รู้จักกับ Solid State Relay (SSR)
สารบัญ
Solid State Relay (SSR) เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมและระบบควบคุมอัตโนมัติ แล้วคุณเคยสงสัยไหมครับว่าเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถสวิตช์วงจรได้อย่างรวดเร็วและเงียบสนิทได้อย่างไร โดยบทความนี้เราจะพาเพื่อนๆ ไปทำความรู้จักกับ Solid State Relay ว่าคืออะไร มีหลักการทำงานอย่างไร และแตกต่างจาก Relay ทั่วไปอย่างไร พร้อมทั้งอธิบายโครงสร้างภายในและข้อดีข้อเสียแบบเข้าใจง่าย อ่านจบแล้วรับรองว่าคุณจะเข้าใจว่า Solid State Relay นั้นมีบทบาทสำคัญอย่างไร ในการควบคุมเครื่องจักรในระบบอุตสาหกรรมอัตโนมัติ
Solid State Relay คืออะไร
Solid State Relay (SSR) คือรีเลย์ชนิดหนึ่งที่ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์แทนหน้าสัมผัสแบบกลไกในการตัดต่อวงจรไฟฟ้า เมื่อได้รับสัญญาณควบคุม (Input) จะไปกระตุ้นชิ้นส่วนสารกึ่งตัวนำ ให้สามารถเปิดหรือปิดวงจรหลัก (Output) ได้ SSR ไม่มีส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้มีความเร็วในการสวิตช์สูงกว่าการใช้หน้าสัมผัสโลหะ จึงช่วยลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งาน
โครงสร้างของ Solid State Relay
โครงสร้างของ SSR ตามภาพสามารถแบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลัก ได้แก่:
- Input Circuits (วงจรอินพุต) เป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับขั้วอินพุตของ SSR ทำหน้าที่รับสัญญาณควบคุมจากอุปกรณ์ภายนอก เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือ PLC และทำหน้าที่ปรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสให้เหมาะสมกับการกระตุ้น SSR
- Electrical Isolation ใช้ Optocoupler หรือ Transformers เพื่อแยกวงจรควบคุม (อินพุต) ออกจากวงจรขับโหลด (เอาต์พุต) ช่วยป้องกันการรบกวนและแรงดันไฟฟ้าสูงจากด้านโหลดย้อนกลับมายังด้านควบคุม
- Drive Circuit (วงจรขับ) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่ได้รับจากวงจรอินพุต และควบคุมการทำงานของเอาต์พุต
- Output Circuits (วงจรเอาต์พุต) ใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเปิด-ปิดวงจรโหลดที่เชื่อมต่อกับขั้วเอาต์พุตเพื่อควบคุมโหลด เช่น หลอดไฟ, ฮีตเตอร์ หรือมอเตอร์
Solid State Relay ต่างจาก Relay ปกติอย่างไร
Solid State Relay ต่างจาก Mechanical Relay ในหลายด้านทั้งในส่วนของโครงสร้างภายใน ตัว Mechanical relays จะใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าในการดึงหน้าสัมผัส ให้เกิดการทำงานเกิดขึ้น แต่ใน SSR นั้นใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์แทนขดลวดและหน้าสัมผัสทางกล ซึ่งด้วยระบบการทำงานแบบนี้ส่งผลให้ SSR สามารถทำงานได้รวดเร็วกว่า รวมไปถึงมีอายุการใช้งานที่นานกว่าด้วยเช่นกัน เพราะไม่มีการเสียดสีของหน้าสัมผัสเมื่อเทียบกับ Mechanical Relay อีกจุดแตกต่างที่เห็นได้ชัดเลยก็คือ เรื่องเสียงรบกวน จะเห็นได้ว่าเมื่อ Mechanical Relay ทำงานจะมีเสียง “คลิก” เกิดขึ้นเสมอ
| Mechanical relay | SSR (Solid State Relay) | |
| ลักษณะภายนอก |  |  |
| รูปแบบของวงจรการทำงาน |  |  |
| Mechanical relays | SSR (Solid State Relay) | |
| กลไกการทำงาน | ปกติใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าในการดึงหน้าสัมผัส | ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์แทนขดลวดและหน้าสัมผัสทางกล |
| ความเร็วในการสวิตช์ | ปกติมีการเคลื่อนที่ของหน้าสัมผัส ทำให้เร็วได้น้อยกว่า | สวิตช์ได้รวดเร็วกว่ามาก |
| อายุการใช้งาน | ปกติอายุการใช้งานสั้นลงจากการสึกหรอของผิวสัมผัส | ทนทาน เพราะไม่มีการเสียดสีของหน้าสัมผัส |
| เสียงรบกวน | ปกติมีเสียง “คลิก” ขณะหน้าสัมผัสทำงาน | ทำงานเงียบ |
ประเภทของ Solid State Relay (SSR)
Solid State Relay หากแบ่งตามโครงสร้างและลักษณะการใช้งาน สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่
1. SSRs ที่มีฮีตซิงก์ในตัว รองรับกระแสโหลดสูงสุด 150A และมาพร้อมกับฮีตซิงก์ในตัว ทำให้สามารถระบายความร้อนได้ดีโดยไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์เสริม เหมาะสำหรับการติดตั้งในแผงควบคุมที่มีพื้นที่จำกัดและต้องการความสะดวกในการติดตั้ง ใช้กันมากในระบบทำความร้อนและการควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรม
2.SSRs ที่ใช้ฮีตซิงก์แยกต่างหาก รองรับกระแสไฟฟ้าโหลดสูงสุด 90A โดยไม่มีฮีตซิงก์ติดตั้งในตัว ทำให้สามารถเลือกใช้ฮีตซิงก์ที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งานได้เอง รีเลย์ประเภทนี้มักติดตั้งภายในเครื่องจักรที่มีข้อจำกัดด้านขนาดและต้องการการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้กันในระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น เครื่องจักรที่ต้องทำงานต่อเนื่องและต้องการการควบคุมที่แม่นยำ ตัวอย่างของรุ่นที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่
3.รีเลย์ที่มีรูปทรงเดียวกับรีเลย์ทั่วไป สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าโหลดได้สูงสุด 3A โดยออกแบบให้มีขนาดและรูปทรงเหมือนรีเลย์กลไกแบบปลั๊กอินทั่วไป สามารถใช้กับซ็อกเก็ตเดิมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างการติดตั้ง SSRs ประเภทนี้มักใช้ในระบบ I/O ของ Programmable Logic Controller (PLC) และงานควบคุมอัตโนมัติในโรงงาน เนื่องจากมีการสวิตช์ที่รวดเร็วและไม่เกิดประกายไฟ ทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความปลอดภัยสูง รุ่นที่พบได้บ่อย ได้แก่
จบไปแล้วนะครับสำหรับบทความ “รู้จักกับ Solid State Relay (SSR)” ที่พาเพื่อน ๆ ไปรู้จักกับองค์ประกอบสำคัญของ SSR, เปรียบเทียบข้อแตกต่างระหว่างรีเลย์แบบขดลวดไฟฟ้าและ SSR รวมถึงจุดเด่นที่ทำให้มันเหนือกว่า ทั้ง การทำงานที่เงียบ รวดเร็ว และทนทาน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบอัตโนมัติและงานที่ต้องการสวิตช์เร็วหรือใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลานาน หากต้องการเลือกซื้อ Solid State Relay คุณภาพสูง ขอแนะนำ OMRON Solid State Relay
