Relè a stato solido: caratteristiche e vantaggi.

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L’utilizzo di SSR in schede elettroniche permette una piena integrazione e automatizzazione del processo produttivo permettendo di realizzare relè senza l’eccessiva attenzione che era necessario porre per i quelli elettromeccanici. Tutto questo avrà come conseguenza l’aumento della produttività e dunque del profitto.
SSR superano le limitazioni dei relè elettromeccanici. Un importante problema presente nei relè elettromeccanici è il rimbalzo (Fig. 2). I fenomeno del rimbalzo, com’è ben noto, oltre a un problema di tipo elettronico, rappresenta la principale causa di deterioramento di un contatto perché la conseguente usura ne diminuisce il tempo di vita. In casi particolari dove il relè è utilizzato per fare conteggio d’impulsi, questo può essere addirittura fonte di malfunzionamenti. Il problema del rimbalzo, noto da tempo, ha già una soluzione costituita da un opportuno circuito di compensazione costituito da poche porte logiche che prende il nome di circuito antirimbalzo. Questo, pur costituendo una soluzione a questo problema presente nei relè elettromeccanici avrà un certo costo che ovviamente contribuirà sul prezzo totale. I relè a stato solido, utilizzando al loro interno degli interruttori a semiconduttore non presenteranno il problema del rimbalzo consentendo in questo modo un apprezzabile risparmio sul circuito di compensazione in termini di minor spazio occupato. I relè elettromeccanici si basano sulla creazione di un campo magnetico che fa scattare l’interruttore.

Affinché si possa creare questo campo magnetico sarà necessario alimentare un’opportuna bobina. Questa operazione comporterà un consumo di potenza di 80 mw contro i 3 mw necessari per alimentare i LED di un SSR. Questo maggior consumo richiederà opportuni sistemi di dissipazione di calore impedendo così alti valori d’integrazione di più EMR. Grazie all’assenza nei relè a stato solido di bobine o contatti aperti sarà necessaria un’alimentazione più bassa. Gli EMR necessitano di tensioni che variano tra 5 e 48 volt mentre gli SSR possono funzionare con tensioni fino a 1.5 volt. I consumi ridotti permettono dunque ai relè a stato solido di essere pilotati direttamente dalle uscite dei circuiti logici digitali, risparmiando così uno strato d’interfaccia elettronica (si veda la figura 3). Viceversa, i relè elettromeccanici, avendo grosse spire da controllare necessiteranno di componenti addizionali che svolgano la funzione di interfacce elettroniche per i circuiti digitali e di ulteriori componenti supplementari per far fronte ad altre caratteristiche dei EMR poco attraenti. Un esempio è costituito dalla soppressione dei picchi di corrente. All’ingresso elettrico di un relè elettromeccanico è presenta una bobina. In fase di spegnimento del relè la bobina carica potrebbe essere la causa della nascita di un picco di corrente che si potrebbe scaricare verso il circuito di controllo danneggiandolo irreparabilmente. Per evitare questo, un diodo ad alta velocità potrà essere frapposto tra l’avvolgimento e il circuito di controllo. Ecco dunque che in fase di progetto sarà necessario pensare a una serie di componenti che permettano il corretto funzionamento del relè e che inevitabilmente contribuiscono a complicare il progetto e ad aumentare i costi.

Costi e affidabilità

Da quanto detto precedentemente si conclude rapidamente come i nuovi relè a stato solido presentino diversi aspetti e soluzioni innovative rispetto ai più tradizionali relè elettromeccanici. I numerosi vantaggi dei SSR si ripercuoteranno sul prezzo finale in svariati modi. Volendo cercare di fare una stima del risparmio che sarà possibile ottenere dall’impiego di un SSR rispetto all’utilizzo di un EMR sarà necessario fare delle assunzioni sulla tipologia d’impiego e sul metodo di predizioni di eventuali guasti. Il risparmio ottenibile dall’utilizzo di SSR rispetto ai tradizionali EMR sarà composto da diverse voci come minor numero di componenti impiegati, minor spazio occupato, maggior tempo di vita, minor numero d’interventi per guasti o malfunzionamenti oltre al naturale risparmio rappresentato da minori tempi di progetto. Tutto questo mette in luce come i relè a stato solido superando numerose problematiche e limiti dei relè elettromeccanici, si possono a ragione considerare componenti destinati a una diffusione sempre più vasta.

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