ເຈົ້າເປີດເຄື່ອງຄວບຄຸມເຮືອນອັດສະລິຍະທີ່ທັນສະໄໝ ແລະເຕັກໂນໂລຢີສູງ. ມັນເຕັມໄປດ້ວຍສ່ວນປະກອບຕິດພື້ນຜິວຈຸລະພາກ, ໄມໂຄຣໂປຣເຊສເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ແລະຊິບ Wi-Fi.
ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ, ນັ່ງຢູ່ກາງຊິລິຄອນທັງໝົດນັ້ນ, ແມ່ນກ້ອນພລາສຕິກໃຫຍ່, ເປັນຕາ. ເມື່ອມັນເປີດໃຊ້, ມັນເຮັດໃຫ້ສຽງດັງ ຄລິກ.
ມັນເປັນຣີເລກົນຈັກ. ເຕັກໂນໂລຢີຈາກຊຸມປີ 1830.
ນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄໍາຖາມ “ຄົ້ນຫາຈິດວິນຍານ” ສໍາລັບວິສະວະກອນໃດໆ: ໃນໂລກທີ່ MOSFETs ແລະ IGBTs ລາຄາຖືກ, ຈຸລະພາກ, ແລະງຽບ, ເປັນຫຍັງພວກເຮົາຈຶ່ງບໍ່ໄດ້ຂ້າຣີເລ?
ເປັນຫຍັງຕ້ອງອີງໃສ່ແຂນໂລຫະທີ່ເຄື່ອນທີ່ທີ່ຖືດ້ວຍພາກຮຽນ spring ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາມີຟີຊິກຂອງສະຖານະແຂງ?
ຄໍາຕອບບໍ່ແມ່ນຄວາມຄິດຮອດ - ມັນແມ່ນຄວາມເປັນຈິງຂອງວິສະວະກໍາທີ່ເຢັນແລະແຂງ. ມັນ turns ໃຫ້ເຫັນວ່າ, relay “ງຸ່ມງ່າມ” ມີ superpower ທີ່ silicon ພຽງແຕ່ບໍ່ສາມາດ replicate.
ໃຫ້ເຮົາແຍກການສູ້ຮົບລະຫວ່າງ ສະວິດແຂງ (ຣີເລ) ແລະ ສະວິດອ່ອນ (ທຣານຊິສເຕີ).
1. ຄວາມປອດໄພ “ຊ່ອງຫວ່າງອາກາດ”: ເປັນຫຍັງຣີເລຈຶ່ງເປັນ Firewall ສຸດທ້າຍ
ເຫດຜົນ #1 ທີ່ຣີເລຍັງຄົງເປັນກະສັດແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ເອີ້ນວ່າ Galvanic Isolation.
ຄິດເຖິງ MOSFET (ທຣານຊິສເຕີ). ເຖິງແມ່ນວ່າມັນ “ປິດ”, ມັນກໍ່ຍັງມີການເຊື່ອມຕໍ່ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ, ເຄມີລະຫວ່າງການໂຫຼດແຮງດັນສູງແລະ microcontroller ທີ່ລະອຽດອ່ອນຂອງທ່ານ. ພວກເຂົາກໍາລັງແບ່ງປັນຊິ້ນສ່ວນຂອງ silicon. ເລື້ອຍໆ, ພວກເຂົາຕ້ອງແບ່ງປັນເອກະສານອ້າງອີງ “ພື້ນດິນ”.
ຖ້າ MOSFET ນັ້ນລົ້ມເຫລວຢ່າງຮ້າຍແຮງ (ເວົ້າວ່າ, ແຮງດັນໄຟຟ້າແຮງດັນຜ່ານ oxide ປະຕູ), ພະລັງງານໄຟຟ້າ 240V ນັ້ນບໍ່ພຽງແຕ່ຢູ່ໃນດ້ານການໂຫຼດເທົ່ານັ້ນ. ມັນເດີນທາງ ກັບຄືນ, ເຂົ້າໄປໃນ 5V Arduino ຫຼື Raspberry Pi ຂອງທ່ານໂດຍກົງ.
