固態(tài)繼電器的分類與工作原理

1、固態(tài)繼電器的分類與工作原理固態(tài)繼電器（SolidStateRelays,縮寫SSR磔一種無觸點電子開關(guān)，由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，采用混合工藝組裝來實現(xiàn)控制回路（輸入電路）與負(fù)載回路（輸出電路）的電隔離及信號耦合，由固態(tài)器件實現(xiàn)負(fù)載的通斷切換功能，內(nèi)部無任何可動部件。盡管市場上的固態(tài)繼電器型號規(guī)格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入（控制）電路，驅(qū)動電路和輸出（負(fù)載）電路三部分組成。固態(tài)繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號源。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控

2、制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當(dāng)寬的輸入電壓范圍。固態(tài)繼電器的驅(qū)動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光一三極管、光雙向可控硅、光二極管陣列（光伏）等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號。固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號的控制下，實現(xiàn)固態(tài)

3、繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件（芯片）和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固態(tài)繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管（Transistor）、單向可控硅（Thyristor或SCRb雙向可控硅（Triac）、MO我效應(yīng)管（MOSFET）絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）等。固態(tài)繼電器原理固態(tài)繼電器（SolidstateRelay,SSR磔一種由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點開關(guān)，利用電子組件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體組件）的開關(guān)特性，達到無觸點、無火花、而能接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關(guān)”。相對于以往的“線圈一簧片觸點式”繼電器（Electr

4、omechanicalRelay,EMR）,SSR沒有任何可動的機械零件，工作中也沒有任何機械動作，具有超越EMR勺優(yōu)勢，如反應(yīng)快、可靠度高、壽命長（SSR的開關(guān)次數(shù)可達108109次，比一般EMR勺106高出百倍）、無動作噪聲、耐震、耐機械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點使SSR在軍事、化工、和各種工業(yè)民用電控設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用。固態(tài)繼電器的控制信號所需的功率極低，因此可以用弱信號控制強電流。同時交流型的SSR采用過零觸發(fā)技術(shù)，使SSR可以安全地用在計算機車出接口，不會像EMR那樣產(chǎn)生一系列對計算機的干擾，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重當(dāng)機。比較常用的是DIP封裝的型式?？刂齐妷汉拓?fù)載電壓按使用場

5、合可以分成交流和直流兩大類，因此會有DC-AGDC-DCAC-ACAC-DC四種型式，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用按負(fù)載電源的類型不同可將SSR分為交流固態(tài)繼電器（AC-SSR和直流固態(tài)繼電器（DC-SSR）oAC-SSR是以雙向晶閘管作為開關(guān)器件，用來接通或斷開交流負(fù)載電源的固態(tài)繼電器。AC-SSR的控制觸發(fā)方式不同，又可分為過零觸發(fā)型和隨機導(dǎo)通型兩種。過零觸發(fā)型AC-SS觀當(dāng)控制信號輸入后，在交流電源經(jīng)過零電壓附近時導(dǎo)通，故干擾很小。隨機導(dǎo)通型AC-SSR則是在交流電源的任一相位上導(dǎo)通或關(guān)斷，因此在導(dǎo)通瞬間可能產(chǎn)生較大的干擾。1.2工作原理過零觸發(fā)型AC-SSR為四端器

6、件，其內(nèi)部電路如圖1所示。1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構(gòu)成反相器，R4RSV2和晶閘管V3組成過零檢測電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發(fā)脈沖，R3R7為分流電阻，分別用來保護V3和V4,R8和C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在1025V或-(1025)V區(qū)域內(nèi)進行觸發(fā)，如圖2所示。圖中交流電壓分三個區(qū)域，I區(qū)為-10V+10V范圍，稱為死區(qū)，在此區(qū)域中加入輸入信號時不能使

7、SSR導(dǎo)通。n區(qū)為1025V和-(1025)V范圍，稱為響應(yīng)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)只要加入輸入信號，SSR立即導(dǎo)通。出區(qū)為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號，SSR的導(dǎo)通被抑制。當(dāng)輸入端未加電壓信號時，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，M飽和，V3和V4因無觸發(fā)電壓而截止，此時SSR關(guān)閉。當(dāng)加入輸入信號時，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏晶體管飽和，使V1截止。此時若V3兩端電壓在-(1025)V或1025V范圍內(nèi)時，只要適當(dāng)選擇分壓電阻R和R,就可使V2截止，這樣使M觸發(fā)導(dǎo)通，從而使V4的控制極上得到從R-URV3-URR7或反方向的觸發(fā)脈沖，而使V4導(dǎo)通，使負(fù)載接通交流電源

