ហេតុអ្វីបានជា Mechanical Relay “Clumsy” បដិសេធមិនស្លាប់ (A VIOX Engineer Explains)

អ្នកបើកឧបករណ៍បញ្ជាផ្ទះឆ្លាតវៃទំនើប និងបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់។ វាផ្ទុកទៅដោយសមាសធាតុម៉ោនលើផ្ទៃខ្នាតតូច មីក្រូដំណើរការដ៏មានឥទ្ធិពល និងបន្ទះឈីប Wi-Fi ។.

ហើយបន្ទាប់មក អង្គុយចំកណ្តាលស៊ីលីកុនទាំងអស់នោះ គឺជាគូបប្លាស្ទិកធំៗ។ នៅពេលដែលវាដំណើរការ វាបង្កើតសំឡេងខ្លាំង ចុច.

វាជា Relay មេកានិច។ បច្ចេកវិទ្យាចាប់ពីទសវត្សឆ្នាំ 1830 ។.

នេះជាសំណួរ “ស្វែងរកព្រលឹង” សម្រាប់វិស្វករណាមួយ៖ នៅក្នុងពិភពលោកដែល MOSFETs និង IGBTs មានតម្លៃថោក ខ្នាតតូច និងស្ងាត់ ហេតុអ្វីបានជាយើងមិនបានសម្លាប់ Relay ចោល?

ហេតុអ្វីបានជាពឹងផ្អែកលើដៃដែកដែលផ្លាស់ទីដែលកាន់ដោយនិទាឃរដូវ នៅពេលដែលយើងមានរូបវិទ្យាសភាពរឹង?

ចម្លើយមិនមែនជាការនឹករលឹកទេ — វាគឺជាការពិតផ្នែកវិស្វកម្មដ៏ត្រជាក់ និងរឹងមាំ។ វាប្រែថា Relay “ច្របូកច្របល់” មានថាមពលខ្លាំងដែលស៊ីលីកុនមិនអាចចម្លងបាន។.

សូមបំបែកសមរភូមិនេះរវាង Hard Switch (Relay) និង Soft Switch (Transistor).

1. សុវត្ថិភាព “គម្លាតខ្យល់”៖ ហេតុអ្វីបានជា Relay ជាជញ្ជាំងភ្លើងចុងក្រោយ

ហេតុផល #1 ដែល Relay នៅតែជាស្តេច គឺជាគំនិតមួយដែលហៅថា Galvanic Isolation.

គិតអំពី MOSFET (transistor) ។ ទោះបីជានៅពេលដែលវា “បិទ” ក៏ដោយ ក៏នៅតែមានការតភ្ជាប់រាងកាយ និងគីមីរវាងបន្ទុកវ៉ុលខ្ពស់ និង microcontroller របស់អ្នក។ ពួកគេកំពុងចែករំលែកស៊ីលីកុនមួយដុំ។ ជាញឹកញាប់ ពួកគេត្រូវចែករំលែកឯកសារយោង “ដី” ។.

ប្រសិនបើ MOSFET នោះបរាជ័យយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ (ឧទាហរណ៍ វ៉ុលកើនឡើងទម្លុះអុកស៊ីដទ្វារ) ថាមពលមេ 240V នោះមិនគ្រាន់តែស្ថិតនៅផ្នែកផ្ទុកប៉ុណ្ណោះទេ។ វាធ្វើដំណើរ ថយក្រោយ, ត្រង់ចូលទៅក្នុង 5V Arduino ឬ Raspberry Pi របស់អ្នក។.

លទ្ធផល? មីក្រូដំណើរការរបស់អ្នកត្រូវបានឆេះភ្លាមៗ។.

គុណសម្បត្តិនៃ Relay

Relay មិនមានការតភ្ជាប់អគ្គិសនីរវាង coil (ផ្នែកបញ្ជា) និង contacts (ផ្នែកផ្ទុក) ទេ។ ពួកវាត្រូវបានភ្ជាប់ដោយ magnetic field. តែប៉ុណ្ណោះ។ នៅខាងក្នុងប្រអប់ មានរូបរាងកាយ Air Gap.

• សេណារីយ៉ូ: ម៉ូទ័រ 240V របស់អ្នកខ្លី ហើយបញ្ជូនរលកដ៏ធំត្រឡប់មកវិញតាមខ្សែ។.
• Relay: Contacts អាចផ្សារភ្ជាប់បិទ។ ស្រោមប្លាស្ទិកអាចរលាយ។ ប៉ុន្តែ microcontroller របស់អ្នក? វាមានសុវត្ថិភាព។ រលកមិនអាចលោតគម្លាតខ្យល់ទៅ coil បានទេ។.

