой

Один, чтобы определить, когда сигнал равен постоянный.

Сравнить с нулем

Один, чтобы определить, когда сигнал равен нулю.

Мертвый Зона

Два, один для обнаружения входа в мертвую зону (вход сигнал минус нижний предел), и один для обнаружения мертвых выход из зоны (входной сигнал минус верхний предел).

Включить

Один, если порт включения находится внутри блока подсистемы, он обеспечивает возможность обнаружения нулевых переходов. Подробности см. Использование включенных подсистем.

От Файл

Один, для обнаружения прерывания входного сигнала в либо восходящее, либо нисходящее направление

От Рабочее пространство

Одно, для обнаружения прерывания входного сигнала в либо восходящее, либо нисходящее направление

Hit Переход

Один или два.Если нет выходного порта, есть только один переход через ноль для обнаружения, когда входной сигнал достигает порогового значения стоимость. Если есть выходной порт, второе пересечение нуля будет используется для возврата к 0 из 1 для создания импульсный выход.

If

Один, чтобы определить, когда выполняется условие If.

Интегратор

Если порт сброса присутствует, для определения момента сброса имеет место.

Если выход ограничен, есть три нулевые переходы: один для обнаружения, когда верхний предел насыщения достигнут, один для обнаружения, когда нижний предел насыщения достигнут, и один для обнаружения, когда насыщение левый.

MinMax

По одному для каждого элемента выходного вектора, чтобы определять, когда входной сигнал — это новый минимум или максимум.

Отношения Оператор

Один, чтобы определить, когда указанная связь истинный.

Реле

Один, если реле выключено, для определения точки включения.Если реле включено, чтобы определить точку выключения.

Насыщенность

Два, один для определения, когда верхний предел достигнут или оставлен, и один для обнаружения, когда достигнут нижний предел или левый.

второго порядка Интегратор

Пять, два для обнаружения состояния x достигнут верхний или нижний предел, два, чтобы определить, когда состояние dx / dt верхний или нижний предел достигнут, и один для определения, когда состояние покидает насыщенность.

Знак

Один, чтобы определить, когда вход пересекает нуль.

Редактор сигналов

Один, для обнаружения разрыва входного сигнала в либо восходящее, либо нисходящее направление

Step

Один для определения времени шага.

Переключатель

Один, для определения состояния переключателя имеет место.

Переключатель Случай

Один, чтобы определить, когда условие случая встретил.

Триггер

Один, если запущенный порт находится внутри блока подсистемы, он обеспечивает возможность обнаружения нулевых переходов. Подробности см. см. Использование запускаемых подсистем.

Включено и запущено Подсистема

Два, один для порта включения и один для порта триггера.Для получения подробной информации см .: Использование активированных и запускаемых подсистем

Пример реализации: блок насыщения

Примером блока Simulink, который регистрирует пересечения нуля, является блок насыщения. Обнаружение перехода через ноль идентифицирует эти события состояния в блоке Saturation:

  • Входной сигнал достигает верхнего предела.

  • Входной сигнал выходит за верхний предел.

  • Входной сигнал достигает нижнего предела.

  • Входной сигнал выходит за нижний предел.

Блоки Simulink, которые определяют свои собственные события состояния, считаются имеющими внутренних переходов через ноль . Используйте блок Hit Crossing, чтобы получать явное уведомление о событие перехода через нуль. См. Блоки, которые регистрируют нулевые пересечения, для получения списка блоки с нулевыми переходами.

Обнаружение государственного события зависит от конструкции внутреннего сигнал перехода через ноль. Этот сигнал недоступен для блок-схемы. Для Блок насыщения, сигнал, который используется для обнаружения пересечения нуля для верхнего предел равен zcSignal = UpperLimit u , где u — входной сигнал.

Сигналы пересечения нуля имеют атрибут направления, который может иметь следующие значения:

  • возрастание — Переход через ноль происходит при нарастании сигнала до или через ноль, или когда сигнал оставляет ноль и становится положительный.

  • падающий — Переход через ноль происходит, когда сигнал падает до или через ноль, или когда сигнал оставляет ноль и становится отрицательный.

  • либо — Переход через ноль происходит, если либо возрастание, либо происходит падение.

Для верхнего предела блока Saturation направление нуля переход либо . Это позволяет входить и выходить события насыщения должны быть обнаружены с использованием того же сигнала перехода через нуль.