8、。而若交流電壓波形在圖2中的山區(qū)內(nèi)時，則因V2飽和而抑制V3和V4的導(dǎo)通，而使SSRM抑制，從而實現(xiàn)了過零觸發(fā)控制。由于1025V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就將過零電壓粗略地定義為025V,即認(rèn)為在此區(qū)域內(nèi)，只要加入輸入信號，過零觸發(fā)型AC-SSRtB能導(dǎo)通。當(dāng)輸入端電壓信號撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3截止，(!此時V4仍保持導(dǎo)通，直到負(fù)載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時，SSR才轉(zhuǎn)為截止。SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯(lián)形式。若負(fù)載為電動機一類的感性負(fù)載，則其靜態(tài)電壓上升率dv/dt是一個重要參數(shù)。由于單向晶

9、閘管靜態(tài)電壓上升率(200V/s)大大高于雙向晶閘管的換向指標(biāo)(10V/s),因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯(lián)代替雙向晶閘管，一方面可提高輸出功率；另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSRW為增強型SSR2.選型使用時應(yīng)注意事項2.1在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成，焊接時應(yīng)在溫度小于250C、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。2.2各種負(fù)載浪71特性對SSR的選擇許多被控負(fù)載在接通瞬間會產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞，所以

10、用戶在選用繼電器時應(yīng)對被控負(fù)載的浪涌特性進行分析然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負(fù)載時的降額系數(shù)（常溫下）。如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應(yīng)選用隨機型固態(tài)繼電器。2.3使用環(huán)境溫度的影響固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安

11、裝使用過程中，應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強冷。在安裝時應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達到最佳散熱效果。如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下（40C80C）時，用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。2.4過流、過壓保護措施在繼電器使用時，因過流和負(fù)載短路會造成SSR內(nèi)部輸出可控硅永久損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護型（選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護，內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端

12、并接RC吸收回路和壓敏電阻（MOV床實現(xiàn)輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。2.5繼電器輸入回路信號在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時，可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻，以使輸入信號不超過其額定參數(shù)值。2.6在具體使用時，控制信號和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動不應(yīng)大于10%否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。2.7在安裝使用時應(yīng)遠離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。2.8固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，在使用或設(shè)計時應(yīng)注意。2.9固態(tài)繼電器失效更換時，應(yīng)盡量選用原型號或技術(shù)參

13、數(shù)完全相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。固態(tài)繼電器簡介一.什么是固態(tài)繼電器？固態(tài)繼電器（SSR）是一種全電子電路組合的元件，它依靠半導(dǎo)體器件和電子元件的電磁和光特性來完成其隔離和繼電切換功能。固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)的電磁繼電器相比，是一種沒有機械，不含運動零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同的功能。二.固態(tài)繼電器的分類：按工作性質(zhì)分有直流輸入-交流輸出型，直流輸入一直流輸出型，交流輸入-交流輸出型，交流輸入-直流輸出型。按安裝方式有裝置式（面板安裝），線路板安裝型。按元件分有普通型和增強型。三.固態(tài)繼電器優(yōu)缺點：優(yōu)點：多數(shù)產(chǎn)品具有零電壓導(dǎo)通，零電流關(guān)斷，與邏輯電路兼容（T

14、TL、DTL、HTL）切換速度快、無噪音、耐腐蝕、抗干擾、壽命長、體積小，能以微小的控制信號直接驅(qū)動大電流負(fù)載等。缺點：存在通態(tài)壓降，需要散熱措施，有輸出漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，成本高。四.固態(tài)繼電器應(yīng)用領(lǐng)域：由于固態(tài)繼電器的內(nèi)在特點，自問世以來以進入電磁繼電器的大多數(shù)領(lǐng)域，在少數(shù)領(lǐng)域以完全取而代之。特別是計算機自動控制領(lǐng)域，由于固態(tài)繼電器的所需驅(qū)動功率較底，直接和邏輯電路兼容，不必加中間緩沖器即可直接驅(qū)動。目前固態(tài)繼電器以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制，如電爐加熱系統(tǒng)，熟控機械，遙控機械，電機，電磁閥以及信號燈，閃爍器，舞臺燈光控制系統(tǒng)，醫(yī)療器械，復(fù)印機，洗衣機，消防保安系統(tǒng)等等都有

15、大量應(yīng)用。固體繼電器固態(tài)繼電器SSR（solidstatereleys）是一種無觸點通斷電子開關(guān)，它利用電子元件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開關(guān)特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。為實現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離，器件中采用了高耐壓的專業(yè)光電耦合器。當(dāng)施加輸入信號后，其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時呈阻斷狀態(tài)。整個器件無可動部件及觸點，可實現(xiàn)相當(dāng)于常用電磁繼電器一樣的功能。其封裝形式也與傳統(tǒng)電磁繼電器基本相同。它問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。由于

