“بھونڈی” مکینیکل ریلے مرنے سے کیوں انکار کرتی ہے (ایک VIOX انجینئر کی وضاحت)

آپ ایک جدید، ہائی ٹیک سمارٹ ہوم کنٹرولر کھولتے ہیں۔ یہ خوردبینی سطح پر نصب اجزاء، طاقتور مائکرو پروسیسرز، اور وائی فائی چپس سے بھرا ہوا ہے۔.

اور پھر، ان تمام سلیکون کے بالکل درمیان میں، ایک بڑا، بلاکی، پلاسٹک کا مکعب بیٹھا ہے۔ جب یہ فعال ہوتا ہے، تو یہ ایک زوردار کلک.

کی آواز نکالتا ہے۔ یہ ایک میکانکی ریلے ہے۔ 1830 کی دہائی کی ٹیکنالوجی۔.

یہ کسی بھی انجینئر کے لیے ایک “روح کو جھنجھوڑنے والا” سوال پیدا کرتا ہے: ایک ایسی دنیا میں جہاں MOSFETs اور IGBTs سستے، خوردبینی اور خاموش ہیں، ہم نے ریلے کو کیوں ختم نہیں کیا؟

جب ہمارے پاس ٹھوس ریاست طبیعیات موجود ہے تو ہم ایک حرکت پذیر دھاتی بازو پر کیوں انحصار کریں جو ایک اسپرنگ کے ذریعے پکڑا ہوا ہے؟

جواب پرانی یادیں نہیں ہے—یہ سرد، سخت انجینئرنگ کی حقیقت ہے۔ یہ پتہ چلتا ہے کہ “اناڑی” ریلے میں ایک ایسی سپر پاور ہے جسے سلیکون نقل نہیں کر سکتا۔.

آئیے کے درمیان جنگ کو توڑتے ہیں۔ ہارڈ سوئچ (ریلے) اور سافٹ سوئچ (ٹرانزسٹر).

1. “ایئر گیپ” سیکیورٹی: ریلے حتمی فائر وال کیوں ہیں

#1 ریلے کے اب بھی بادشاہ ہونے کی وجہ ایک تصور ہے جسے کہتے ہیں۔ گالوانک آئسولیشن.

ایک MOSFET (ٹرانزسٹر) کے بارے میں سوچیں۔ یہاں تک کہ جب یہ “آف” ہوتا ہے، تب بھی ہائی وولٹیج لوڈ اور آپ کے حساس مائکرو کنٹرولر کے درمیان ایک جسمانی، کیمیائی تعلق موجود ہوتا ہے۔ وہ سلیکون کا ایک ٹکڑا بانٹ رہے ہیں۔ اکثر، انہیں ایک “گراؤنڈ” حوالہ بانٹنا پڑتا ہے۔.

اگر وہ MOSFET تباہ کن طور پر ناکام ہو جاتا ہے (مثال کے طور پر، وولٹیج اسپائک گیٹ آکسائیڈ کے ذریعے پنچ کرتا ہے)، تو وہ 240V مینز پاور صرف لوڈ سائیڈ پر نہیں رہتی ہے۔ یہ سفر کرتی ہے۔ پیچھے کی طرف, ، سیدھا آپ کے 5V Arduino یا Raspberry Pi میں۔.

نتیجہ؟ آپ کا مائکرو پروسیسر فوری طور پر فرائی ہو جاتا ہے۔.

ریلے ایڈوانٹیج

ریلے میں کنڈلی (کنٹرول سائیڈ) اور رابطوں (لوڈ سائیڈ) کے درمیان کوئی برقی کنکشن نہیں ہوتا ہے۔ وہ صرف ایک کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔ مقناطیسی میدان. باکس کے اندر، ایک جسمانی ایئر گیپ.

• منظرنامہ: موجود ہے۔ آپ کی 240V موٹر شارٹ ہو جاتی ہے اور لائن پر ایک بڑا سرج واپس بھیجتی ہے۔.
• ریلے: رابطے ویلڈ ہو سکتے ہیں۔ پلاسٹک کا کیس پگھل سکتا ہے۔ لیکن آپ کا مائکرو کنٹرولر؟ یہ محفوظ ہے۔ سرج کنڈلی تک ایئر گیپ کو نہیں پھلانگ سکتا۔.

