Relé de Estado Sólido

Os SSRs são componentes eletrônicos totalmente em estado sólido, ou seja, não possuem elementos mecânicos ou qualquer tipo de peça móvel. Os SSRs visam principalmente a substituição de relés comuns e contatores.

Descrição Geral

Os Reles de Estado Sólido - Solid-State Relay (SSR) substituem os reles eletromecânicos com as seguintes vantagens:

-  Vida útil muito superior

-  Imune a ambientes corrosivos e vibrações mecânicas.

-  Isento de centelhamento, não provoca combustão e não interfere em processos fotográficos.

- Necessita a partir de 10mA para o acionamento, pode ser comutado diretamente por microprocessadores.

-  Totalmente silenciosos e rápidos.

-  Acoplado opticamente e encapsulado

Aplicações

 - Máquinas e equipamentos em geral.

 - Controle de linha de produção.

 - Máquinas de produção.

 - Sistemas de segurança e alarmes.

 - Controle de trafego.

 - Display luminosos.

 - Equipamentos reprográficos.

 - Equipamentos de diversão.

 - Controle de temperatura

Funcionamento:

O relé de estado sólido faz o chaveamento de cargas, para tal deverá ser aplicada uma tensão em sua entrada de controle, quando isso ocorrer, um led irá sinalizar e a saída será acionada, fazendo assim o chaveamento da carga. 

O relé possui o sistema de chaveamento em zero volt (zero crossing), o que significa que o início e término do chaveamento da tensão sobre a carga será sempre quando ela passar por zero volt, evitando assim danos a ele, a carga e eliminando a geração de EMI, comum nas tradicionais contatoras. O relé pode comutar a sua saída muito mais vezes e em maior velocidade se comparado a elas, podendo-se assim usá-lo em controladores com sistema PID com tempos de chaveamento mais curtos, dando assim maior estabilidade ao sistema. 

O relé pode ser utilizado em conjunto com controladores e/ou CLP’s que dispõe de saída compatível com a entrada do mesmo.

  
 Dissipação de Calor

O aquecimento do relé de estado sólido dependerá da potência da carga comutada. Pode-se aplicar a corrente nominal dele desde que a temperatura na base não supere 80° C. Então a instalação de um dissipador de calor é imprescindível para os casos em que a base do relé atinja temperaturas acima deste valor. 

É importante que o dissipador tenha uma superfície plana e lisa, além da aplicação de pasta térmica na base do relé para que ocorra uma perfeita troca de calor entre ambos. A fixação do dissipador deve ser feita preferencialmente na vertical para melhor dissipação. Se a temperatura ultrapassar o limite, a corrente máxima diminuirá, podendo danificar o relé devido à degradação térmica. 

A ventilação forçada pode e deve ser usada para diminuir a resistência térmica do dissipador, melhorando seu rendimento, garantindo o perfeito funcionamento do relé. 

Coleção de Relés de Estado Sólido

Carga Controlada por Transistor

No circuito usamos um acoplador óptico comum para controlar uma etapa amplificadora com transistores bipolares comuns.

Com isso, cargas com correntes até uns 500 mA para o BD135 e até 2 A com o TIP32 podem ser controladas diretamente. Essas cargas de corrente contínua funcionam com tensões até uns 24 V, dependendo do transistor.

Evidentemente, o transistor deve ser dotado de um radiador apropriado de calor e deve ser considerada a queda de tensão nesse componente.

Uma outra possibilidade de acionamento de carga de corrente contínua diretamente usando transistores é a apresentada na figura.

Trata-se de um circuito complementar em relação ao anterior em que usamos o BD136 para correntes até 500 mA e o TIP31 para correntes até 2 A. O transistor de potência também deve ser montado em um bom radiador de calor.

Relé com Darlington

Na figura mostramos como usar um transistor Darlington de potência num circuito de acionamento direto de uma carga de corrente contínua cuja corrente, nesse caso pode chegar a 1,5 A.

Correntes maiores podem ser obtidas com transistores de maior potência da mesma família. O transistor também deve ser dotado de um bom radiador de calor.

Veja que ainda podemos ter uma versão equivalente com transistor Darlington PNP com o acionamento inverso, ou seja, a carga acionada quando o acoplador óptico não estiver excitado. Essa versão é exibida na figura.

Relé com MOSFET de Potência

Os transistores de efeito de campo de potência (Power MOSFETs) têm características altamente desejáveis quando se trata de circuitos de comutação.

A principal delas é a baixíssima resistência no estado de condução (Rdson) que pode chegar a fração de ohm nos tipos comuns. Isso significa que, quando “ligados”, eles praticamente não causam qualquer queda de tensão nos circuitos controlados.

Para usar um MOSFET de potência como relé de estado sólido, podemos partir do circuito da figura.

Outra vantagem manifestada nesse circuito é a altíssima impedância de entrada do MOSFET, que se traduz numa sensibilidade muito alta e em um consumo baixíssimo quando ele não está acionado.

Assim, no circuito ilustrado, a máxima corrente que pode ser controlada depende apenas do MOSFET colocado, podendo chegar a dezenas de ampères para os tipos comuns.

O MOSFET deve ser dotado de radiador apropriado e a tensão máxima do circuito depende também do MOSFET usado.

Conclusão

O isolamento proporcionado quer seja pelos acopladores ópticos, quer seja pelos transformadores faz dos relés de estado sólido apresentados alternativas interessantes pora muitos projetos.

É claro que existe muito mais, mas partindo dos exemplos dados, o leitor poderá facilmente melhorar ou alterar os circuitos para uma aplicação específica.