Связанные темы

SCR в цепях переменного тока

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Описать методы управления мощностью переменного тока с помощью тиристоров
  • • Полуволновое и полноволновое управление
  • • Базовое резистивное управление.
  • • Фазовое управление.
  • • Контроль уровня.
  • • Импульсный запуск.
  • • Синхронное переключение или переключение через ноль.
  • Разберитесь в работе схемы для различных методов срабатывания тринистора.
  • Описать методы безопасной изоляции устройств среднего и высокого напряжения.

Базовый резистивный контроль

Тиристоры

обычно используются в цепях управления питанием переменного тока, таких как диммеры освещения, регуляторы скорости двигателя переменного тока, нагреватели и т. Д., Где сетевое (линейное) напряжение используется для нагрузок в много ватт или часто киловатт.Целью управления переменным током является запуск SCR на части в течение каждого цикла переменного тока, чтобы ток нагрузки через SCR отключался на часть цикла переменного тока, таким образом ограничивая средний ток, протекающий через SCR, и, следовательно, среднюю передаваемую мощность. к нагрузке.

Рис. 6.2.1 Базовая схема резистивного управления

Самый простой способ достижения этого показан на рис. 6.2.1, где тиристор включается подачей синусоидальной волны низкого напряжения (полученной от входа переменного тока простой резисторной цепью, содержащей переменный потенциометр) на вывод затвора. SCR.Обратите внимание, что поскольку входная волна затвора получается из переменного тока, протекающего через SCR, она будет состоять только из выпрямленных полуволновых импульсов. Эффект этой входной волны заключается в том, что SCR будет включаться только тогда, когда форма волны затвора достигает потенциала срабатывания SCR, что происходит на полпути в течение каждого положительного полупериода волны переменного тока. После включения тиристора он продолжает проводить до тех пор, пока волна переменного тока не упадет до уровня чуть выше нуля вольт, когда ток, протекающий между анодом и катодом, упадет до значения, меньшего, чем порог ‘удерживающего тока’ (показан в тиристорном модуле 6.0 рис. 6.0.3). Затем тиристор остается в непроводящем состоянии в течение отрицательного полупериода волны переменного тока, поскольку теперь он смещен в обратном направлении (в режиме обратной блокировки) в течение оставшейся части цикла переменного тока. Когда начинается следующий положительный полупериод, тиристор остается в непроводящем состоянии до тех пор, пока сигнал запуска на выводе затвора снова не достигнет своего пускового потенциала.

Рис. 6.2.2 Активное срабатывание SCR

Время или фазовый угол, при котором будет срабатывать SCR, можно изменять, изменяя амплитуду сигнала затвора.Как видно из анимации на рис. 6.2.2. чем меньше амплитуда стробирующего сигнала, тем позже включается тиристор. Таким образом, изменение амплитуды сигнала триггера контролирует время включения SCR. Однако обратите внимание, что, поскольку тиристор в основном представляет собой выпрямительный диод, он проводит только половину цикла переменного тока, поэтому один тиристор может выдавать только 50% доступной мощности переменного тока. Кроме того, при использовании этой очень простой формы управления током, протекающим через тиристор, можно управлять только в течение половины положительного полупериода, то есть четверти полного цикла переменного тока.Можно видеть, что как только время включения достигает пика амплитуды волны переменного тока, его нельзя регулировать дальше, так как пиковая амплитуда сигнала запуска больше не будет достигать потенциала срабатывания затвора SCR и поэтому не будет запускать SCR после эта точка.

Рис. 6.2.3 Управление переменным током с помощью резисторов

Рис. 6.2.3 Видео недоступно в формате для печати

Из анимации и видео на рис. 6.2.3 также видно, что при использовании простого резистивного метода управление не очень линейное; Первоначально ток через SCR изменяется только на относительно небольшую величину, но есть более быстрое изменение непосредственно перед прекращением проводимости.Внимательно посмотрите на вставку с изображением лампы на видео; он начинает заметно тускнеть только тогда, когда время переключения приближается к пиковому значению волны переменного тока.