پرو ٹپ: ہم اسے “کھائی” کہتے ہیں۔ اگر آپ ایک ایسا سرکٹ ڈیزائن کر رہے ہیں جہاں کنٹرول لاجک کو اس صورت میں بھی زندہ رہنا چاہیے جب لوڈ سائیڈ پھٹ جائے، تو آپ کو ایک ریلے کی ضرورت ہے۔ یہ حتمی قربانی کی تہہ ہے۔.

ایک کلاسیکی انجینئرنگ مقولہ ہے: “آپ 240V مینز لائن کو سوئچ کرنے کے لیے 12V کنڈلی استعمال کر سکتے ہیں، اور وولٹیج کے فرق کے بارے میں کبھی فکر نہ کریں۔” یہ کی طاقت ہے۔ ڈرائی کانٹیکٹ.

2. “بے دماغ” سوئچ: AC، DC، اسے پرواہ نہیں

ٹرانزسٹرز نازک ہوتے ہیں۔ وہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ہیں، جس کا مطلب ہے کہ ان کے کچھ اصول ہیں۔.

• BJTs/MOSFETs فطری طور پر DC (براہ راست موجودہ) ڈیوائسز ہیں۔ وہ ایک سمت میں کرنٹ کو بہنے دیتے ہیں (ڈرین سے سورس تک)۔.
• اس راز کو اگر آپ MOSFET کے ساتھ 120V AC (الٹرنیٹنگ کرنٹ) کو سوئچ کرنا چاہتے ہیں، تو آپ کو سر درد ہوگا۔ کرنٹ ہر سیکنڈ میں 60 بار سمت بدلتا ہے۔ ایک واحد MOSFET آدھی لہر کو روک دے گا اور دوسری آدھی پر ڈایڈ کی طرح کام کرے گا۔ آپ کو دو MOSFETs بیک ٹو بیک، یا ایک Triac، کے علاوہ پیچیدہ ڈرائیو سرکٹری کی ضرورت ہے۔.

ریلے ایڈوانٹیج

ریلے صرف دھات کے دو ٹکڑے ہیں جو ایک دوسرے کو چھو رہے ہیں۔.

• پولرٹی: اسے پرواہ نہیں ہے۔.
• سمت: اسے پرواہ نہیں ہے۔.
• وولٹیج کی قسم: AC؟ DC؟ آڈیو سگنلز؟ ڈیٹا؟ اسے پرواہ نہیں ہے۔.

جب آپ کسی گاہک کو ریلے آؤٹ پٹ دیتے ہیں، تو آپ انہیں ایک عالمگیر کلید دے رہے ہوتے ہیں۔ وہ 24V DC سولینائڈ، 120V AC پنکھا، یا ملی وولٹ لیول آڈیو سگنل جوڑ سکتے ہیں۔ ریلے ان سب کو صفر وولٹیج ڈراپ اور صفر “لیکج” کرنٹ کے ساتھ ہینڈل کرتا ہے۔.

پرو ٹپ: اگر آپ نہیں جانتے کیا کہ صارف آپ کے آؤٹ پٹ سے کیا جوڑنے والا ہے، تو ریلے استعمال کریں۔ ٹرانزسٹر آؤٹ پٹ کے لیے صارف کو وولٹیج اور پولرٹی کو بالکل ملانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریلے صرف کہتا ہے، “میں A کو B سے جوڑتا ہوں۔”

3. جہاں ٹرانزسٹر ریلے کو “اینٹی کل” کرتا ہے

تو، اگر ریلے اتنے اچھے ہیں، تو ہم انہیں اپنے فون یا کمپیوٹر میں کیوں استعمال نہیں کرتے؟

کیونکہ ریلے میں دو مہلک خامیاں ہیں: رفتار اور پہننا.

رفتار کی حد

ریلے ایک میکانکی بازو ہے جو خلا میں حرکت کر رہا ہے۔.

• ریلے کی رفتار: ~50 سے 100 ملی سیکنڈ۔ زیادہ سے زیادہ سوئچنگ فریکوئنسی: شاید 10 بار فی سیکنڈ (10 ہرٹز)۔.
• ٹرانزسٹر کی رفتار: نینو سیکنڈز۔ زیادہ سے زیادہ سوئچنگ فریکوئنسی: لاکھوں بار فی سیکنڈ (MHz)۔.

اگر آپ PWM (پلس وڈتھ ماڈولیشن) کا استعمال کرتے ہوئے ایک LED کو مدھم کرنا چاہتے ہیں، جہاں آپ پاور کو ایک سیکنڈ میں 1,000 بار آن اور آف کرتے ہیں، تو ریلے بیکار ہے۔ یہ تقریباً 10 منٹ تک مشین گن کی طرح لگے گا اس سے پہلے کہ یہ ٹوٹ جائے۔.

