福建電腦２００３年第３期
福州大學電氣系蔣錦萍杜民３５０００２
【摘要】簡介了交流固態繼電器的原理及特點，著重描述了ｇｔｊｌ—１ａ交流固態繼電器並闡述７其
在金標智慧型測定儀中的應用例項。
【關鍵詞】固態繼電器，測試，控制
金免疫層析試條（以下簡稱金標試條）目前在臨床生化檢驗中得到廣泛應用。為了能對金標試條進行定量測試，要求由計算機控制的機械掃瞄系統帶動金標試條運動，光纖感測器採集試條資訊，通過計算機資訊處理後顯示測試結果【１１，因此在測試過程中要求有乙個控制電路使機械掃瞄系統能精確定ｔ制電路由計算機介面、固態繼電器、電機等組成。固態繼弋ｒ）是一種沒有機械運動，不捨運動零件的全電子電路組．ｒ，它依賴於半導體器件和電子元件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離和繼電切換功能，因此具有電磁干擾小、工作可靠、開關速度快、使用壽命長、產生噪音低、抗干擾和耐衝擊振動等一系列優點。
經二年的實踐，結果表明由ｓｓｒ組成的控制電路效能完全滿足金標試條定量測試的要求，且效能良好。
一、交流固態繼電器的願理及結構１２１ｓｓｒ按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。
■圖１交流ｓｓｒ的工作原理框圖
圖１是交流型的ｓｓｒ的工作原理框圖：部件①一④構成交流ｓｓｒ的主體。從整體上看，ｓｓｒ是只有兩個輸入端（ａ和ｂ）及兩個輸出端（ｃ和ｄ）的四端器件。
工作時只要在ａ、ｂ上加上一定的控制訊號，就可以控制ｃ、ｄ兩端之問的「通」和「斷」，實現「開關」的功能。
部件①為耦合電路，其元件是「光耦合器」。它動作靈敏、響應速度高、輸入／輸出端聞的絕緣（耐壓）等級高；由於輸入端的負載魁發光二極體，這使ｓｓｒ的輸入端所需的功率極低（約十餘毫瓦就可正常工作）可與大多數邏輯積體電路相容不需加緩衝器或驅動器，很容易做到與輸入訊號電平相匹配。耦合電路的功能是為ａ、ｂ端輸入的控制訊號提供乙個輸入／輸出端之間的通道，但叉在電氣上斷開ｓｓｒ中輸入端和輸出端之問的（電）聯絡。
以防止輸出端對輸人端的影響。
部件②為觸發電路，它的功能是產生合乎要求的觸發訊號，驅動開關電路④工作。但由於開關電路在不加特殊控制電路時，將產生射頻干擾並以高次諧波或尖峰等汙染電網，為此特設部件③「過零控制電路」。所謂「過零」是指，當加入控制訊號，交流電壓過零時，ｓｓｒ即為通態；而當斷開控制訊號後，ｓｓｒ要等待交流電的正半周與負半周的交界點（零電位）時，ｓｓｒ才為斷態。
部件⑤為吸收電路．它是為防止從電源中傳來的尖峰、浪湧（電壓）對開關器件雙向可控矽管的衝擊和干擾（甚至誤動作）而設計的，一般是用「ｒ—ｃ」串聯吸收電路或非線性電阻（壓敏電阻器）。
二、ｇｔｊｌ—１ａ固態繼電器的指標及效能
功率固態繼電器的特性引數包括輸入和輸出引數，本電路中繼電器選用無錫天豪電子裝置廠的臥式超小型交流固態繼電器（ｇｔｊｌ一其輸人引數為：控制電壓：３～１２ｖｄｃ；關斷電壓：
ｌ＿２ｖｄｃ；開啟電流：５ｍａ；控制電流：＜２５ｍａ。
輸出引數為：工作電壓工作電流：０．５—２ａ；通態壓降：
＜ｌｉｖ；洩漏電流：＜１０ｍａ，通斷速度：≤兒ｉｎｓ㈨。
型ｓｓｒ由於是全固態電子元件組成．與機電繼電器（ｅｍｒ）相比，它投有任何可動的機械部件．工作中也沒有任何機械動作。因此能在高衝擊，振動的環境下工作；它將電路的工作狀態變換實現「通」和「斷」的開關功能，沒有電接觸點．所以它有一系列ｍｅｒ不具備的優點，即工作高可靠、長壽命（有資料表明它的開關次數可達１０８—１０９次，比一般ｍｅｒ的開關次數高幾百倍）；無動作雜訊；耐振耐機械衝擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐效能；在防爆和防止臭氧汙染方面的效能也極佳。
型ｓｓｒ成功地實現了弱訊號（ｖｓｒ）對強電（輸出端負載電壓）的控制。由於光耦臺器的應用，使固態繼電器靈敏度高，而控制訊號所需的功率極低，且ｖｓｒ所需的工作電平與等常用積體電路相容，可蹦實現直接聯接計算機輸出介面。本設計方案中直接把ｓｓｒ與計算機輸出介面相接，即用邏輯電平控制ｓｓｒ。
由於型ｓｓｒ沒有輸入「線圈」，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。而且它是乙個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態效應，因而可以將它安全地用在計算機輸出介面上，不必為在介面上採用ｍｅｒ而產生的一系列對計算機的干擾而煩惱。