16、固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點開關(guān)元件，所以它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點。因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁繼電器之勢，并可進一步擴展到傳統(tǒng)電磁繼電器無法應(yīng)用的領(lǐng)域。如計算機和可編程控制器的輸入輸出接口、計算機外圍和終端設(shè)備、機械控制、過程控制、遙控及保護系統(tǒng)等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蝕、防爆等特殊工作環(huán)境中以及要求高可靠的工作場合，SSR都較之傳統(tǒng)的電磁繼電器有無可比擬的優(yōu)越性。固態(tài)繼電器有三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流

17、輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用。固體繼電器的工作原理盡管市場上的固體繼電器型號規(guī)格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，驅(qū)動電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。固體繼電器的輸

18、入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固體繼電器的觸發(fā)信號源。固體繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當(dāng)寬的輸入電壓范圍。固體繼電器的驅(qū)動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光一三極管、光一雙向可控硅、光二極管陣列(光伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯

19、將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號。固體繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號的控制下，實現(xiàn)固體繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固體繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。固體繼電器的主要優(yōu)點是：(1)無運動零部件，無機械磨損，無動作噪聲，無機械故障，可靠性高；(2) 無燃弧觸點，

20、無觸點間的火花、電弧，無觸點抖動和磨損，對外干擾??；(3) 開關(guān)速度迅速，動作時間可達10-3S以下；(4) 靈敏度高,控制功率小，可達10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容；(5) 抗沖擊振動性能優(yōu)良，容易實現(xiàn)零”壓切換；(6) 一般用絕緣材料灌封成全封閉整體，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也極佳；(7) 半導(dǎo)體器件作為開關(guān)工作，壽命長；(8) )易實現(xiàn)附加功能。固體繼電器性能參數(shù)測試時應(yīng)注意以下幾點：(9) 測試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關(guān)元件。(10) 試中不要隨意加快動作速率(一般輸入

21、信號的一個周期長應(yīng)為接通和關(guān)斷時間之和的(11) 上)，否則因動態(tài)開關(guān)損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關(guān)元件。(3)測試時，首先要了解輸出電流與殼溫(環(huán)境溫度)之間的關(guān)系曲線(殼溫上升或不帶散熱器時額定輸出電流會下降)，避免過載引起永久性失效。(4) SSR在關(guān)斷狀態(tài)下輸出兩端不能實現(xiàn)完全的隔離，存在一定的漏電流，在較高電壓下測試介質(zhì)耐壓和絕緣電阻在使用時，易發(fā)生觸電事故。輸出兩端絕不可測試絕緣電阻或耐壓。固體繼電器使用中應(yīng)注意的問題(1)在實際使用時，必須使產(chǎn)品的實際使用條件完全符合產(chǎn)品各項參數(shù)和特性曲線的要求。(2)SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱溫度高時，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下

22、降，因此選用(一般負(fù)載電流5A時應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境SSR時須留有一定的余量。（3）當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時，將承受P=V（管壓降）M（負(fù)載）的耗散功率。因此必須根據(jù)實際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用電導(dǎo)率電導(dǎo)率：水的導(dǎo)電性即水的電阻的倒數(shù)，通常用它來表示水的純凈度。電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），然后測量極板間流過的電流。根據(jù)歐姆定律，電導(dǎo)率（G）-電阻（R）的倒數(shù)，是由電壓和電流決定的。電導(dǎo)的基本單位是西門子（S）,原來被稱為姆歐，取電阻單位歐姆倒數(shù)之意。因為電導(dǎo)池的幾何形

23、狀影響電導(dǎo)率值，所以標(biāo)準(zhǔn)的測量中用單位S/cm來表示電導(dǎo)率，以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導(dǎo)率（C）簡單的說是所測電導(dǎo)（G）與電導(dǎo)池常數(shù)（L/A）的乘積.這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。=p1=1/0-（1）定義或解釋電阻率的倒數(shù)為電導(dǎo)率。b=1/P;（2）單位：在國際單位制中，電導(dǎo)率的單位是西門子/米,其它單位有：s/cm,us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm說明電導(dǎo)率的物理意義是表示物質(zhì)導(dǎo)電的性能。電導(dǎo)率越大則導(dǎo)電性能越強，反之越小。電導(dǎo)電極有那些種類？有何不同用途？電導(dǎo)電極一般分為二電極式和多電極式兩種類型。二電極式電導(dǎo)電極是目前國內(nèi)使用最