موت کی گنتی

ریلے کی ایک محدود عمر ہوتی ہے۔.

• مکینیکل لائف: ہر بار جب یہ کلک کرتا ہے، تو اسپرنگ تھک جاتا ہے اور محور گھس جاتا ہے۔ ایک اچھی ریلے 10 لاکھ سائیکل تک چل سکتی ہے۔.
• برقی زندگی: ہر بار جب یہ لوڈ کے تحت کھلتا ہے، تو ایک چھوٹا سا آرک رابطوں کو پیٹتا ہے۔ مکمل لوڈ پر، یہ صرف 100,000 سائیکل تک چل سکتا ہے۔.

ایک MOSFET، اگر ٹھنڈا رکھا جائے اور سپیک کے اندر، کی نظریاتی طور پر لامحدود عمر ہوتی ہے۔. یہ ختم نہیں ہوتا۔.

4. درمیانی راستہ: سالڈ اسٹیٹ ریلے (SSR)

“لیکن انتظار کریں،” آپ کہتے ہیں۔ “سالڈ اسٹیٹ ریلے کے بارے میں کیا خیال ہے؟”

ایس ایس آر ایک “ہائبرڈ” ہے۔ یہ ایک فوٹو حساس سیمی کنڈکٹر کو متحرک کرنے کے لیے ایک اندرونی ایل ای ڈی استعمال کرتا ہے۔.

• اس میں آئسولیشن ہے: جی ہاں (آپٹیکل آئسولیشن)۔.
• اس میں رفتار ہے: جی ہاں (مکینیکل سے تیز، بیئر MOSFET سے سست)۔.
• اس میں خاموشی ہے: جی ہاں

مسئلہ: حرارت۔.
ایک مکینیکل ریلے میں تقریبا صفر مزاحمت (ملی اوہم) ہوتی ہے۔ ایک ایس ایس آر میں اس کے آؤٹ پٹ پر وولٹیج ڈراپ (عام طور پر 0.7V سے 1.5V) ہوتا ہے۔.
ایک مکینیکل ریلے کے ذریعے 10 ایمپس دھکیلیں؟ یہ ٹھنڈا رہتا ہے۔.
ایک ایس ایس آر کے ذریعے 10 ایمپس دھکیلیں؟ یہ پیدا کرتا ہے۔ 15 واٹ حرارت. آپ کو اسے پگھلنے سے بچانے کے لیے ایک بڑے ہیٹ سنک کی ضرورت ہے۔.

خلاصہ: انجینئر کا فیصلہ میٹرکس

تو، “بھونڈی” کلک ختم نہیں ہو رہی ہے۔ یہ ایک سوچی سمجھی انجینئرنگ کا انتخاب ہے۔ پرانی ٹیک کے ساتھ کب رہنا ہے اس کے لیے آپ کی چیٹ شیٹ یہ ہے:

انجینئرنگ میں، “نیا” ہمیشہ “بہتر” نہیں ہوتا ہے۔ بعض اوقات، بہترین حل اب بھی ایک تانبے کی کنڈلی، ایک اسٹیل اسپرنگ، اور ایک تسلی بخش ہوتا ہے۔ کلک.

تکنیکی درستگی نوٹ

رابطہ مزاحمت: مکینیکل ریلے میں عام طور پر رابطہ مزاحمت کی حد ہوتی ہے۔ 50mΩ سے 100mΩ, ، جو بجلی کے نقصان کے لیے نہ ہونے کے برابر ہے لیکن بہت کم وولٹیج سگنلز کے لیے ایک مسئلہ ہو سکتا ہے (ویٹنگ کرنٹ درکار ہے)۔.

لیکیج: ٹرانزسٹرز/ایس ایس آر میں آف ہونے پر ہمیشہ ایک چھوٹا سا لیکیج کرنٹ ہوتا ہے۔ ریلے میں لوگ اور جائیداد لیکیج (لامحدود مزاحمت) ہوتی ہے جب کھلے ہوں۔.

بروقت ہونا: الیکٹرو مکینیکل بمقابلہ سالڈ اسٹیٹ سوئچنگ کے اصول بنیادی طبیعیات ہیں اور نومبر 2025 تک موجودہ ہیں۔.