I. مقدمة
ترحيل الحالة الصلبة (SSR) عبارة عن مفتاح بدون اتصال يتكون من دوائر إلكترونية دقيقة وأجهزة إلكترونية منفصلة وأجهزة الطاقة الإلكترونية للطاقة. بالمقارنة مع المرحلات الكهرومغناطيسية التقليدية ، تم استخدام مرحلات الحالة الصلبة على نطاق واسع في التحكم الصناعي الحديث ، ومعدات الأتمتة والأنظمة الإلكترونية للطاقة لخصائصها المتمثلة في عدم التلامس ، ولا شرارة ، وحياة طويلة ، وسرعة سريعة وتداخل كهرومغناطيسي صغير. في هذه الورقة ، سنناقش مبدأ العمل والخصائص الرئيسية لمرحلات الحالة الصلبة بالتفصيل.
الثاني. مبدأ العمل لمرحلات الحالة الصلبة
يعتمد مبدأ العمل في ترحيل الحالة الصلبة على خصائص التبديل لأجهزة أشباه الموصلات. يتكون الداخلية بشكل أساسي من أربعة أجزاء: دائرة الإدخال ، دائرة العزل ، دائرة القيادة ودائرة الخرج. عند إضافة إشارة التحكم (مثل الجهد أو الإشارة الحالية) إلى دائرة الإدخال ، يتم تضخيمها وتحويلها بواسطة دائرة العزل ودائرة السائق ، ويدفع في النهاية أجهزة أشباه الموصلات في دائرة الإخراج (مثل الثايرستور ، تأثير الحقل الأنابيب ، وما إلى ذلك) لتحقيق إجراء التبديل.
على وجه التحديد ، يمكن تقسيم عملية عمل ترحيل الحالة الصلبة إلى الخطوات التالية:
اكتشاف إشارة الدخل:دائرة الإدخال في ترحيل الحالة الصلبة مسؤولة عن اكتشاف وجود أو عدم وجود إشارات التحكم الخارجية. عندما تلبي إشارة التحكم الخارجية شروطًا معينة (مثل الوصول إلى جهد معين أو عتبة التيار) ، ستقوم دائرة الإدخال بإخراج إشارة تحكم.
وظيفة دائرة العزل:الوظيفة الرئيسية لدائرة العزل هي إدراك العزلة الكهربائية بين دائرة الإدخال ودائرة الإخراج. هذا لا يحمي فقط دائرة الإدخال من الجهد العالي أو التيار العالي لدائرة الإخراج ، ولكن أيضًا يمنع تأثير إشارات التداخل الخارجي على دائرة الإدخال. تشمل دوائر العزلة الشائعة الصخور ، والمحولات وما إلى ذلك.
تضخيم دائرة السائق:دائرة السائق مسؤولة عن تضخيم وتحويل إخراج إشارات التحكم من دائرة الإدخال لتلبية متطلبات دائرة الإخراج لإشارة محرك الأقراص. تتضمن دوائر السائق عادة مكبرات الصوت ودوائر المنطق.
عمل دائرة الإخراج:عندما يفي إخراج إشارة محرك الأقراص من دائرة محرك الأقراص بظروف معينة ، ستدرك أجهزة أشباه الموصلات في دائرة الإخراج إجراء التبديل. على وجه التحديد ، عندما تكون إشارة محرك الأقراص عالية ، فإن جهاز أشباه الموصلات يجري ، ويكون ترحيل الحالة الصلبة في الحالة المغلقة ؛ عندما تكون إشارة محرك الأقراص منخفضة ، فإن قطع جهاز أشباه الموصلات ، وتتابع الحالة الصلبة في الحالة المفتوحة.
ثالثا. الخصائص الرئيسية لترحيل الحالة الصلبة
ترحيل الحالة الصلبة بناءً على مبدأ العمل الفريد ، الذي يوضح سلسلة من الميزات المهمة:
لا اتصال ، لا شرارة:تستخدم مرحلات الحالة الصلبة أجهزة أشباه الموصلات لإدراك إجراء التبديل ، لذلك لا يوجد اتصال ميكانيكي وتوليد شرارة. هذا لا يحسن حياة الخدمة وموثوقية مرحلات الحالة الصلبة فحسب ، بل يقلل أيضًا من حساسيتها تجاه البيئة الخارجية والتداخل الكهرومغناطيسي.
سريع:تكون سرعة التبديل لمرحلات الحالة الصلبة سريعة جدًا ، وعادة ما تكون بين بضعة ميلي ثانية وبعض المجهرية. هذا يجعل مرحلات الحالة الصلبة مناسبة بشكل فريد للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة.