គាំទ្រទិព្វ៖ យើងហៅវាថា “Moat” ។ ប្រសិនបើអ្នកកំពុងរចនាសៀគ្វីដែលតក្កវិជ្ជាបញ្ជាត្រូវតែរស់រានមានជីវិត ទោះបីជាផ្នែកផ្ទុករលាយក៏ដោយ អ្នកត្រូវការ Relay ។ វាគឺជាស្រទាប់លះបង់ចុងក្រោយ។.

មានគោលការណ៍វិស្វកម្មបុរាណមួយ៖ “អ្នកអាចប្រើ coil 12V ដើម្បីប្តូរខ្សែមេ 240V ហើយកុំបារម្ភអំពីភាពខុសគ្នានៃវ៉ុល” ។” នេះគឺជាថាមពលនៃ Dry Contact.

2. កុងតាក់ “គ្មានខួរក្បាល”៖ AC, DC, វាមិនខ្វល់ទេ។

Transistors គឺល្អិតល្អន់។ ពួកវាជាឧបករណ៍ semiconductor ដែលមានន័យថាពួកវាមានច្បាប់។.

• BJTs/MOSFETs គឺមាននៅក្នុងខ្លួន DC (ចរន្តផ្ទាល់) ឧបករណ៍។ ពួកវាអនុញ្ញាតឱ្យចរន្តហូរក្នុងទិសដៅមួយ (បង្ហូរទៅប្រភព) ។.
• បញ្ហានេះ៖ ប្រសិនបើអ្នកចង់ប្តូរ 120V AC (ចរន្តឆ្លាស់) ជាមួយ MOSFET អ្នកមានការឈឺក្បាល។ ចរន្តបញ្ច្រាសទិសដៅ 60 ដងក្នុងមួយវិនាទី។ MOSFET តែមួយនឹងរារាំងពាក់កណ្តាលរលក ហើយធ្វើសកម្មភាពដូចជា diode នៅពាក់កណ្តាលផ្សេងទៀត។ អ្នកត្រូវការ MOSFETs ពីរត្រឡប់ទៅក្រោយ ឬ Triac បូកនឹងសៀគ្វីដ្រាយស្មុគស្មាញ។.

គុណសម្បត្តិនៃ Relay

Relay គឺគ្រាន់តែជាលោហៈពីរដុំប៉ះគ្នាទៅវិញទៅមក។.

• ប៉ូល: វាមិនខ្វល់ទេ។.
• ទិសដៅ: វាមិនខ្វល់ទេ។.
• ប្រភេទវ៉ុល: AC? DC? សញ្ញាសំឡេង? ទិន្នន័យ? វាមិនខ្វល់ទេ។.

នៅពេលដែលអ្នកផ្តល់ឱ្យអតិថិជននូវទិន្នផល Relay អ្នកកំពុងផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវកូនសោសកល។ ពួកគេអាចភ្ជាប់ solenoid 24V DC, 120V AC fan ឬសញ្ញាសំឡេងកម្រិត millivolt ។ Relay ដោះស្រាយពួកវាទាំងអស់ដោយមិនមានការធ្លាក់ចុះវ៉ុលសូន្យ និងចរន្ត “លេចធ្លាយ” សូន្យ។.

គាំទ្រទិព្វ៖ ប្រសិនបើអ្នកមិនដឹង ដើម្បីប្តូរ load ពួកគេតែងតែមិនអើពើ អ្នកប្រើប្រាស់នឹងភ្ជាប់ទៅទិន្នផលរបស់អ្នក សូមប្រើ Relay ។ ទិន្នផល transistor តម្រូវឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់ផ្គូផ្គងវ៉ុល និងប៉ូលឱ្យបានល្អឥតខ្ចោះ។ Relay គ្រាន់តែនិយាយថា “ខ្ញុំភ្ជាប់ A ទៅ B” ។”

3. កន្លែងដែល Transistor “Anti-Kills” Relay

ដូច្នេះ ប្រសិនបើ Relay ល្អម្ល៉េះ ហេតុអ្វីបានជាយើងមិនប្រើវានៅក្នុងទូរស័ព្ទ ឬកុំព្យូទ័ររបស់យើង?

ដោយសារតែ Relay មានកំហុសធ្ងន់ធ្ងរពីរ៖ ល្បឿន និង Wear.

The Speed Limit

Relay គឺជាដៃមេកានិចដែលផ្លាស់ទីឆ្លងកាត់លំហ។.

• ល្បឿន Relay: ~50 ទៅ 100 milliseconds ។ ប្រេកង់ប្តូរអតិបរមា៖ ប្រហែល 10 ដងក្នុងមួយវិនាទី (10 Hz) ។.
• ល្បឿន Transistor: Nanoseconds ។ ប្រេកង់ប្តូរអតិបរមា៖ រាប់លានដងក្នុងមួយវិនាទី (MHz) ។.