Рис. 6.2.4 Методы управления полноволновым тиристором

Полноволновое управление SCR

Базовая операция SCR, описанная выше, может быть значительно улучшена с помощью некоторых простых модификаций. Возможно, самым большим недостатком простого резистивного управления является то, что диапазон регулировки может покрывать только 25% всей волны переменного тока.Это происходит из-за того, что диодный тиристор проводит только положительную половину волны переменного тока. Чтобы обеспечить проводимость во время прохождения отрицательной половины волны переменного тока, переменный ток можно выпрямить с помощью двухполупериодного выпрямителя, как показано на рис. 6.2.4 (a). Поскольку обе половины волны переменного тока теперь будут положительными, диапазон регулировки теперь увеличен почти до 50%. Альтернативой является использование второго SCR, соединенного встречно-параллельно, как показано на рис. 6.2.4 (b), чтобы один SCR работал во время положительных полупериодов, а другой SCR — во время отрицательных полупериодов.Однако такое параллельное расположение тиристоров можно также получить, просто используя один симистор вместо двух тиристоров.

Рис. 6.2.5 Демонстрационная схема управления фазой тиристора

Контроль фазы SCR

Для достижения практически 100% -ного контроля волны переменного тока при регулировке фазы просто заменяется один из резисторов в резистивной цепи управления на конденсатор. Теперь это преобразует цепь резисторов в переменный фильтр нижних частот, который будет сдвигать фазу волны переменного тока, подаваемой на затвор.Подробную информацию о том, как работает фильтр нижних частот, можно найти здесь, но в основном значения C и R выбраны таким образом, чтобы регулировка R1 обеспечивала сдвиг фазы от 0 ° до почти 90 °. Чтобы быть эффективным, изменение R1 должно привести к значительному изменению поведения устройства нагрузки (в данном случае лампы на 12 В, 100 мА). Однако, помимо сдвига фазы сигнала затвора, RC-фильтр также будет изменять амплитуду формы сигнала затвора, поэтому амплитуда сигнала затвора также должна поддерживаться выше пускового потенциала выбранного типа SCR для переключения иметь место.Из этих условий видно, что расчет подходящих значений для R и C для обеспечения надлежащего управления зависит как от фазы, так и от амплитуды, поэтому может быть довольно сложным. Поэтому, скорее всего, также потребуются некоторые практические эксперименты со значениями R и C.

Рис. 6.2.6 Управление фазой SCR

Рис. 6.2.6 Видео недоступно в формате для печати

Видео на рис. 6.2.6 показывает рабочую схему с использованием значений компонентов, показанных на рис.6.2.5. Наблюдая за яркостью лампы вместе с изменяющейся формой сигнала, показанной на вставленном изображении, можно увидеть, что использование фазового управления действительно дает значительно лучший контроль почти над всеми 180 ° каждого полупериода по сравнению с простым резистивным управлением.

Контроль уровня SCR

Рис. 6.2.7 Контроль уровня SCR

Другой способ включения тиристора в соответствующую часть цикла переменного тока — подать напряжение постоянного тока на затвор в течение времени, которое требуется тиристору для проведения.Следовательно, постоянный ток, приложенный к затвору, будет импульсом переменной ширины, имеющим уровень напряжения, достаточный для того, чтобы заставить тиристор проводить. Эти импульсы должны быть синхронизированы с выпрямленной волной переменного тока, чтобы они всегда начинались и заканчивались в правильное время относительно формы волны переменного тока.

Анимация на рис. 6.2.7 иллюстрирует основной метод запуска SCR с использованием управления уровнем. SCR запускается (включается) в течение каждого полупериода выпрямленного переменного тока напряжением V g , приложенным к затвору SCR.SCR отключается в конце каждого полупериода, когда напряжение на SCR падает почти до нуля, что также совпадает с окончанием триггерного импульса V g . Импульсы постоянного тока могут генерироваться в цифровом виде, с использованием выхода компьютера или дискретной компонентной схемы, такой как показанная ниже на рис. 6.2.8, в которой используется моностабильный таймер 555. Эта схема предлагает простой и недорогой метод демонстрации работы тринистора с использованием только низких напряжений. Используются два блока питания, заштрихованная область на рис.6.2.8 — это демонстрационный источник питания переменного тока, описанный в модуле SCR 6.0, который изолирует демонстрационную схему от сети (линии). На контрольную секцию цепи должно подаваться постоянное напряжение от 5 В до 12 В. Это может быть либо отдельный источник питания постоянного тока (например, «настенная бородавка»), либо специальный регулируемый источник питания IC, либо батарея. Секция управления схемы (черная) также изолирована от секции переменного тока (красная) двумя оптопарами, IC1 и IC3. Поскольку эта схема уже изолирована от сетевого напряжения с помощью T1, казалось бы, нет необходимости использовать второй метод изоляции в IC1, однако основная функция IC1 в данном случае не изоляция, а действие как детектор перехода через ноль.