ຜົນໄດ້ຮັບ? ໄມໂຄຣໂປຣເຊສເຊີຂອງເຈົ້າຖືກຂົ້ວທັນທີ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງຣີເລ
ຣີເລບໍ່ມີການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າລະຫວ່າງ coil (ດ້ານການຄວບຄຸມ) ແລະ contacts (ດ້ານການໂຫຼດ). ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນ coupled ພຽງແຕ່ໂດຍ ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ພາຍໃນກ່ອງ, ມີທາງດ້ານຮ່າງກາຍ ຊ່ອງຫວ່າງອາກາດ.
- ສະຖານະການ: ມໍເຕີ 240V ຂອງທ່ານສັ້ນອອກແລະສົ່ງແຮງດັນຂະຫນາດໃຫຍ່ກັບຄືນໄປບ່ອນສາຍ.
- ຣີເລ: contacts ອາດຈະເຊື່ອມປິດ. ກໍລະນີພາດສະຕິກອາດຈະລະລາຍ. ແຕ່ microcontroller ຂອງທ່ານ? ມັນປອດໄພ. ແຮງດັນບໍ່ສາມາດຂ້າມຊ່ອງຫວ່າງອາກາດໄປຫາ coil ໄດ້.
专业提示： ພວກເຮົາເອີ້ນສິ່ງນີ້ວ່າ “Moat”. ຖ້າທ່ານກໍາລັງອອກແບບວົງຈອນທີ່ເຫດຜົນການຄວບຄຸມຕ້ອງຢູ່ລອດເຖິງແມ່ນວ່າດ້ານການໂຫຼດຈະລະເບີດ, ທ່ານຕ້ອງການ relay. ມັນເປັນຊັ້ນເສຍສະລະສຸດທ້າຍ.
ມີຄໍາສູງສຸດຂອງວິສະວະກໍາຄລາສສິກ: “ທ່ານສາມາດໃຊ້ coil 12V ເພື່ອປ່ຽນສາຍໄຟ 240V, ແລະບໍ່ເຄີຍກັງວົນກ່ຽວກັບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນ.” ນີ້ແມ່ນພະລັງງານຂອງ ຕິດຕໍ່ແຫ້ງ.
2. ສະວິດ “ບໍ່ມີສະຫມອງ”: AC, DC, ມັນບໍ່ສົນໃຈ
ທຣານຊິສເຕີແມ່ນ finicky. ພວກເຂົາເປັນອຸປະກອນ semiconductor, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າພວກເຂົາມີກົດລະບຽບ.
- BJTs/MOSFETs ແມ່ນ inherently DC (ກະແສໄຟຟ້າໂດຍກົງ) ອຸປະກອນ. ພວກເຂົາອະນຸຍາດໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າໄຫຼໃນທິດທາງດຽວ (Drain to Source).
- ບັນຫາ: ຖ້າທ່ານຕ້ອງການປ່ຽນ 120V AC (ກະແສສະຫຼັບ) ດ້ວຍ MOSFET, ທ່ານມີອາການເຈັບຫົວ. ກະແສໄຟຟ້າປີ້ນກັບກັນ 60 ເທື່ອຕໍ່ວິນາທີ. MOSFET ດຽວຈະສະກັດເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຄື້ນແລະປະຕິບັດຄືກັບ diode ໃນເຄິ່ງອື່ນໆ. ທ່ານຕ້ອງການສອງ MOSFETs ກັບຄືນໄປບ່ອນ, ຫຼື Triac, ບວກກັບວົງຈອນຂັບທີ່ສັບສົນ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງຣີເລ
ຣີເລແມ່ນພຽງແຕ່ສອງຕ່ອນຂອງໂລຫະທີ່ສໍາຜັດກັນ.
- ຂົ້ວ: ມັນບໍ່ສົນໃຈ.
- ທິດທາງ: ມັນບໍ່ສົນໃຈ.
- ປະເພດແຮງດັນ: AC? DC? ສັນຍານສຽງ? ຂໍ້ມູນ? ມັນບໍ່ສົນໃຈ.
ເມື່ອທ່ານໃຫ້ລູກຄ້າອອກ relay, ທ່ານກໍາລັງໃຫ້ພວກເຂົາເປັນກະແຈທົ່ວໄປ. ພວກເຂົາສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ solenoid 24V DC, ພັດລົມ 120V AC, ຫຼືສັນຍານສຽງລະດັບ millivolt. ຣີເລຈັດການພວກມັນທັງໝົດດ້ວຍການຫຼຸດແຮງດັນສູນ ແລະກະແສໄຟຟ້າ “ຮົ່ວໄຫຼ” ສູນ.
