Se lavori con relè a stato solido (SSR), sai che uno dei grattacapi più comuni che affrontiamo come fornitori è la compatibilità a livello logico. Se sbagli tutto questo, otterrai problemi strani, come il relè che non si accende quando dovrebbe, o lampeggia senza motivo, il che può mandare in tilt intere linee di produzione, robotica o configurazioni di automazione domestica. Sono in questo gioco da anni e ho visto troppe persone saltare questo passaggio solo per pentirsene in seguito. Oggi spiegherò esattamente come assicurarmi che il livello logico del tuo SSR funzioni con il tuo circuito di controllo, senza bisogno di congetture.
Innanzitutto, capiamo cosa significa effettivamente "compatibilità a livello logico". Affinché un SSR si accenda, il suo lato di ingresso (la parte di controllo) necessita di una tensione o corrente specifica dal controller, che si tratti di un PLC, Arduino o anche di un interruttore a muro. Se il tuo controller emette solo 3,3 V e il tuo SSR ha bisogno di 5 V per attivarsi, non funzionerà. Potrebbe sembrare banale, ma è facile non vederlo quando stai fissando una scheda tecnica piena di numeri.
Cominciamo con il controllo principale: corrispondere all'intervallo di tensione in ingresso. Ogni SSR ha una finestra di tensione in ingresso marcata, giusto? Ad esempio, molti dei nostri relè a stato solido da 24 Volt funzionano con tensioni di ingresso da 3 V CC fino a 32 V CC. Aspetta, perché una gamma così ampia? Poiché i controller variano: alcuni emettono un minimo di 3 V (come un piccolo microcontrollore) e un massimo di 24 V (come un'uscita PLC standard). Se scegli un SSR con un intervallo di ingresso ristretto, ad esempio 18-24 V, l'uscita del controller da 3,3 V non spingerà una tensione sufficiente per accenderlo. Questa è una soluzione rapida: ricontrolla la tensione di ingresso minima che il tuo controller può generare, quindi assicurati che sia inferiore all'ingresso nominale minimo dell'SSR. Suggerimento da professionista: aggiungi un buffer del 10% al minimo, nel caso in cui la tensione del controller cali sotto carico. Quindi, se il tuo controller fornisce 3,3 V senza carico, non prendere un SSR con un ingresso di 3 V min: scegline uno con un 2 V min o inferiore.
Successivamente, la corrente in ingresso non è solo una cosa “bello da avere”. Alcuni clienti sono venuti da me dicendo che il loro Arduino non può accendere il loro SSR, anche se i numeri di tensione corrispondono. Perché? Perché gli Arduino forniscono solo circa 20 mA di corrente per pin, ma alcuni SSR necessitano di 30 mA per attivarsi. Se utilizzi una corrente bassa, il fotoaccoppiatore interno dell'SSR (la parte che isola ingresso e uscita) non riceverà abbastanza luce per l'attivazione. Ecco perché su tutte le pagine dei nostri prodotti mettiamo in evidenza le specifiche della corrente di ingresso e della tensione. Se la corrente di uscita massima del controller è bassa, cerca un SSR a bassa corrente di ingresso, ad esempio qualcosa che richieda solo 10 mA. Per un carico ridotto, il nostro relè a stato solido da 3 A CC è perfetto per controller a bassa corrente come Arduino; la sua corrente di ingresso è bassissima, quindi non avrai quel problema di sfarfallio.
Aspetta, parliamo di diversi tipi di SSR, perché i livelli logici cambiano se hai un ingresso CA o CC. Se si utilizza un SSR con ingresso CA (come il relè a stato solido con ingresso CA e uscita CC con LED), il suo ingresso è solitamente CC, quindi è comunque necessaria una tensione di controllo CC. Ma la corrente di attivazione qui è leggermente diversa: gli SSR con ingresso CA utilizzano un circuito zero-crossing per accendersi, il che significa che hanno bisogno di una corrente leggermente più elevata per attivarsi senza problemi. D'altro canto, gli SSR con ingresso CC sono più tolleranti con la corrente, ma il loro intervallo di tensione è più ristretto. Ho visto persone confonderli: utilizzare un controller di ingresso CA su un SSR CC e semplicemente non funziona. Abbinare sempre prima il tipo di ingresso, quindi controllare la tensione e la corrente.
Un'altra cosa a cui prestare attenzione: la sovratensione sul lato di ingresso. Se il tuo controller emette accidentalmente 10 V in più rispetto all'ingresso massimo dell'SSR, friggerai il fotoaccoppiatore all'interno. Questo è un errore costoso, soprattutto se hai a che fare con installazioni industriali. Ad esempio, il nostro relè a stato solido da 40 A per uso industriale ha un ingresso massimo di 32 V, quindi se il tuo PLC industriale emette 24 V, è perfetto: nessun rischio di sovratensione. Se è necessario utilizzare una tensione più elevata, come 48 V, è possibile aggiungere un semplice partitore di tensione o un resistore in serie per abbassarlo all'ingresso massimo dell'SSR. Assicurati solo che la potenza nominale del resistore sia sufficientemente elevata da gestire il carico aggiuntivo. Di solito dico ai clienti di calcolare: (tensione di ingresso da ridurre – ingresso massimo SSR) / corrente di ingresso richiesta = valore del resistore, quindi moltiplicarlo per la corrente per ottenere la potenza nominale. Non ignorare la potenza nominale: i resistori economici possono bruciarsi rapidamente.