Рис. 6.2.8 Цепь запуска уровня SCR

Рис. 6.2.9 Формы сигналов запуска уровня SCR

Демонстрационная схема запуска уровня

Схема на рис. 6.2.8 включает тиристор в момент времени, выбранный настройкой VR1, в течение каждого положительного полупериода переменного тока от низковольтного источника питания (форма сигнала A). SCR снова отключается, когда выпрямленное напряжение переменного тока падает почти до нуля в конце каждого полупериода. Схема управления основана на микросхеме таймера 555, работающей в моностабильном режиме, и двух оптопарах 4N25.

Помимо изоляции цепи 555 от входящего переменного тока, IC1 (4N25) выдает синхронизирующий импульс (форма сигнала B на рис. 6.2.9). Это достигается за счет смещения IC1 в режиме общего коллектора, так что его выходной транзистор проводит большую часть входного двухполупериодного переменного тока, создавая высокое (5 В) напряжение на выводе 4, но отключается, когда волна переменного тока приближается к 0 В, создавая выход 0 В. на выводе 4 микросхемы IC1. Эти импульсы используются для запуска моностабильного модуля 555 (IC2) в начале каждого полупериода.

Каждый раз, когда срабатывает IC2, его выход на выводе 3 становится высоким в течение времени, установленного постоянной времени, создаваемой переменным резистором VR1 и конденсатором синхронизации C1.Обратите внимание, что VR1 также подключен параллельно резистору R4 на 27 кОм. Целью этого является достижение более точной постоянной времени, чем это возможно при использовании только предпочтительных значений VR1 и C1. Также можно было бы установить предварительно установленный резистор вместо R4, чтобы получить точную длительность пускового импульса высокого уровня, генерируемого IC2.

Рис. 6.2.10 Срабатывание по уровню SCR

Рис. 6.2.10 Видео недоступно в формате для печати

Обратите внимание, что запускающий импульс, создаваемый IC2 (форма сигнала C на рис.6.2.9) переходит в высокий уровень сразу после получения синхронизирующего импульса, который включает SCR в начале полупериода. Также, когда импульс запуска возвращается на низкий уровень, это не отключит SCR, он будет продолжать работать до конца полупериода; это не то, что нужно. Однако форма сигнала C инвертируется под действием оптрона IC3, поскольку его выходной транзистор подключен в режиме общего эмиттера. Следовательно, SCR запускается во время последнего периода полупериода выпрямленного переменного тока (форма сигнала D на рис.6.2.9). Обратите внимание, что форма сигнала D не похожа на инверсию сигнала C, потому что, как только SCR запускается, вход затвора (вместе с анодом и катодом) следует форме выпрямленной волны переменного тока с момента запуска до момента, когда он достигает 0 В.

Обратите внимание, что схема запуска уровня, описанная здесь и показанная в работе на видео на рис. 6.2.10, не предназначена конкретно для представления практической схемы для управления высоким напряжением, а как демонстрационный образец, позволяющий изучить управление SCR. .Таким образом, этот модуль дает возможность более глубоко изучить режимы запуска SCR, используя низковольтный источник питания переменного тока, описанный в модуле SCR 6.0, и создавая схемы запуска на макетной плате. Однако на практике есть некоторые недостатки срабатывания по уровню, которые можно преодолеть с помощью импульсного запуска.

Импульсный запуск SCR

Использование запуска по уровню, как описано выше, имеет недостаток, заключающийся в создании тока затвора в течение всего периода включения SCR.Это создает ненужный ток затвора и в приложениях с высокой мощностью может увеличить тепло, выделяемое на переходе 2 SCR, что, в свою очередь, может снизить долговременную надежность.

Модификация схемы, показанной на рис. 6.2.8, проиллюстрирована на рис. 6.2.11. Эта схема генерирует одиночный узкий импульс (длительностью около 4 мкс) для запуска SCR при выбранном угле включения, затем SCR продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не упадет до значения, меньшего, чем значение удерживающего тока около 0 В, что значительно снижает среднее значение затвора. Текущий.