24、多的電導(dǎo)電極類型，實驗式二電極式電導(dǎo)電極的結(jié)構(gòu)是將二片鉗片燒結(jié)在二平行玻璃片上，或圓形玻璃管的內(nèi)壁上，調(diào)節(jié)鉗片的面積和距離，就可以制成不同常數(shù)值的電導(dǎo)電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。而在線電導(dǎo)率儀上使用的二電極式電導(dǎo)電極常制成圓柱形對稱的電極。當(dāng)K=1時，常采用石墨，當(dāng)K=0.1、0.01時，材料可以是不銹鋼或鈦合金。多電極式電導(dǎo)電極，一般在支持體上有幾個環(huán)狀的電極，通過環(huán)狀電極的串聯(lián)和并聯(lián)的不同組合，可以制成不同常數(shù)的電導(dǎo)電極。環(huán)狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉗金。電導(dǎo)電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導(dǎo)電極的優(yōu)點是可以避免電極極化帶來的測量誤差，在國外的實驗式和

25、在線式電導(dǎo)率儀上較多使用。電磁式電導(dǎo)電極的特點是適宜于測量高電導(dǎo)率的溶液，一般用于工業(yè)電導(dǎo)率儀中，或利用其測量原理制成單組分的濃度計，如鹽酸濃度計、硝酸濃度計等。如何測定電導(dǎo)電極常數(shù)？為何要對常數(shù)進行校準(zhǔn)？根據(jù)公式K=S/G,電極常數(shù)K可以通過測量電導(dǎo)電極在一定濃度的KCL溶液中的電導(dǎo)G來求得，此時KCL溶液的電導(dǎo)率S是已知的。由于測量溶液的濃度和溫度不同，以及測量儀器的精度和頻率也不同，電導(dǎo)電極常數(shù)K有時會出現(xiàn)較大的誤差，使用一段時間后，電極常數(shù)也可能會有變化，因此，新購的電導(dǎo)電極，以及使用一段時間后的電導(dǎo)電極，電極常數(shù)應(yīng)重新測量標(biāo)定，電導(dǎo)電極常數(shù)測量時應(yīng)注意以下幾點：1 .測量時應(yīng)采用配套

26、使用的電導(dǎo)率儀，不要采用其它型號的電導(dǎo)率儀。2 .測量電極常數(shù)的KCL溶液的溫度，以接近實際被測溶液的溫度為好。3 .測量電極常數(shù)的KCL溶液的濃度，以接近實際被測溶液的濃度為好。電導(dǎo)率是物質(zhì)傳送電流的能力，是電阻率的倒數(shù)。在液體中常以電阻的倒數(shù)一一電導(dǎo)來衡量其導(dǎo)電能力的大小。水的電導(dǎo)是衡量水質(zhì)的一個很重要的指標(biāo)。它能反映出水中存在的電解質(zhì)的程度。根據(jù)水溶液中電解質(zhì)的濃度不同，則溶液導(dǎo)電的程度也不同。通過測定溶液的導(dǎo)電度來分析電解質(zhì)在溶解中的溶解度。這就是電導(dǎo)儀的基本分析方法。溶液的電導(dǎo)率與離子的種類有關(guān)。同樣濃度電解質(zhì)，它們的電導(dǎo)率也不一樣。通常是強酸的電導(dǎo)率最大，強堿和它與強酸生成的鹽類次

27、之，而弱酸和弱堿的電導(dǎo)率最小。因此，通過對水的電導(dǎo)的測定，對水質(zhì)的概況就有了初步的了解。電導(dǎo)率電阻率的倒數(shù)即稱之為電導(dǎo)率L。在液體中常以電阻的倒數(shù)一一電導(dǎo)來衡量其導(dǎo)電能力的大小。電導(dǎo)L的計算式如下式所示：L=l/R=S/l電導(dǎo)的單位用姆歐又稱西門子。用S表示，由于S單位太大。常采用毫西門子，微西門子單位1S=103mS=106so當(dāng)量電導(dǎo)液體的電導(dǎo)僅說明溶液的導(dǎo)電性能與幾何尺寸間的關(guān)系，未體現(xiàn)出溶液濃度與電性能的關(guān)系。為了能區(qū)分各種介質(zhì)組成溶液的導(dǎo)電性能，必須在電導(dǎo)率的要領(lǐng)引入濃度的關(guān)系，這就提出了當(dāng)量電導(dǎo)的概念。所謂的當(dāng)量電導(dǎo)就是指把1g當(dāng)量電解質(zhì)的溶液全部置于相距為1cm的兩板間的溶液的電