固態繼電器因為採用固體其間，所以轉換速度快：ｇｔｊｌ—１ａ型蹬ｒ的切換速度小於１２毫秒。
此外，ｇｔｊｌ一ｉａ２２０ｖａｃ型ｓｓｒ還有能承受在數值上可達
萬方資料
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額定電流十倍左右的浪湧電流的特點。浪湧電流是指在給定條件下（室溫、額定電壓、額定電流和持續的時間等）不會造成永久性損壞所允許的最大非重複性峰值電流。交流繼電器的浪湧電流為額定電流的５—１０倍（乙個週期）。
由於負載為感應電機．所選的型鷂ｒ的額定電流值為電機運轉電流的２—４倍，它的浪湧電流值為額定電流的１０倍。
過流和負載短路是造成ｓｓｒ永久性損壞的主要原因。快速熔斷器是過流保護方法之一。因為負載是小容量，因此選用保險絲。
過壓的保護除了ｓｓｒ內部有ｒｃ吸收功率外，還可以採用併聯金屬氧化物壓敏電阻（ｍｏｖ），ｍｏｖ面積大小決定吸收功率，ｍｏｖ的厚度決定保護電壓值。本設計方案中的ｓｓｒ選取５００ｖ的壓敏電阻。
由於環境溫度過高時，ｓｓｒ的負載能力會隨之下降，因此選用的ｓｓｒ留有一定的餘量。
又由於負載是電機，是感性的負載，因此負載電流不能超過ｓｓｒ的額定電流的４０％。
三、應用
採用型ｓｓｒ的金標試條測試系統的硬體框圖如圖２所示：
圖２測斌系統的硬體框圖
微控制器採用８９ｃ５１，它是帶４ｋｅｐｒｏｍ電可擦除的８０３１．同時具有保密功能，因此大量用於有智財權的專年４產品中。介面晶元採用８１５５，它可直接和微控制器相接．不需要增加任何硬體邏輯電路，是乙個既有ｉ／ｏ介面，又有ｒａｍ儲存器以及定時器的介面晶元，起擴充套件微控制器資源的作用為固態繼電器，用來控制電機ｍ的正反轉。
當ｐａ４ｐａ５＝１０時，控制ｓｓｒｌ導通，ｓｓｒ２截止，此時減速電機以每分鐘３轉的速度正轉，帶動裝有金標試條的機械掃瞄系統運動，同時光纖感測器對試條採集資訊；當ｐａ４ｐａ５＝０ｌ時，控制ｓｓｒｌ截止，ｓｓｒ２導通，電機反轉，使機械掃瞄系統返回原位；當ｐａ４ｐａ５＝００時都截止，電機停轉。
由於傳動機構存在遲滯誤差，而且隨著測量次數增加．誤差會不斷累加，為防止累加後的誤差超過允許範圍，因此每２０次掃瞄後都要求機械系統回到規定位置。
在換向控制時，電機ｍ正反轉之問的停滯時間應大於交流電源的１．５個週期，以免換向太快而造成線間短路，本設計方案用軟體實現延時。ｓｓｒ的整個工作過程軟體流程如圖３所示。
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■ｉ㈥蜷，ｉ
ｔ｝停轉（１ｓ）ｌ
ｔｌ反轉
ｔｌ啟咖￡咐器（１岱）
ｆ圖３軟體流程圖
四、結論
本文應用８９ｃ５１微控制器和固態繼電器實現對機械掃瞄系統精確定位的控制，宴踐效果不錯，而且可以通過改變軟體實現不同時間的控制。具有可靠性高、控制方便的特點。
［１］杜民，陳明妙．自製ｈｃｇ免疫層析試條測試儀器．分析謝試技術與儀器．２００１，（１）
［２］彰建，劉躍．固態繼電器壓在應用中一些問題的撂討，貴州工業大學學報（自然科學版無拐天豪電子裝置廠的臥式超小型交流固態繼電器（ｇｔｊｉ一１ａ２２０ｖａｃ）說明書
萬方資料
交流固態繼電器
6.3 交流固態繼電器 6.3.1實訓目的和實訓器材 1 製作乙個交流固態繼電器。2 實訓器材 1 常用電子裝配工具 2 萬用表 3 示波器 4 交流固態繼電器電路元器件，見表6.3.1所示。表6.3.1交流固態繼電器電路元器件 6.3.2主要元器件特性 1 雙向可控矽開關元件 bta btb41是...
交流固態繼電器設計 電器學課程設計
1.系統方案設計 1.1 簡介 由於固態繼電器是由固體元件組成的無觸點開關元件,所以與電磁繼電器相比具有工作可靠 無雜訊 無火花 壽命長,對外界干擾小,能與邏輯電路相容 抗干擾能力強 靈敏度高 開關速度快和使用方便等一系列優點,因而具有很寬的應用領域,有逐步取代傳統電磁繼電器之勢,另外，ssr成功地...
固態繼電器的作用
e系列 直流控制，交流過零導通，過零關斷 e 系列固態繼電器是直流輸入控制，交流過零導通，過零關斷輸出型無觸點繼電器，因此，具有di dt 的比值小，啟動效能平穩，對電網輻射干擾小，關斷時可降低感性負載的反電動勢，對用電器和固態繼電器都有一定的保護作用等優點，是控制一般用電器，如電動機 加熱器 白熾...