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ソリッドステートリレー(SSR)とは

ソリッドステートリレーの動作図

電気部品のリレーの役目は

信号を送り伝える

ことです。

そして、電気部品のリレーには
有接点リレー(メカニカルリレー)と
無接点リレーがあります。

このサイトでは
無接点リレーの一つである
ソリッドステートリレー(SSR)について
解説します。

このサイトの内容を理解するにあたり
リレーに関する知識がないと
難しいことがあるかもしれません。

以下のサイトにてリレーに関する
解説をしていますので、それも
ご参照ください。

リレーとは何か 3ステップで理解する

ソリッドステートリレー(SSR)とは

ソリッドステートリレー(Solid State Relay)は
英語読みを略してSSRとも呼ばれます。

既に説明しましたが、
ソリッドステートリレー(SSR)は無接点リレーで
半導体素子でON/OFFをするリレーです。

機械的接点ではなく
半導体素子を使っているので以下のような
特徴があります。

・動作速度が速い

・機械的な接点ではないので摩耗しない

・ON/OFF時のチャタリングやノイズが発生
しない

・ON/OFF時に音が発生しない

・OFF時でも漏れ電流が流れる

・ON時に無視できない抵抗があるので
電流を流すとソリッドステートリレー(SSR)
自身が発熱してしまう

・高電圧、高電力の用途には向かない

・スイッチは1aのみである

このように、ソリッドステートリレー(SSR)を使う
メリットもあればデメリットもあります。

有接点リレーとの使い分けとしては

速い動作速度が求められる回路とか
高頻度でON/OFFを繰り返し摩耗が
懸念されたり、ノイズが気になる弱電回路
で使われます。

内部構造と動作について

 

ソリッドステートリレー(SSR)の内部回路

これはソリッドステートリレー(SSR)の
内部のイラストです。

ソリッドステートリレー(SSR)の動作を知る上で
ポイントとなる2つの半導体素子について
まずは説明します。

ホトカプラ

ホトカプラの回路ホトカプラは、発光ダイオードと
ホトトランジスタで構成されます。

ここで、この2つの半導体素子について
詳細に知る必要はありません。

単なるスイッチだと
思ってもらって差し支えありません。

 

ホトカプラの動作図発光ダイオードに電圧を印可すると
電流が流れます。
これは発光ダイオードというスイッチが
ONしたと考えてください。

発光ダイオードは電流が流れると
発光します。

ホトトランジスタは、その光を受けることで
ONします。
これもホトトランジスタ内のスイッチがON
したと考えてください。

ホトカプラはこのような動作をします。

ホトカプラはPLC(シーケンサ)内の
入力回路にも使われています。

サイリスタモジュール

サイリスタモジュールの図サイリスタモジュールも、ここでは単純に
スイッチだと考えれもらって差し支えありません。

このサイリスタモジュールは
ゲート端子に信号を入力することで
ONします。

そして、双方向に電流を流すことが
できますので交流回路のスイッチ
として使えます。

全体動作

ソリッドステートリレー(SSR)は
PLC(シーケンサ)の出力機器としても
使われます。

ソリッドステートリレーの動作例1

ですので、説明がしやすいので
シーケンサと絡めて全体動作の説明を
させてください。

そして、ソリッドステートリレー(SSR)で
ON/OFFする負荷は交流負荷ですが
ここでは、よく使われるヒーターを
例にします。

入力側にシーケンサの出力スイッチがあります。

シーケンサ内のプログラム処理の結果
この出力スイッチをONになったとします。

ソリッドステートリレーの動作図2

すると、シーケンサ出力スイッチを
通してホトカプラへ電流が流れます。

ソリッドステートリレーの動作図

それにより、サイリスタモジュールが
ONしてヒーターへと交流電流が流れます。

ヒーターを切りたいときは、シーケンサ内
のプログラム処理で出力スイッチをOFFにして
ソリッドステートリレー(SSR)の動作を
停止します。

このような動作をします。

参考までに書きますと
ヒーター制御は温度調整器とソリッドステートリレー
(SSR)で行われることが多いです。

ヒーターに熱電対をつけて、温度調整器で
温度設定して、温度調整器からの
信号でソリッドステートリレー(SSR)を
入切してヒーターの温度を制御します。

ソリッドステートリレー(SSR)を使うことで
設定温度からヒーターの温度がずれない
高精度な温度制御ができました。

おそらくここに有接点リレーを使うと
高精度な温度制御はできなったと思います。
(思います、というのは私の会社では
ヒーターの温度制御にソリッドステートリレー
(SSR)しか使ったことがないからです。。。)

まとめ

このサイトで説明したソリッドステートリレー
は(SSR)フォトカプラ方式ですが、
トライアック方式もあります。

動作の概要的なところは同じだと
考えていいと思います。

このサイトでは概要的なことを説明しましたが
使っていくためには更なる学習は必要です。

ソリッドステートリレー(SSR)のメーカーと
してオムロンやパナソニックがありますが
そのホームページで詳しい技術資料が
ダウンロードできますので参考として
いいと思います。

有接点リレーである電磁リレーについて
説明したサイトについては当方のブログでも
ありますので よろしければ参考と
してください。

電磁リレーとは何かを3項目で学習する

技術アップのWEBサイト



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