28、導(dǎo)，符號“入由于在電導(dǎo)率的基礎(chǔ)上引入了濃度的概念。因此各種水溶液的導(dǎo)電來表示和比較了。在水質(zhì)監(jiān)測中，一般通過對溶液電導(dǎo)的測量可掌握水中所溶解的總無機鹽類的濃度指標(biāo)。溫度對電導(dǎo)的影響溶液的電阻是隨溫度升高而減小，即溶液的濃度一定時，它的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增加，其增加的幅度約為2%C-1。另外同一類的電解質(zhì)，當(dāng)濃度不同時，它的溫度系數(shù)也不一樣。在低濃度時，電導(dǎo)率的溫度之間的關(guān)系用下式表示：L1=L01+a(t-t0)+0(tt0)2由于第二項0(tt0)2之值較小，可忽略不計。在低溫時的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系可用以下近似值L1=L01+a(t-t0)表示，因此實際測量時必須加入溫度補償。電導(dǎo)的溫度

29、系數(shù)對于大多數(shù)離子，電導(dǎo)率的溫度系數(shù)大約為+1.4%C-13%C-1對于H+和OH-離子，電導(dǎo)率溫度系數(shù)分別為1.5%C-1和1.8%C-1,這個數(shù)值相對于電導(dǎo)率測量的準(zhǔn)確度要求，一般為1%或優(yōu)于1%,是不容忽視的。純水的電導(dǎo)率即使在純水中也存在著H+和OH-兩種離子，經(jīng)常說，純水是電的不良導(dǎo)體，但是嚴(yán)格地說水仍是一種很弱的電解質(zhì)，它存在如下的電離平衡：H2O-H+OH或2H2OH3+O+OH-其平衡常數(shù)：KW=H+.OH-/H2O=10-14式中KW稱為水的離子積H+2=OH-2=10-14;H+2=OH-2=10-71H2O,0=入OH,0=349.82+198.6=548.42S/cm.

30、mol2已知水的密度d25C/H2O=0.9970781cm3故原有假設(shè)為1的水分離子濃度只能達到0.99707。實際上是僅0.99707份額的水離解成0.99707.10-7的H+和OH-,那么離解后的H+和OH-電導(dǎo)率的總和KH2O用下式求出：KH2O=CM/1008H2O=(0.99707.10-7/1000).548.42=0.05468gS.crI0.054從S.cMpH2O=1/KH2O=1/0.05468X10-9=18.29(MQ.cm)18.3(MQ.cm曲水的離子積為10-14可推算出理論上的高純水的極限電導(dǎo)為0.0547“S.cm-1,電阻為18.3MQ.cm(25C)。

31、水的電導(dǎo)率的溫度系數(shù)在不同電導(dǎo)率范圍有不同的溫度系數(shù)。對于常用的1Ms.cm-1的蒸儲水而言大約為+2.5%-1。因前些天用BT137驅(qū)動一個小功率交流電機，BT137壞了幾個http:相同的負(fù)載用固態(tài)繼電器驅(qū)動，測試更長時間沒有問題，所以拆解此固態(tài)繼電器看看電路拆開后的固態(tài)繼電器，中間有一個棕色的電容被熱風(fēng)吹壞掉了；PCB為雙面板但焊盤只有一面，另一面為全部覆銅并粘在金屬板上（原文件名：拆解開的固態(tài)繼電器.jpg）引用圖片此固態(tài)繼電器電路原理圖:SCH：點擊此處下載ourdev550429.rar（文件大?。?K）（原文件名：SSR.rar）（原文件名：SSR_SCH.jpg）引用圖片此電路

32、比較簡單與MOC3083Datasheet的參考電路沒有多大差別，拆了且公布在此學(xué)習(xí)交流，應(yīng)該沒有版權(quán)問題吧。（原文件名：AC_Switch_VL1.jpg）引用圖片因為之前未確定BT137損壞的根本原因，所以拆解了一款固態(tài)繼電器。對比看起來原理其實就是一光耦可控硅觸發(fā)另一電流大的可控硅把OurAvr上關(guān)于可控硅及固態(tài)繼電器的貼子基本上都看了，并測試過這幾種電路開啟時，功率可控硅T2-T1端的波形，然后總結(jié)之前用MOC3023觸發(fā)時所導(dǎo)致的損壞，可改進點點有:1、改用過零觸發(fā)光耦（本站友提示），且選耐壓較大的，如MOC3083為800V（原MOC3023為400V,6個中堀壞過一個但未排除貨源

