Solid-state relais
Een van de beste manieren om ohmse lasten storingsvrij in- en uit te schakelen wordt bereikt door op de nuldoorgang van de netspanning te schakelen. Hiervoor zijn een aantal IC's op de markt, maar het is niet altijd even eenvoudig zo'n ding te pakken te krijgen. De opbouw met diskrete komponenten hoeft niet groter en zeker niet duurder te zijn.
Fig. 1.
Met behulp van voorschakelweerstand R1, zener D2 en diode D1 (die de dissipatie in R1 halveert) wordt een voedingsspanning van maximaal 24 volt verkregen. Indien T5 geleidt, wordt de triac via R7 ontstoken. Dit gebeurt alleen gedurende een met P1 instelbare (0,4 tot 1,5 ms) tijd rond de nuldoorgang van de netspanning. Deze synchronisatie wordt bereikt door de stuurspanning voor T5 met behulp van T2 (positieve golf van de netspanning) of van T3/T4 (negatieve helft) naar massa af te leiden.
Ook met T1 kan het ontsteken van de triac worden verhinderd; T1 ontvangt een aan/uitkommando van de optocoupler IC1, die is toegevoegd om een galvanische scheiding van het lichtnet te bereiken. De stroom door de LED in de optocoupler behoeft slechts enkele milli-ampères groot te zijn om de triac te laten ontsteken.
De stroom, die in de gate van de triac vloeit, is afhankelijk van de ingestelde impuls-breedte en de voorschakelweerstand R1. Met R1 = 47 k varieert de voedingsspanning afhankelijk van de breedte van de ontsteek-impuls tussen 20 en 10 volt, hetgeen een stroom door R7 veroorzaakt van ongeveer 40 tot 18 mA. Wordt R1 in waarde gehalveerd, dan verdubbelt de stroom nagenoeg met een maximum van iets meer dan 40 mA. De dissipatie in R1 bedraagt voor R1 = 47 k ongeveer 0,5 watt en iets meer dan 1 watt voor een waarde van 22 k. Terwille van de veiligheid is het raadzaam hiervoor een vermogenstype te kiezen of tenminste twee standaard-weerstanden in serie te zetten.
De maximale last die kan worden geregeld is afhankelijk van de triac die wordt toegepast. Ook de minimale last is aan grenzen gebonden; op het moment waarop de stuurstroom van de triac wegvalt (na max. 0,75 ms) moet de stroom door de belasting tenminste gelijk zijn aan de houdstroom van de triac, anders dooft de triac weer.
Voor de meeste transistoren in de schakeling zijn typen met een hoge versterkingsfaktor (C-types) gekozen om de hele schakeling zo hoogohmig mogelijk te kunnen maken (klein vermogensverlies) en toch een goed gedefinieerd inschakelgedrag te verkrijgen.