固態(tài)繼電器測試儀的設(shè)計(jì)

　　概述

　　固態(tài)繼電器(SSR)是用分立的電子元器件、集成電路、電流控制器及混合微電路技術(shù)結(jié)合發(fā)展起來的一種有繼電器特性的無觸點(diǎn)式電子開關(guān)。因其具有壽命長、可靠性高、開關(guān)速度快、電磁干擾小，無噪聲、無火花等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可控制小功率電動(dòng)機(jī)、電源以及各種電磁裝置、智能儀表及照明、調(diào)光等場所。由于其自身特點(diǎn)特別適用于腐蝕、潮濕和要求防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開關(guān)的場合。在通常應(yīng)用中交流固態(tài)繼電器(單相一組常開，具有零電壓開啟和隨機(jī)開啟兩種接通方式)使用最為廣泛，現(xiàn)已被應(yīng)用于上述諸多領(lǐng)域中。

　　在常用的交流固態(tài)繼電器中，為保證其產(chǎn)品質(zhì)量以及被檢測參數(shù)是否滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，用專用固態(tài)繼電器測試儀對其參數(shù)及工作特性進(jìn)行檢測：用測試儀產(chǎn)生的與控制負(fù)載同步脈沖觸發(fā)繼電器的導(dǎo)通工作，從而測試和模擬正常固態(tài)繼電器的工作正常與否，保證了所生產(chǎn)的繼電器正常工作和質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

　　測試儀設(shè)計(jì)

　　固態(tài)繼電器測試儀框圖示于圖1。

　　電源

　　檢測儀器內(nèi)部工作電源，主要由可調(diào)三端穩(wěn)壓集成電路317K來提供。其主要參數(shù)：輸入電壓范圍4~40V，輸出電壓范圍1.25~37V，額定輸出電流1.5A。輸出端經(jīng)調(diào)整端R3(通常用可調(diào)整電位器來調(diào)整，或經(jīng)調(diào)整后固定其電阻值)，使其輸出端電壓為DC36V，并將DC36V再經(jīng)電阻限流分壓穩(wěn)壓管箝位產(chǎn)生DC12V電壓。使該電壓供測試儀內(nèi)部集成電路工作，以及供被測固態(tài)繼電器輸入電壓信號，從而觸發(fā)導(dǎo)通、關(guān)斷固態(tài)繼電器。

　　同步脈沖產(chǎn)生電路

　　同步脈沖由IC2 LM339(見圖2)來完成。其中DC36V供同步脈沖信號產(chǎn)生電路，電壓比較器同相輸入端，與比較器反相輸入端(反相輸入端的信號：是由AC220V電壓經(jīng)電阻R6、穩(wěn)壓管DZ1、DZ2限幅形成幅度為36V的半波信號)信號比較。在比較器中同相輸入端直流基準(zhǔn)電壓信號可通過RP1可調(diào)，因有其可調(diào)的基準(zhǔn)電壓VD，則在比較器輸出端①即可產(chǎn)生的所需脈沖信號。

　　比較器輸出端產(chǎn)生的脈沖信號，與被測固態(tài)繼電器(常開型“觸點(diǎn)”)負(fù)載控制交流電壓信號同步，其產(chǎn)生一系列同步移相脈沖，所產(chǎn)生的移相脈沖見圖3。

　　比較器輸出的脈沖信號，加入由555構(gòu)成脈沖式(負(fù)脈沖觸發(fā))啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路。在555輸入端②引腳輸入一個(gè)負(fù)脈沖，則便在輸出端③輸出一個(gè)一定寬度的正脈沖(正脈沖寬度由其充電時(shí)間來確定td=1.1RP2×C5=220ms)，輸出寬度以確保每個(gè)信號周期內(nèi)固態(tài)繼電器被可靠觸發(fā)。

　　在555組成的脈沖啟動(dòng)式單穩(wěn)態(tài)電路中，通常在電路接通電源后，首先進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)態(tài)建立過程，在這種單穩(wěn)態(tài)電路中，它的啟動(dòng)端②引腳一般情況在接通電源時(shí)就被接上高電平(而不是由0V上升到2Vcc/3以上)。在這種情況下，555電路內(nèi)部放電管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電容C5也不可能進(jìn)入充電狀態(tài)，一直保持不變，即處于穩(wěn)態(tài)。在電路呈穩(wěn)態(tài)情況下，②引腳加高電平，輸出③引腳低電平不變。

　　當(dāng)對555②引腳輸入一個(gè)負(fù)向脈沖，而且脈沖的幅值低于暫穩(wěn)態(tài)。與此同時(shí)，555電路內(nèi)的放電管截止，電源通過RP2向C5充電，電路即進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，⑥⑦引腳為低電平。且充電時(shí)間為1.1RP2×C5，而該充電時(shí)間的長短決定③引腳輸出高電平脈沖寬度。在脈沖啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路中，當(dāng)電路被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，如果對觸發(fā)端②引腳再加觸發(fā)脈沖，電路不會(huì)發(fā)生任何的變化。因此在暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間內(nèi)的觸發(fā)脈沖對電路是無效脈沖。為保證555③引腳輸出脈寬可靠對固態(tài)繼電器觸發(fā)，脈寬設(shè)計(jì)為約10倍周波(220ms 20ms/周波)。從而保證了固態(tài)繼電器被可靠觸發(fā)。另外為保證電路觸發(fā)更加可靠，通常在555觸發(fā)端②引腳前加由R5、C4組成的微分電路，將輸入脈沖信號經(jīng)微分電路后變?yōu)檎}沖加至觸發(fā)端②引腳。如觸發(fā)導(dǎo)通后，負(fù)載(R12電阻)串聯(lián)至固態(tài)繼電器輸出端，LED指示經(jīng)互感器感應(yīng)電壓而指示工作，表明固態(tài)繼電器輸出端處于導(dǎo)通工作狀態(tài)中。

　　結(jié)語

　　固態(tài)繼電器測試儀，是檢測常用單相常開型固態(tài)繼電器產(chǎn)品例行或者確認(rèn)檢測儀。通過檢測來判定固態(tài)繼電器是否可靠被同步觸發(fā)，從而確保固態(tài)繼電器的質(zhì)量，并且該測試儀對控制電壓3~14VDC、4~34VDC均可通用，使該測試儀使用范圍更為廣泛。