33、質(zhì)量）拆之前剛焊了一小批如下原理的電路準(zhǔn)備測試:61以IWMilder二-qlediPTlMOC30S52、功率可控硅由600V改為800V或者更高耐壓值（有兩位本站網(wǎng)站之前案例提示）3、降低壓敏電阻門限值，由470V改為390V（用于220V交流）。4、光耦輸入端并接一電阻（本站友Grant：如何用好可控硅）。5、光耦輸入端接一104電容（拆解的固態(tài)繼電器）。6、固態(tài)繼電器的元件全部封裝起來，應(yīng)該對其性能有所幫助。總結(jié)了之后的原理圖，正在測試（計劃測一個月沒問題的話就采用）GND（原文件名：AC_Switch_VL1.jpg）引用圖片SCH:點擊此處下載ourdev550557.rar（文件

34、大?。?K）（原文件名:AC_Swith_v1.1.rar）這只是總結(jié)一些改進的方法，但是根本原因還是沒有分析出來，在些請知道的網(wǎng)友指教一下BT137的T2-T1電壓波形）根據(jù)測試過程的體會，附一些此次測試的波形，可以更易理解可控硅的使用方法。希望能給初用可控硅的網(wǎng)友一點點參考。以下圖中主波形均為功率可控制硅（固態(tài)繼電器輸出兩引腳，或者1、固態(tài)繼電器，驅(qū)動交流電機（15W,220V,60Hz,0.18A,以下同）（原文件名：固態(tài)繼電器驅(qū)動交流電機，開啟,T2-T1波形1.jpg）引用圖片（原文件名：固態(tài)繼電器驅(qū)動交流電機，開啟,T2-T1波形1_放大1.jpg）引用圖片（原文件名：固態(tài)繼電器驅(qū)

35、動交流電機，開啟,T2-T1波形1_放大2.jpg）引用圖片2、MOC3023與BT137驅(qū)動交流電機:（原文件名：可控硅交流開關(guān)電路.jpg）(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1-1.jpg)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1-2.jpg)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1_局部1.jpg)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3023)_開啟，波形1_局部2.jpg)引用圖片（原文件名:MOC3083驅(qū)動BT137

36、電路.jpg）引用圖片圖中R1用的150R(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2-1.jpg)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2-2,jpg)引用圖片(原文件名：BT137.T2-T1&AC220V(MOC3083,R1=150R)_開啟，波形2_局部放大1.jpg)引用圖片（原文件名：BT137.T2-T1&AC220V（MOC3083,R1=150R）_開啟，波形2_局部放大2.jpg）引用圖片4、MOC3083與BT137驅(qū)動10W燈泡（經(jīng)電子變壓器）：此組圖中

37、，因為示波器的兩通道地線是接在同一點的，所以其中一波形是反相的（RIGOL的DS5022M示波器，在示波器上可以反相顯示，通過USB到電腦后不行，而且把通道接交流直接測試，再接USB,會導(dǎo)致市電短路跳閘，且?guī)状沃笫緸V器USB就壞掉了，但電腦的USB沒壞，這一組圖是先把波形停在示波器上，再斷開通道輸入接USB傳上來的）(原文件名:V負(fù)載,V(BT137.T1-T2),開啟，波形1_整體.jpg)引用圖片(原文件名:V負(fù)載,V(BT137.T1-T2),開啟，波形1_局部1.jpg)引用圖片HIGOL（原文件名:V負(fù)載,V（BT137.T1-T2）,開啟，波形1_局部2.jpg）引用圖片固態(tài)繼電

38、器作為電子開關(guān)，其通斷無機械接觸部件，較普通電磁繼電器工作可靠、開關(guān)速度快、無噪聲與火化，加上控制電流小,能與一般的CMOS電路兼容。因此，在日常的電子制作與電子產(chǎn)品的開發(fā)中，多用固態(tài)繼電器代替普通的電磁繼電器。固態(tài)繼電器一般由輸入恒流控制部分、光電耦合器隔離部分及輸出功率開關(guān)部分組成。當(dāng)然，在已知輸入電壓變化范圍不大時，我們可以將恒流部分省略掉。根據(jù)實際應(yīng)用中負(fù)載供電電源是交流還是直流，在制作時可選用不同類型的光電耦合器及功率開關(guān)元件。在供電電源為直流時，光電耦合器可以選用4N系列（受光器件為光敏二極管）,功率開關(guān)元件用晶體三極管或達林頓復(fù)合管；供電電源為交流時，光電耦合器可選用MOC306