انخفاض EMI:نظرًا لأن مرحلات الحالة الصلبة لا تحتوي على اتصالات ميكانيكية ولا يوجد توليد شرارة ، فهي تحتوي على EMI منخفضة للغاية. هذا يساعد على تقليل مستويات ضوضاء النظام وتحسين استقرار النظام.
حياة أطول:تستخدم مرحلات الحالة الصلبة أجهزة أشباه الموصلات كعناصر تبديل وبالتالي لها حياة أطول من المرحلات الكهرومغناطيسية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مرحلات الحالة الصلبة لديها مقاومة أفضل للاهتزاز والصدمة ، مما يجعلها مناسبة لبيئات التشغيل القاسية.
استهلاك طاقة المدخلات المنخفضة: عادةً ما يتم تصميم دوائر الإدخال في مرحلات الحالة الصلبة لاستهلاك الطاقة المنخفضة ، وبالتالي فإن استهلاك طاقة المدخلات منخفضة للغاية. وهذا يمنح مرحلات الحالة الصلبة ميزة فريدة من حيث توفير الطاقة وحماية البيئة.
قابلية التحكم الجيدة:يمكن توصيل إشارات محرك أقراص مرحلات الحالة الصلبة بسهولة بالدوائر الرقمية أو واجهات المعالجات الدقيقة لتحقيق التحكم عن بُعد أو التحكم المبرمج. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحقق مرحلات الحالة الصلبة أيضًا مجموعة متنوعة من وظائف الحماية (مثل حماية الحمل الزائد ، وحماية الدائرة القصيرة ، وما إلى ذلك) لتحسين سلامة وموثوقية النظام.
رابعا. تطبيق ترحيل الحالة الصلبة
بفضل مزاياها وخصائصها الفريدة ، تم استخدام مرحلات الحالة الصلبة على نطاق واسع في التحكم الصناعي الحديث ومعدات الأتمتة والأنظمة الإلكترونية للطاقة. على وجه التحديد ، يمكن تطبيق مرحلات الحالة الصلبة على الجوانب التالية:
التحكم في المحرك:يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة للبدء في المحرك ، والتوقف والتحكم في السرعة. نظرًا لخصائصها غير الملامسة وغير المسبقة والحياة الطويلة ، فإن مرحلات الحالة الصلبة مناسبة بشكل خاص للبدء المتكرر ووقف مناسبات التحكم في المحرك.
التحكم في معدات التدفئة:يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة للتحكم في درجة حرارة الأفران الكهربائية والسخانات والمعدات الأخرى. من خلال ضبط مرحلات الحالة الصلبة في الوقت المحدد وخارجها ، يمكن التحكم في قوة التدفئة ودرجة حرارة الجهاز.
التحكم في معدات الإضاءة:يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة لأضواء الشوارع وأضواء المناظر الطبيعية وغيرها من التحكم في معدات الإضاءة. من خلال البرمجة والتحكم في حالة التبديل عن مرحلات الحالة الصلبة ، يمكن تحقيق وظائف مثل تبديل الموقت وتعديل السطوع.
خطوط الإنتاج الآلية:في خطوط الإنتاج الآلية ، يمكن استخدام مرحلات الحالة الصلبة للتحكم في مختلف المشغلات (مثل الأسطوانات ، المحركات الكهربائية ، إلخ). من خلال البرمجة والتحكم في تسلسل الإجراء ووقت مرحلات الحالة الصلبة ، يمكن تحقيق عمليات الإنتاج الآلي المعقدة.
حماية نظام الطاقة:يمكن أيضًا استخدام مرحلات الحالة الصلبة لحماية نظام الطاقة والتحكم فيها. على سبيل المثال ، يمكن لتثبيت مرحلات الحالة الصلبة في شبكة الطاقة أن يدرك حماية وعزل الأعطال مثل التيار الزائد والجهد الزائد.
خامسا. الاستنتاج
باختصار ، تلعب مبادرات الحالة الصلبة دورًا مهمًا في التحكم الصناعي الحديث ، ومعدات الأتمتة والأنظمة الإلكترونية للطاقة مع خصائصها من التداخل غير المتلازم ، غير المسبق ، السرعة السريعة والتداخل الكهرومغناطيسي الصغير. مع التطوير المستمر للعلوم والتكنولوجيا ، ستستمر تحسين مرحلات الحالة الصلبة وتحسينها لتوفير حلول أكثر موثوقية وفعالية لتطوير مختلف الصناعات.