Рис. 6.2.11 Цепь запуска импульса SCR

Как работает схема запуска импульса

Часть рис. 6.2.11, показанная бледно-серым цветом, работает так же, как уже было описано для рис. 6.2.8; Выход IC2 (моностабильный) состоит из положительных импульсов переменной ширины (форма сигнала A, показанная на рис. 6.2.12), где задний фронт каждого импульса определяет угол включения SCR. (Обратите внимание, что в схеме запуска уровня этот сигнал инвертируется перед подачей на затвор, так что задний фронт становится нарастающим фронтом для запуска SCR).На рис. 6.2.11 перед тем, как выходной сигнал IC2 будет инвертирован, он дифференцируется C3 и R5 для создания серии узких 4 мкс положительных и отрицательных импульсов, соответствующих нарастающим и спадающим фронтам сигнала A. Эти узкие импульсы подаются на общий коллектор (эмиттерный повторитель) задающего транзистора Tr1 через R6. Диод D2 на эмиттере Tr1 удаляет положительные импульсы (за исключением небольшого остатка из-за потенциала прямого перехода диода).

Рис. 6.2.12 Формы сигналов запуска импульса SCR

Отрицательные импульсы (форма волны B) на эмиттере Tr1 инвертируются импульсным трансформатором 1: 1 T2 путем подключения вторичной обмотки T2 в противофазе к первичной обмотке T2 (обратите внимание на точки индикатора фазы рядом с первичной и вторичной обмотками), таким образом создавая положительные триггерные импульсы для SCR.Т2 также действует как изолятор между цепью управления постоянного тока низкого напряжения и тиристором переменного тока более высокого напряжения. На рис. 6.2.12 форма волны C показывает форму волны катода SCR, причем быстрый нарастающий фронт соответствует времени запуска импульса, подаваемого на затвор через токоограничивающий резистор R8; это снижает ток, подаваемый каждым импульсом запуска, примерно до 100 мкА.

Цепи запуска по уровню и импульсного запуска обеспечивают надежный запуск и настройку почти на всех 360 ° волны переменного тока 50 Гц.Для работы на частоте 60 Гц может потребоваться некоторая корректировка постоянной времени моностабильности. Уровень напряжения питания постоянного тока не критичен, от 5 до 12 В.

Рис. 6.2.13 Кривые пересечения нуля SCR

Синхронное переключение (переход через нуль)

Однако проблема существует со всеми описанными выше методами управления. Форма выходного сигнала переменного тока, когда SCR включается в течение каждого положительного полупериода волны переменного тока, имеет очень быстрое время нарастания, поскольку ток через SCR внезапно переключается с нуля на мгновенное значение волны переменного тока.При использовании источника переменного тока 230 В это резкое изменение может составлять около 325 В (пиковое значение волны переменного тока). Форма волны также может быть острым треугольным всплеском, если SCR включается после достижения пикового значения волны. В любом случае форма волны переменного напряжения, создаваемая действием SCR, будет богата гармониками, которые могут вызвать серьезный уровень электромагнитных помех (ЭМИ), вызывая проблемы не только для других подключенных схем; Помехи также могут излучаться на другие расположенные поблизости электронные устройства в виде радиочастотных помех (r.е.и.), поскольку создаваемые гармоники могут распространяться в радиодиапазоны. Чтобы избежать этих проблем, можно использовать альтернативные методы контроля. Один из таких методов, называемый «синхронное переключение или переключение с переходом через нуль», заключается в том, чтобы разрешить тиристорам переключаться только тогда, когда форма напряжения сети равна нулю или очень близка к нему. Затем тиристор включается на определенное количество циклов, а затем снова выключается (когда напряжение переменного тока проходит через 0 В) еще на количество циклов. Затем можно изменить соотношение циклов включения и выключения, чтобы обеспечить изменение средней мощности, подаваемой на нагрузку.Рис. 6.2.13 иллюстрирует теоретический метод достижения нулевого переключения кроссовера. Практическая демонстрационная схема показана на рис. 6.2.14, а фактические формы сигналов, полученные из схемы, показаны на рис. 6.2.15.

Сигнал

A на рис. 6.2.15 показывает форму сигнала 18Vpp, 100 Гц, приложенную к схеме перехода через нуль от двухполупериодного выпрямленного источника питания переменного тока и мостового выпрямителя (заштриховано серым на рис. 6.2.14).

Форма сигнала B представляет собой серию импульсов 5 В, полученных от оптопары IC1.Поскольку транзистор оптопары включен в течение большей части положительного полупериода входа переменного тока, это делает эмиттер высоким, за исключением узкого импульса, поскольку эмиттер падает с 5 В до 0 В каждый раз, когда вход переменного тока падает до 0 В. Таким образом, эти импульсы синхронизируются с точкой нулевого напряжения формы сигнала A.