39、X系列（受光器件可看作光控的雙向觸發(fā)二極管）,功率開關(guān)元件用單向晶閘管或雙向晶閘管。工作原理圖1為交流固態(tài)繼電器的原理圖。由R1、R2、VT1、VT2構(gòu)成恒流電路，保證控制電壓大范圍內(nèi)變動時，光電耦合器可靠地工作?？刂贫思由想妷簳r，電流流過R1使VT2導(dǎo)通，則VT1也導(dǎo)通，VT1發(fā)射極與基極間電壓保持在0.6V左右，即R2兩端電壓約為0.6V,所以流過R2的電流為0.6/R2,則流過光電耦合器的電流也為0.6/R2,基本不隨控制電壓的變化而變化。實測得，在R1=47Q，控制電壓在330V之間變化時，VT2的集電極電流維持在11mA左右,變化量不超過蟲mA。光電耦合器實現(xiàn)了以光為介質(zhì)的信號傳輸，

40、使輸入/輸出端可靠隔離，為觸發(fā)限流電阻，R4與C串聯(lián)用來吸隔離帶耐壓1kV以上。功率開關(guān)選用雙向晶閘管，R3收瞬間的高電壓。元器件選擇恒流部分按圖中的參數(shù)選取元件，均無特殊要求。圖1OC3063等便于購買的型號。這兩種光耦均采用雙列直中的光電耦合器分別選用了4N25與M插六腳封裝，外形如圖標(biāo)注了內(nèi)部結(jié)構(gòu)對應(yīng)的引腳排列。功率力，圖1中T選用BT136、BCR3AM為10A。若負(fù)載電流小于1A,T可用減小。如果負(fù)載電流較大，必要時需要三極管或晶閘管的選取決定了固態(tài)繼電2所示，圖1中器的帶負(fù)載能時，負(fù)載電流最大為3A;選用BCR10AM時，最大電流MAC97A6等型號的小管，這將使制成的成品體積大大

41、給VT4和T加裝一定大小的散熱器。在負(fù)載電源為220V時，C的耐壓值不小于400V。筆者用的是彩電開關(guān)電源用的耐壓1kV的安規(guī)電容。圖1里路原理圖il圖工光電耦合器制作步驟整個電路十分簡單，可以在一小塊多孔板上完成制作。離，特別是用于負(fù)載電源為交流220V時。筆者按圖30mm（長）入端采用了X18mm（寬）x20mm（高）。留出了輸入制作時要注意輸入端與輸出端要盡量遠1電路焊好的小板如題圖所示，大小為/輸出端4個引腳。為了便于區(qū)分，輸較細(xì)的引線，且正極留得較長；輸出端采用較粗的引線，且兩根一樣長,見圖3。這樣無需任何標(biāo)示便可以根據(jù)引線對引腳排列一目了然。焊好的小板經(jīng)測試無誤后可以用熱熔膠將其封

42、成一個整體，或者用大小適當(dāng)?shù)慕^緣外殼裝起來。制作好的固態(tài)繼電器便可以在電路中取代電磁繼電器使用了。這種固態(tài)繼電器的工作下限電壓低于3V,上限電壓高于30V,因此通用性很強。在本刊2008年第4期DIY聲控流水彩燈中，將10個發(fā)光二極管換成這種固態(tài)繼電器來控制10組白熾彩燈（當(dāng)然，此時完全可以將恒流部分省略），應(yīng)該有不錯的效果?？煽毓枋且环N新型的半導(dǎo)體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、動作快以及使用方便等優(yōu)點，目前交流調(diào)壓器多采用可控硅調(diào)壓器。這里介紹一臺電路簡單、裝置容易、控制方便的可控硅交流調(diào)壓器，這可用作家用電器的調(diào)壓裝置，進彳fled/target=_blank照明燈調(diào)光，電風(fēng)

43、扇調(diào)速、電熨斗調(diào)溫等控制。這臺調(diào)壓器的輸出功率達100W,一般家用電器都能使用。1:電路原理：可控硅交流調(diào)壓器由可控整流電路和觸發(fā)電路兩部分組成，其電路原里圖如下圖所示。從圖中可知，二極管D1D4組成橋式整流電路，雙基極二極管T1構(gòu)成張弛振蕩器作為可控硅的同步觸發(fā)電路。當(dāng)調(diào)壓器接上市電后，220V交流電通過負(fù)載電阻RL經(jīng)二極管D1D4整流，在可才g硅SCR的A、K兩端形成一個脈動直流電壓，該電壓由電阻R1降壓后作為觸發(fā)電路的直流電源。在交流電的正半周時，整流電壓通過R4、W1對電容C充電。當(dāng)充電電壓Uc達到T1管的峰值電壓Up時，T1管由截止變?yōu)閷?dǎo)通，于是電容C通過T1管的e、b1結(jié)和R2迅速