专业提示： ຖ້າເຈົ້າບໍ່ຮູ້ ແມ່ນຫຍັງ ຜູ້ໃຊ້ຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບຜົນຜະລິດຂອງທ່ານ, ໃຊ້ relay. ຜົນຜະລິດ transistor ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ຈັບຄູ່ແຮງດັນແລະຂົ້ວຢ່າງສົມບູນ. ຣີເລພຽງແຕ່ເວົ້າວ່າ, “ຂ້ອຍເຊື່ອມຕໍ່ A ກັບ B.”
3. ບ່ອນທີ່ Transistor “Anti-Kills” Relay
ດັ່ງນັ້ນ, ຖ້າ relays ດີຫຼາຍ, ເປັນຫຍັງພວກເຮົາຈຶ່ງບໍ່ໃຊ້ມັນຢູ່ໃນໂທລະສັບຫຼືຄອມພິວເຕີຂອງພວກເຮົາ?
ເນື່ອງຈາກວ່າ relays ມີສອງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງ: ຄວາມໄວ ແລະ ສວມໃສ່.
ຂອບເຂດຈໍາກັດຄວາມໄວ
ຣີເລແມ່ນແຂນກົນຈັກທີ່ເຄື່ອນທີ່ຜ່ານພື້ນທີ່.
- ຄວາມໄວຣີເລ: ~50 ຫາ 100 milliseconds. ຄວາມຖີ່ຂອງການປ່ຽນສູງສຸດ: ບາງທີ 10 ເທື່ອຕໍ່ວິນາທີ (10 Hz).
- ຄວາມໄວຂອງທຣານຊິສເຕີ: Nanoseconds. ຄວາມຖີ່ຂອງການປ່ຽນສູງສຸດ: ລ້ານເທື່ອຕໍ່ວິນາທີ (MHz).
ຖ້າທ່ານຕ້ອງການເຮັດໃຫ້ LED ມືດມົວໂດຍໃຊ້ PWM (Pulse Width Modulation), ບ່ອນທີ່ທ່ານປ່ຽນພະລັງງານເປີດແລະປິດ 1,000 ເທື່ອຕໍ່ວິນາທີ, relay ແມ່ນບໍ່ມີປະໂຫຍດ. ມັນຈະຟັງຄືກັບປືນກົນປະມານ 10 ນາທີກ່ອນທີ່ມັນຈະແຕກ.
ການນັບການເສຍຊີວິດ
ຣີເລມີອາຍຸຈໍາກັດ.
- ຊີວິດກົນຈັກ: ທຸກໆຄັ້ງທີ່ມັນຄລິກ, ພາກຮຽນ spring ເມື່ອຍລ້າແລະ pivot ສວມໃສ່. ຣີເລທີ່ດີອາດຈະໃຊ້ໄດ້ 1 ລ້ານຮອບວຽນ.
- ຊີວິດໄຟຟ້າ: ທຸກໆຄັ້ງທີ່ມັນເປີດພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ, arc ຂະຫນາດນ້ອຍ pits contacts. ຢູ່ທີ່ການໂຫຼດເຕັມ, ມັນອາດຈະໃຊ້ໄດ້ພຽງແຕ່ 100,000 ຮອບວຽນເທົ່ານັ້ນ.
MOSFET, ຖ້າເກັບຮັກສາໄວ້ເຢັນແລະພາຍໃນສະເປັກ, ມີ ອາຍຸການໃຊ້ງານເປັນອະນັນຕະທາງທິດສະດີ. ມັນບໍ່ສວມ.
ພື້ນທີ່ກາງ: Solid State Relay (SSR)
“ແຕ່ລໍຖ້າ,” ເຈົ້າເວົ້າ. “ແລ້ວ Solid State Relays ເດ?”
SSR ແມ່ນ “ລູກປະສົມ.” ມັນໃຊ້ LED ພາຍໃນເພື່ອກະຕຸ້ນ semiconductor ທີ່ລະອຽດອ່ອນຕໍ່ແສງ.
- ມັນມີ Isolation: ແມ່ນແລ້ວ (Optical isolation).
- ມັນມີຄວາມໄວ: ແມ່ນແລ້ວ (ໄວກວ່າກົນຈັກ, ຊ້າກວ່າ MOSFET ເປົ່າ).
