Przekaźniki elektromagnetyczne i półprzewodnikowe doskonale sprawdzają się w sterownikach typu włącz-wyłącz. Jakie są jednak praktyczne różnice pomiędzy poszczególnymi odmianami tych elementów?
Przekaźniki są jednymi z najczęściej używanych elementów elektromechanicznych, zarówno w elektronice, jak i zastosowaniach instalacyjnych, np. w przemysłowych szafach sterowniczych czy też systemach automatyki budynkowej. Okazuje się, że nawet w tym obszarze na przestrzeni ostatnich kilku dekad mamy do czynienia z istnym przeskokiem technologicznym. Na rynku znajdziemy dziś nie tylko klasyczne elektromechaniczne przekaźniki, ale także nowsze rozwiązania, zapewniające znacznie wyższą niezawodność i wiele dodatkowych możliwości – mowa tutaj o przekaźnikach półprzewodnikowych i optycznych. W naszym artykule przyjrzymy się najczęściej stosowanym rodzajom przekaźników i przekażemy szereg praktycznych porad, dotyczących doboru oraz użytkowania tych elementów.
Jak wspomnieliśmy wcześniej, najprostszą grupę przekaźników stanowią przekaźniki elektromechaniczne, czyli klasyczne komponenty wyposażone w elektromagnes oraz jedną lub kilka par styków rozłączanych poprzez ruchomą kotwicę, przyciąganą przez cewkę sterującą. Do zalet tych elementów należy niewątpliwie niska cena oraz dość duża dopuszczalna obciążalność styków. Zwykle przekaźniki występują w wersjach o obciążalności do 10 A, czasem do 16 A lub większej. Spełnienie podobnych wymogów stanowi pewien problem w przypadku np. przekaźników półprzewodnikowych, ponieważ zdecydowanie łatwiej jest uzyskać (stosunkowo niskim kosztem) parę styków o tak dużej obciążalności, niż zaimplementować podobną funkcjonalność w postaci układu elektronicznego. Do wad przekaźników mechanicznych należy oczywiście znacząco ograniczona wytrzymałość mechaniczna. Styki zużywają się po pewnej liczbie cykli, podawanej szacunkowo, zwykle w tysiącach. Druga kwestia to fakt, że cewki przekaźników elektromagnetycznych muszą być sterowane w odpowiedni sposób, aby impulsy samoindukcji powstające podczas odcinania zasilania od uzwojenia nie uszkodziły delikatnych wejść układu elektronicznego.
Przekaźniki SSR, czyli półprzewodnikowe, stanowią w wielu aplikacjach nowoczesny zamiennik klasycznych przekaźników elektromechanicznych. Ich zaletą jest niemal zupełny brak zużycia w funkcji liczby cykli, ponieważ – o ile przekaźnik pracuje w odpowiednich warunkach tzn. nie jest przeciążany zbyt wysokim natężeniem prądu lub też zbyt wysokim napięciem – jego żywotność okazuje się praktycznie nieograniczona. Natomiast do wad przekaźników półprzewodnikowych należy ich wyższa cena detaliczna. Należy też pamiętać, że nie wszystkie elementy SSR mogą pracować przy napięciach stałych lub zmiennych – zwykle są one dostosowane do tylko jednego rodzaju napięcia (np. przemiennego, jeżeli są zbudowane w oparciu o triaki). Ogromną zaletą przekaźników elektronicznych jest też zwykle dosyć odporna izolacja obwodu sterującego od obwodu wyjściowego (obciążenia) – dla niektórych modeli ma ona wytrzymałość rzędu kilku kilowoltów. I jeszcze jeden plus: szeroki zakres napięć sterowania, zwykle znacznie szerszy, niż ma to miejsce w przypadku cewek przekaźników, które przy zbyt wysokim napięciu ulegają przegrzaniu, a nawet spaleniu, natomiast przy zbyt niskim nie są w stanie pewnie załączyć styków.
Jednym z typów o którym nie można nie wspomnieć jest model optyczny. Zasada działania przekaźnika optycznego polega na połączeniu w ramach jednej obudowy diody LED (nadajnika) z odbiornikiem w postaci fotorezystora. Elementy takie są nazywane także przekaźnikami analogowymi, ponieważ umożliwiają (pod pewnymi warunkami) transmisję sygnałów analogowych. Można wykorzystywać je zarówno jako izolację galwaniczną obwodów pracujących na różnych poziomach napięcia, jak i np. do transmisji wolnozmiennych sygnałów sterujących. Do aplikacji wymagających szybszej transmisji sygnałów, np. w ramach komunikacji cyfrowej typu UART, lepiej jest wykorzystać elementy nieco zbliżone do przedstawionych wcześniej przekaźników analogowych, czyli transoptory. Dzięki zastosowaniu fototranzystorów w roli odbiorników po stronie wtórnej są one w stanie osiągać znacznie wyższe częstotliwości przełączania.