44、放電，結(jié)果在R2上獲得一個尖脈沖。這個脈沖作為控制信號送到可控硅SCR的控制極，使可控硅導(dǎo)通?？煽毓鑼?dǎo)通后的管壓降很低，一般小于1V,所以張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電通過零點時，可控硅自關(guān)斷。當(dāng)交流電在負(fù)半周時，電容C又從新充電如此周而復(fù)始，便可調(diào)整負(fù)載RL上的功率了。2:元器件選擇調(diào)壓器的調(diào)節(jié)電位器選用阻值為470KQ的WH114-1型合成碳膜電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其余的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大于0.3A的硅整流二極管，如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR選用正向

45、與反向電壓大于300V、額定平均電流大于1A的可控硅整流器件，如國產(chǎn)3CT系例目前，各種電子產(chǎn)品應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，但是所有的電子產(chǎn)品都有一定的使用壽命，會隨著使用時間的推移逐漸老化電路測試實驗箱被廣泛采用，在恒溫箱溫度控制系統(tǒng)中，一般基于單片機設(shè)計，其執(zhí)行器一般采用可控硅模塊，控制算法采用雙位控制方法、模糊控制方法、傳統(tǒng)：PID控制方法、模糊PID控制方法等。采用可控硅模塊作為執(zhí)行機構(gòu)電路實現(xiàn)比較復(fù)雜，并且系統(tǒng)可靠性難以保證。采用雙位控制方法控制精度比較粗糙，簡單模糊控制方法控制精讀同樣不能保證。對于具有大時滯特性的溫度控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制方法都存在參數(shù)難以調(diào)整

46、的缺點。基于以上分析，本文提出基于固態(tài)繼電器和自整定PID算法的單片機恒溫控制系統(tǒng)，具有電路簡單可靠并且控制精度高的特點。1固態(tài)繼電器的分類及其工作原理1.1固態(tài)繼電器分類固態(tài)繼電器（solidstaterelay,SSR）是用分離的電子元件、集成電路或芯片，及混合微電路技術(shù)結(jié)合發(fā)展起來的一種具有繼電器特性的無觸點電子開關(guān)。SSR具有輸入控制電壓低、驅(qū)動電流小、無觸點、電磁干擾小、絕緣耐壓高、耐腐蝕、抗干擾能力強、壽命長、可靠性高等特點。按負(fù)載電源的類型不同可將SSR分為交流固態(tài)繼電器（ACSSR）和直流固態(tài)繼電器（DCSSR）。按ACSSR的控制觸發(fā)方式不同，又可分為隨機導(dǎo)通（P）型和過零觸

47、發(fā)（Z）型兩種。P型ACSSR是當(dāng)控制信號輸入后能立即導(dǎo)通，在負(fù)載電流過零時關(guān)斷，因此在導(dǎo)通瞬間可能產(chǎn)生較大的干擾。Z型AC-SSR則是當(dāng)控制信號輸入后，在交流電源經(jīng)過零電壓附近時導(dǎo)通，其關(guān)斷條件與P型相同，故干擾很小。1. 2固態(tài)繼電器的工作原理由于Z型ACSSR具有干擾小的特性，故在此選用Z型AC-SSR作為恒溫箱溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，并以圖1為例介紹其工作原理。圖1交流固態(tài)繼電器原理圖電路由信號輸入電路、零電壓監(jiān)測系統(tǒng)、工作指示電路、雙向可控硅控制電路和吸收電路組成。光電耦合器GD作為輸入電路和輸出電路之間的隔離元件，VD防止Vin正負(fù)接反燒壞GD。VT為反相器，SCR為單向可控硅，BR

48、為雙向整流橋，TR為雙向可控硅。R7和C1組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。電路的工作過程是：當(dāng)無輸入信號時，GD中的光敏三極管截止，VT為交流電壓零點監(jiān)測器，通過R3獲得基極電流而飽和導(dǎo)通，將SCR的門極扣在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)有輸入信號時，光敏三極管導(dǎo)通，此時SCR的狀態(tài)由VT決定。如果電源電壓大于過零電壓時，分壓器R2、R3的分壓點P電壓大于VBE,VT飽和導(dǎo)通，SCR門極因扣位在低電壓而截止，TR的門極因沒有觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有當(dāng)電源電壓小于過零電壓，P點電壓小于VBE時VT截止,SCR門極通過R4獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通。在TR的門極獲得從R6rB2SCRB2R5以及R5BRSCRB2R6正負(fù)兩個方向的觸發(fā)脈沖，TR導(dǎo)通，從而接通負(fù)載電源。當(dāng)輸入信號關(guān)斷后，GD中的光敏三極管截止，VT飽和導(dǎo)通，使SCR門極箝位在低電位而關(guān)斷，但是此時TR仍保持導(dǎo)