Parliamo di scenari del mondo reale, perché la teoria arriva solo fino a un certo punto. L'anno scorso ho avuto un cliente che stava cercando di automatizzare un nastro trasportatore per un impianto di confezionamento. Avevano un PLC che erogava 24 V e 20 mA, ma il loro vecchio SSR continuava a scattare in modo casuale. Risulta che il vecchio SSR utilizzato aveva un fabbisogno di corrente di ingresso di 50 mA, molto superiore a quello che il loro PLC poteva fornire. Sono passati al nostro relè a stato solido da 100 A CC (che ha una corrente di ingresso di 20 mA, perfetta per il loro PLC) e il problema è stato risolto dall'oggi al domani. Questo è un classico esempio di mancato controllo della corrente di ingresso, non solo della tensione. Morale della storia: testare sempre la corrente di uscita effettiva del controller sotto carico, non solo il valore a vuoto. I controller spesso perdono corrente quando sono collegati a un carico, quindi le specifiche senza carico sono fuorvianti.
Cosa succede se lavori con sistemi a tensione mista? Come un microcontrollore che fa 3,3 V e un SSR da 24 V. Come lo colmi? È possibile utilizzare un modulo di cambio di livello, che prende i 3,3 V e li aumenta a 24 V per l'ingresso SSR. Oppure, se hai dimestichezza con i resistori, un partitore di tensione con due resistori (uno alto, uno basso) può ridurre i 24 V dal controller a 5 V per l'SSR. Ma aspetta: i resistori funzionano solo se hai a che fare con una tensione costante; se il segnale del controller è pulsato, un traslatore di livello è più affidabile. Lo consiglierei per le configurazioni industriali, dove l'affidabilità non è negoziabile.
Inoltre, non dimenticare il rumore. I problemi a livello logico a volte possono sembrare compatibilità, ma in realtà si tratta di rumore elettrico proveniente da altre apparecchiature (come motori o utensili elettrici) che interferisce con il segnale di ingresso. Se il tuo SSR si attiva in modo casuale, anche se tensione e corrente corrispondono, aggiungi un piccolo condensatore (0,1uF) tra i terminali di ingresso del SSR. Ciò filtrerà il rumore ad alta frequenza e manterrà il segnale pulito. In realtà includiamo una nota a riguardo in tutte le nostre guide ai prodotti, quindi è facile non notarla se non stai leggendo le clausole scritte in piccolo.
Concludiamo con una rapida lista di controllo che puoi utilizzare ogni volta che scegli un SSR:
- Verifica che il tipo di uscita del controller (CC o CA) corrisponda al tipo di ingresso dell'SSR.
- Controlla la tensione di uscita del controller (scarica e caricata) rispetto all'intervallo di tensione di ingresso dell'SSR: aggiungi un buffer del 10% al minimo e al massimo.
- Verifica che la corrente di uscita massima del controller soddisfi o superi la corrente di ingresso richiesta dall'SSR. Se è inferiore, cerca un SSR a bassa corrente di ingresso o aggiungi un amplificatore di corrente.
- Se la tensione di ingresso è superiore al massimo dell'SSR, aggiungere un partitore di tensione o un resistore in serie adeguatamente dimensionato per abbassarlo.
- Filtra il rumore in ingresso con un piccolo condensatore se ti trovi in un ambiente ad alto rumore.
Alla fine, la cosa più importante non è solo guardare il nome del prodotto, ma immergersi nelle specifiche di input. Se non sei sicuro, non esitare a contattarci. Abbiamo aiutato centinaia di persone a scegliere l'SSR giusto per la loro configurazione, che si tratti di un piccolo carico CC da 3 A o di un'applicazione industriale pesante da 40 A. Basta inviare le specifiche del controller e i dettagli del caricamento e ti indicheremo quello giusto. Siamo qui per assicurarci che tu non debba affrontare quei frustranti problemi di compatibilità che ti rallentano.
Se sei pronto a trovare l'SSR perfetto per il tuo progetto, vai al nostro sito e sfoglia la nostra gamma. Che tu abbia bisogno di un modello da 3 A a bassa corrente per la tua automazione domestica, di un modello da 24 V per i tuoi PLC o di qualcosa di robusto per uso industriale, abbiamo quello che fa per te. Non perdere tempo a indovinare: lascia che ti aiutiamo a farlo bene la prima volta.
Riferimenti:
- Note applicative sui relè a stato solido, Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) 60947-5-3.
- Caratteristiche di ingresso del fotoaccoppiatore per relè a stato solido, standard RIA (Relay Industry Association) 12.
- Mitigazione del rumore elettrico nei circuiti di controllo, pubblicazione ICS 2 della National Electrical Manufacturers Association (NEMA).