- ມັນມີຄວາມງຽບ: ແມ່ນແລ້ວ.
ຈຸດຈັບ: ຄວາມຮ້ອນ.
relay ກົນຈັກມີຄວາມຕ້ານທານໃກ້ສູນ (milliohms). SSR ມີແຮງດັນຕົກ (ປົກກະຕິ 0.7V ຫາ 1.5V) ທົ່ວຜົນຜະລິດຂອງມັນ.
ຍູ້ 10 Amps ຜ່ານ relay ກົນຈັກ? ມັນເຢັນ.
ຍູ້ 10 Amps ຜ່ານ SSR? ມັນສ້າງ 15 ວັດຂອງຄວາມຮ້ອນ. ທ່ານຕ້ອງການ heatsink ຂະຫນາດໃຫຍ່ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ມັນລະລາຍ.
ສະຫຼຸບ: ຕາຕະລາງການຕັດສິນໃຈຂອງວິສະວະກອນ
ດັ່ງນັ້ນ, ການຄລິກ “ງຸ່ມງ່າມ” ບໍ່ໄດ້ຫາຍໄປ. ມັນເປັນທາງເລືອກທາງວິສະວະກໍາໂດຍເຈດຕະນາ. ນີ້ແມ່ນແຜ່ນ cheat ຂອງທ່ານສໍາລັບເວລາທີ່ຈະຕິດກັບເຕັກໂນໂລຢີເກົ່າ:
| ສະຖານະການ | ໃຊ້ Relay | ໃຊ້ Transistor/MOSFET |
|---|---|---|
| ຄວາມສໍາຄັນດ້ານຄວາມປອດໄພ | ສູງ (ຕ້ອງການ Galvanic Isolation) | ຕ່ຳ (ພື້ນດິນທີ່ໃຊ້ຮ່ວມກັນແມ່ນ OK) |
| ປະເພດການໂຫຼດ | AC ຫຼືບໍ່ຮູ້ (ທົ່ວໄປ) | DC ເທົ່ານັ້ນ (ໂຫຼດທີ່ຮູ້ຈັກ) |
| ຄວາມໄວການປ່ຽນ | ຊ້າ (ເປີດ/ປິດເປັນບາງຄັ້ງຄາວ) | ໄວ (PWM / ຄວາມຖີ່ສູງ) |
| ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຕ້ອງການ | ຈຳກັດ (<100k ຮອບວຽນ) | ອະນັນ (ຫຼາຍລ້ານຮອບວຽນ) |
| ສຽງ/ສຽງດັງ | ຄລິກແມ່ນ OK | ຕ້ອງງຽບ |
ໃນດ້ານວິສະວະກໍາ, “ໃໝ່ກວ່າ” ບໍ່ແມ່ນ “ດີກວ່າ” ສະເໝີໄປ. ບາງຄັ້ງ, ວິທີແກ້ໄຂທີ່ດີທີ່ສຸດແມ່ນຍັງເປັນ coil ທອງແດງ, ພາກຮຽນ spring ເຫຼັກ, ແລະຄວາມພໍໃຈ ຄລິກ.
ດ້ານວິຊາການຖືກສັງ
ການຕໍ່ຕ້ານການຕິດຕໍ່: relays ກົນຈັກປົກກະຕິແລ້ວມີຄວາມຕ້ານທານຕິດຕໍ່ໃນລະດັບຂອງ 50mΩ ຫາ 100mΩ, ເຊິ່ງບໍ່ສໍາຄັນສໍາລັບການສູນເສຍພະລັງງານແຕ່ສາມາດເປັນບັນຫາສໍາລັບສັນຍານແຮງດັນຕ່ໍາຫຼາຍ (ຕ້ອງການກະແສ wetting).
ການຮົ່ວໄຫຼ: Transistors/SSRs ສະເຫມີມີກະແສຮົ່ວໄຫຼເລັກນ້ອຍເມື່ອປິດ. Relays ມີ ສູນ ການຮົ່ວໄຫຼ (ຄວາມຕ້ານທານອະນັນ) ເມື່ອເປີດ.
ທັນເວລາ: ຫຼັກການຂອງການປ່ຽນໄຟຟ້າກົນຈັກທຽບກັບ solid-state ແມ່ນຟີຊິກພື້ນຖານແລະຍັງຄົງເປັນປະຈຸບັນເຖິງເດືອນພະຈິກ 2025.