Однако, поскольку для запуска SCR необходимы положительные импульсы запуска, импульсы в точке B инвертируются Tr1 для создания формы сигнала C.

Форма сигнала D является выходным сигналом автономного нестабильного генератора 555 IC2, который генерирует прямоугольные импульсы с частотой повторения импульсов около 7 Гц и переменной скважностью, регулируемой VR1.Эта форма сигнала используется для управления соотношением времени включения и выключения SCR. Поскольку SCR будет высоким (включенным) в течение нескольких полупериодов 100 Гц, затем низким (выключенным) в течение нескольких полупериодов. Отношение метки к пространству прямоугольной волны, создаваемой IC2, регулируется VR1, чтобы обеспечить время включения примерно от 20% до 90% от периодического времени нестабильного выхода. Более подробно работа IC2 описана в Модуле 4.4 генераторов.

Выходы Tr1 (форма сигнала C) и IC2 (форма сигнала D) подаются на два входа логического элемента И (IC3).Выход IC3 переходит в логическую 1 только тогда, когда оба входа находятся в логической 1. Это создает серию узких положительных пусковых импульсов (форма сигнала E) для запуска SCR только в начале этих полупериодов, когда форма сигнала D имеет высокий уровень. Создаваемые импульсы запуска подаются на Т2, изолирующий импульсный трансформатор 1: 1 через транзистор Tr2 драйвера эмиттерного повторителя. Вторичная обмотка Т2 подает триггерные импульсы на затвор тринистора через резистор ограничителя тока R11 и диод D3. Форма волны затвора (форма волны F) практически идентична форме волны выхода на катоде SCR, поскольку между затвором и катодом SCR существует лишь небольшая разница в напряжении.

Рис. 6.2.14 Цепь управления переходом через ноль SCR

* Примечание по безопасности: Как правило, резисторы 0,25 Вт подходят для этой конструкции, но если схема работает в течение длительного времени без источника переменного тока, но при этом источник постоянного тока все еще включен, существует вероятность того, что R11 (47R 0,25 Вт) может перегреться. , поскольку в этих условиях он будет пропускать повышенный ток из-за сигнала E, являющегося версией нестабильного выхода с более высоким током (форма сигнала D). Чтобы избежать перегрева, R5 может быть заменен версией с более высокой мощностью, или, предпочтительно, оба источника переменного и постоянного тока всегда должны быть отключены, когда цепь не работает!

Фиг.6.2.15 Формы сигналов Рис. 6.2.14 Схема

Рис. 6.2.16 SCR Zero Crossing


Макетная плата

Работа цепи с переходом через ноль SCR

В этой демонстрационной схеме снова используется двухполупериодный выпрямленный источник переменного тока низкого напряжения (12 В, RMS, ), описанный ранее и выделенный серым цветом на рис. 6.2.14.

Рис. 6.2.14. использует два разных метода изоляции и демонстрирует, как метод контроля перехода через нуль может быть реализован с использованием стандартных компонентов.Он не предназначен для представления какого-либо конкретного коммерчески доступного решения и не предназначен для представления наилучшего доступного метода. Целью схем управления затвором SCR, обсуждаемых в этом модуле, является предоставление полезных демонстраций широко используемых методов управления и среды низкого напряжения для соответствующих экспериментов. Они могут быть построены недорого на стандартном макете или плате, как показано на рис. 6.2.16, в качестве полезных демонстраций или студенческих проектов. В этих проектах используются низкие напряжения, чтобы поддерживать более безопасную окружающую среду, но узнайте больше об электронике.org не заявляет и не предполагает, что какая-либо электронная схема является полностью безопасной, выбор построения и / или использования схем и методов, описанных на этом сайте, осуществляется исключительно на ваш страх и риск.

Видео на рис. 6.2.17 показывает эффект управления переходом через ноль при использовании для уменьшения яркости лампы. Обратите внимание на выраженное мерцание, возникающее при включении и выключении SCR на низких частотах, показывая, что это решение, устраняя одну проблему управления SCR (помехи), создает другую — низкую скорость переключения и связанное с этим мерцание.Однако, хотя это может быть проблемой для приложений освещения, это не проблема для приложений с медленно меняющимися значениями, такими как управление нагревом. Таким образом, переход через нуль может быть эффективным для контроля температуры за счет изменения средней мощности, подаваемой на нагревательный элемент.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *