Solid-state lösning för att styra 230V

[gokartnisse]

Jag behöver en "reläbox" där jag har 5 vanliga 230V AC uttag som ska styras från fem styrsignaler. Styrsignalen kan variera över ett ganska stort spann i spänning (15-55 Volt DC) och kan dessutom ibland vara kopplad med ett seriemotstånd som begränsar strömmen till ca 10mA. Om strömmen är begränsad med seriemotstånd ska respektive uttag EJ aktiveras utan det ska krävas en ström på ca 500mA (höftade bara till något som är påtagligt mycket högre än 10mA) för att trigga utgången.

Boxen måste vara okänslig för stötar, tryckvågor och slag under användning (vanliga mekaniska reläer/kontaktorer faller bort). Dessutom så ska boxen vara "lika säker som ett kärnkraftverk" (det kan innebära personskador om eluttagen aktiveras när dem inte ska). Jag förmodar att den enda vettiga lösningen då är någon form av SSR eller annan halvledarlösning.

Uttagen kommer aldrig behöva lämna speciellt stor ström (skulle tro ca 50mA) men det är nog bra att ha marginal. Jag ska ta reda på exakt vilken ström dem behöver lämna, det enda jag vet med säkerhet är att lasten är i princip rent induktiv.

Finns det några billigare alternativ än SSR:er? Kan nåt t.ex. nåt foto-MOS relä vara möjligt? Dessutom bör man väl bryta både fas och nolla (man kan ju inte veta vilken som är vilken i boxen) för att vara säker på att man inte bara bryter nollan? Vad bör man tänka på när man bygger saker som har nätspänning inblandat?
Samt hur gör man för att vara helt säker på att ingen feltriggning kan ske?

[BallInPlay]

Vad man ska tänka på när nätspänning är inblandat och särskilt när
'det kan innebära personskador om eluttagen aktiveras när dem inte ska'
är att det finns krav på säkra brytningar så du bör ha något godkänt
om det ska användas proffesionellt.

[prototypen]

Titta på MOC 3020 tål 60 mA men din induktiva last måste du nog kompensera annars blir spänningsderivatan för hög vid frånslaget.

Protte

[GalFisk]

HELT säker kan du nog aldrig bli med halvledare, då de kan gå i kortslutning hellre än öppen krets om de brinner av (jag har sett det själv i dimmerkretsar). en TRIAC i serie med ett relä ger iaf höjd säkerhet - skulle SCRn vara bränd, kommer det ström bara ifall reläet påverkas mekaniskt.
Om risken för personskador endast är från elstötar, kan en jordfelsbrytare öka säkerheten.

[Nerre]

Dessutom så ska boxen vara "lika säker som ett kärnkraftverk" (det kan innebära personskador om eluttagen aktiveras när dem inte ska). Jag förmodar att den enda vettiga lösningen då är någon form av SSR eller annan halvledarlösning.

Fel.

Ett SSR anses normalt inte ha så hög brytintegritet att det kan ses som en säkerhetsbrytare.

Du behöver i såna fall dubbla SSR och dessutom nån form av övervakning (med larm) ifall ett av dem går sönder.

[gokartnisse]

Får nog förklara lite bättre hur det ligger till och användningsområdet har ändrats lite så lådan bör klara laster på upp till 1A.

Matningsledningen till boxarna sitter i serie med en godkänd säkerhetsbrytare så om ett relä/ssr inte skulle bryta när styrsignalen släpper finns ingen som helst risk för personskador (inga personer är i närheten under utrustningens aktiva användande). Den skaderisk som föreligger är om den låga strömmen som finns ibland på styrsignalen (10mA) riskerar att trigga utgången eller om utgången "spontant" triggas (pga störningar eller mekaniska påkänningar). Samt att det sammanfaller med handhavandefel...

Mekaniska reläer är inte 100% pålitliga i den miljön pga de mekaniska påkänningarna (höga ljudtryck/stötvågor) vilket gör dem som ett mycket dåligt alternativ.

Jag har hittat rätt billiga halvledar-reläer på mouser, tänkte man kunde använda två för varje kanal (en för fas och en för nolla). Är dessa möjliga att använda till nätspänning art.nr. 769-AQG12224 ? Eller ännu hellre kan man använda 769-AQH3213A ? Känns lite lurigt med så tunt mellan ledarna på kretskortet om man ska ha nätspänning?

Samt hur gör man för att kretsen på lågspänningssidan som behövs för att minska signalström/spänning ska vara "felsäker", hur kan motstånd gå sönder (kortslutning eller bara brinna av)?

[Icecap]

15-55 Volt DC) och kan dessutom ibland vara kopplad med ett seriemotstånd som begränsar strömmen till ca 10mA. Om strömmen är begränsad med seriemotstånd ska respektive uttag EJ aktiveras utan det ska krävas en ström på ca 500mA

Vid aktivering kan det alltså röra sig om att det ska eldas upp (55V * 500mA =) 27,5W. dessa måste då kylas bort på något vis.

Men det är inte sanningen heller! "Om strömmen är begränsad med seriemotstånd ska respektive uttag EJ aktiveras utan det ska krävas en ström på ca 500mA..."
Men då blir den aldrig 55V alltså?

Att fixa en grej som utför jobbet är nog inget problem men det fattats en del data innan det blir möjligt.

[gokartnisse]

Styrsignalen kan bara vara i 4 lägen:
1:a fallet: flytande (inget ska hända)
2:a fallet: 15-55V från batterier och genom lite kablar så serieresistansen blir några enstaka Ohm (normalt upp till 50 Ohm men i vissa extremfall upp till 100 Ohm) det enda fallet som ska aktivera utgången
3:e fallet: är det samma källa som i det förra fallet (15-55V) men via seriemotstånd som begränsar strömmen till 10mA (i fallet med 55V, 5kOhm seriemotstånd) och då ska utsignalen EJ aktiveras
4:e fallet: en multimeter kopplas in för att mäta resistans och utsignalen ska ej aktiveras

Styrsignalen aktiveras mycket sällan längre än enstaka sekunder (maximalt 5 sekunder i taget). 500mA höftade jag bara till för attha en stor mariginal till 10mA, 500mA kanske var väldigt väl tilltaget egentligen men utrustningen ska inte kunna aktiveras av varken multimeter eller den låga strömmen (10mA) på ingången.

EDIT: Förtydligade lite

[Icecap]

Men då är det ju mycket enkelt.
Steg 1 är att ha ett belastningsmotstånd över inkommande ledningar. Detta säkrar att det ska en viss ström till innan spänningen blir hög nog att dra ett SSR.

Om vi utgår ifrån att ett SSR av typen 37-461-61 jobbar det mellan 4 och 30V på ingången och drar då 20mA.
Belastningsmotståndet ska då säkra att 10mA inte kommer upp på 4V, säg 3V som gräns.

10mA ska alltså ge 3V, då blir motståndet 300 ohm, ta ett 270 ohm som är standard.

Sedan är 55V för högt för reläet, alltså behövs ett seriemotstånd. Vid 55V dras det 20mA "typisk" vilket betyder att 55V in bör ge ung. 20V ut, då finns det marginal. Alltså ska det falla (55V - 20V =) 35V över det motstånd vid 20mA, då ska motståndet vara på 1750 ohm, närmsta standard är 1,8kohm.

[gokartnisse]

Jo så långt är jag med men en så kostar 500 kr/st, två per kanal blir 5000 kr/låda till bara reläer.. Skulle man inte kunna använda dessa istället som kostar en bråkdel:
http://se.mouser.com/ProductDetail/Pana ... OEZ6bRI%3d
eller kanske:
http://se.mouser.com/ProductDetail/Pana ... zNtc9Cbao=

Kostnaden blir bara en bråkdel och kretskort måste ändå göras. Hur gör man när man designar kretskort där nätspänning är inblandat och hur gör man om det parallellkopplade motståndet i den kopplingen brinner av? Då kommer eventuellt även den låga strömmen trigga utgången?

[Nerre]

Man får ju inte glömma EMC-biten. Om det nu är ett problem om reläerna "drar när de inte ska" så måste man ju ta sig en titt på immunitetsbiten också. Möjligen kommer motstånden som Icecap föreslår att ge det hela så låg ingångsimpedans att det inte är nån direkt risk. Men det kan man ju inte veta utan att testa påstrålat och urladdningar.

[Icecap]

Såklart att man kan använda dessa små, uträkningen får då göras om men principen är det samma.

[gokartnisse]

Hur blir det med den rent induktiva lasten? Ska man bara välja varianten med nollgenomgångsdetektion eller måste man hitta på något annat? Hur gör man med isolationsavstånd (hur långt)? Något annat jag måste tänka på?

[Icecap]

Isoleringsavstånd ska vara MINST 5mm!

[gokartnisse]

10 mm inga problem! Hur är det med att isolationsavstånd om man är på olika sidor av kortet (tvålagers)?

Hur garanterar jag att den induktiva lasten (upp till 10 magnetventiler parallellt) inte förstör halvledarna? Måste finnas något sätt att räkna på det eller är det helt lugnt bara man tar en SSR med till- och frånslag i nollgenomgång?

Kan det vara bra att gjuta in alltsammans i nån lämplig ingjutningsmassa för att garantera att man inte får någon strömstöt? Tänkte göra en aluminiumlåda (självklart jordad). Vill verkligen att lådorna blir relativt säkra utan att kosta en förmögenhet.