ប្រសិនបើអ្នកត្រូវការបន្ថយពន្លឺ LED ដោយប្រើ PWM (Pulse Width Modulation) ដែលអ្នកប្តូរថាមពលបើក និងបិទ 1,000 ដងក្នុងមួយវិនាទី Relay គឺគ្មានប្រយោជន៍ទេ។ វានឹងស្តាប់ទៅដូចជាកាំភ្លើងយន្តប្រហែល 10 នាទី មុនពេលវាបែកបាក់។.

The Death Count

Relay មានអាយុកាលកំណត់។.

• ជីវិតមេកានិច៖ រាល់ពេលដែលវាចុច និទាឃរដូវអស់កម្លាំង ហើយ pivot ពាក់។ Relay ល្អអាចប្រើបាន 1 លានវដ្ត។.
• ជីវិតអគ្គិសនី៖ រាល់ពេលដែលវាបើកនៅក្រោមបន្ទុក ធ្នូតូចមួយធ្វើឱ្យខូច contacts ។ នៅបន្ទុកពេញ វាអាចប្រើបានត្រឹមតែ 100,000 វដ្តប៉ុណ្ណោះ។.

MOSFET ប្រសិនបើរក្សាភាពត្រជាក់ និងស្ថិតនៅក្នុងលក្ខណៈពិសេស មាន អាយុកាលគ្មានកំណត់តាមទ្រឹស្តី. វាមិនសឹករេចរឹលទេ។.

ចំណុចកណ្តាល៖ រីឡេ Solid State (SSR)

“ប៉ុន្តែរង់ចាំសិន” អ្នកនិយាយ។ “ចុះរីឡេ Solid State វិញ?”

SSR គឺជា “កូនកាត់” ។ វាប្រើ LED ខាងក្នុងដើម្បីបញ្ឆេះ semiconductor ដែលងាយនឹងពន្លឺ។.

• វាមានអ៊ីសូឡង់៖ បាទ (អ៊ីសូឡង់អុបទិក)។.
• វាមានល្បឿន៖ បាទ (លឿនជាងមេកានិច យឺតជាង MOSFET សុទ្ធ)។.
• វាមានភាពស្ងៀមស្ងាត់៖ បាទ។

ចំណុចខ្សោយ៖ កំដៅ។.
រីឡេមេកានិចមានភាពធន់ទ្រាំជិតសូន្យ (milliohms) ។ SSR មានការធ្លាក់ចុះវ៉ុល (ជាធម្មតា 0.7V ទៅ 1.5V) នៅទូទាំងទិន្នផលរបស់វា។.
រុញ 10 Amps តាមរយៈរីឡេមេកានិច? វាត្រជាក់។.
រុញ 10 Amps តាមរយៈ SSR? វាបង្កើត កំដៅ 15 វ៉ាត់. ។ អ្នកត្រូវការ heatsink ដ៏ធំមួយដើម្បីការពារកុំឱ្យវារលាយ។.

សង្ខេប៖ ម៉ាទ្រីសការសម្រេចចិត្តរបស់វិស្វករ

ដូច្នេះ ការចុច “ច្របូកច្របល់” មិនបាត់ទៅណាទេ។ វាគឺជាជម្រើសវិស្វកម្មដោយចេតនា។ នេះគឺជាសន្លឹកបន្លំរបស់អ្នកសម្រាប់ពេលដែលត្រូវប្រកាន់ខ្ជាប់នូវបច្ចេកវិទ្យាចាស់៖

នៅក្នុងវិស្វកម្ម “ថ្មីជាង” មិនតែងតែ “ល្អជាង” នោះទេ។ ពេលខ្លះដំណោះស្រាយដ៏ល្អបំផុតគឺនៅតែជាឧបករណ៏ទង់ដែង ដែកនិទាឃរដូវ និងការពេញចិត្ត ចុច.

បច្ចេកត្រឹមចំណាំ

ទំនាក់ទំនងធន់ទ្រាំ៖ រីឡេមេកានិចជាធម្មតាមានភាពធន់ទ្រាំទំនាក់ទំនងនៅក្នុងជួរនៃ 50mΩ ទៅ 100mΩ, ដែលមិនសំខាន់សម្រាប់ការបាត់បង់ថាមពល ប៉ុន្តែអាចជាបញ្ហាសម្រាប់សញ្ញាវ៉ុលទាបខ្លាំង (តម្រូវឱ្យមានចរន្តសើម)។.

ការលេចធ្លាយ៖ Transistors/SSRs តែងតែមានចរន្តលេចធ្លាយតិចតួចនៅពេលបិទ។ រីឡេមាន សូន្យ ការលេចធ្លាយ (ភាពធន់ទ្រាំគ្មានកំណត់) នៅពេលបើក។.

ភាពទាន់ពេលវេលា៖ គោលការណ៍នៃ electromechanical vs. solid-state switching គឺជា រូបវិទ្យាមូលដ្ឋាន និងនៅតែមានភាពទាន់សម័យគិតត្រឹមខែវិច្ឆិកា ឆ្នាំ 2025។.