عملکرد رله حالت جامد

رله حالت جامد یک قطعه الکتریکی است که از دستگاه‌های الکترونیکی برای کنترل سوئیچینگ استفاده می‌کند و ارزش کاربردی اصلی در سیستم کنترل دستگاه‌های جوش لیزری دستی دارد. رله حالت جامد فرآیند روشن/خاموش را از طریق دستگاه‌های نیمه‌هادی انجام می‌دهد و فاقد تماس‌های مکانیکی است؛ بنابراین، پاسخ سریع، عمر طولانی و مقاومت قوی در برابر ارتعاش را ارائه می‌دهد و برای عملیات سوئیچینگ مکرر در تجهیزات لیزری مناسب است.

اصل کار رله‌های حالت جامد

رله حالت جامد از یک بهم‌کنش‌دهنده نوری برای عزل، دستگاه‌های الکترونیک قدرت و یک مدار کنترل تشکیل شده است. فرآیند عملکرد پایه آن به شرح زیر است:

سیگنال کنترل ورودی:
سیستم کنترل یک سیگنال ولتاژ پایین مستقیم یا متناوب را به ترمینال ورودی رله حالت جامد ارسال می‌کند.

عزل بهم‌کنش‌دهنده نوری:
سیگنال ورودی از طریق یک بهم‌کنش‌دهنده نوری عزل می‌شود و این امر باعث عزل الکتریکی بین سمت کنترل و سمت بار می‌گردد.

راه‌اندازی دستگاه‌های قدرت:
سیگنال خروجی بهم‌کنش‌دهنده نوری، قطعات نیمه‌هادی قدرت داخلی را راه‌اندازی می‌کند.

عمل سوئیچینگ:
بر اساس سیگنال کنترل، دستگاه قدرت روشن یا خاموش می‌شود و بدین ترتیب بار انرژی درون دستگاه جوشکاری کنترل می‌گردد.

از آنجا که مؤلفه‌های نیمه‌هادی به جای تماس‌های مکانیکی استفاده می‌شوند، رله حالت جامد فاقد سایش تماس است و می‌تواند کنترل سوئیچینگ با فرکانس بالا، بدون جرقه و با نویز پایین را انجام دهد.

II. عملکرد رله‌های حالت جامد در دستگاه‌های جوش لیزری دستی

کنترل توان لیزر
رله‌های حالت جامد برای کنترل وضعیت روشن/خاموش منبع تغذیه لیزر فیبری استفاده می‌شوند و کنترل شروع/توقف لیزر را فراهم می‌کنند. پاسخ سریع آنها باعث راه‌اندازی پایدار لیزر شده و از نوسانات ولتاژ که ممکن است بر منبع لیزر تأثیر بگذارد، جلوگیری می‌کند.

کنترل قفل اتصال دستگاه خنک‌کننده آبی
دستگاه‌های جوش لیزری دستی برای حفظ دمای لیزر به یک سیستم خنک‌کنندگی آبی نیاز دارند. رله‌های حالت جامد می‌توانند دستگاه خنک‌کننده آبی را به صورت همراه با سیستم روشن کنند و اطمینان حاصل کنند که سیستم خنک‌کننده قبل از به کار افتادن لیزر، شروع به کار کرده است.

کنترل ماشه اسلحه جوشکاری
هنگامی که کلید دسته اسلحه جوش فعال می‌شود، رله حالت جامد وضعیت روشن/خاموش شدن تابش لیزر را کنترل می‌کند. سوئیچینگ سریع آن زمان پاسخگویی لیزر را بهبود می‌بخشد و پیوستگی جوش و پایداری عملیاتی را افزایش می‌دهد.

مدارهای محافظتی و سیستم‌های قفل اتصال
رله‌های حالت جامد برای قفل‌های ایمنی مانند تشخیص گاز، تشخیص جریان آب و تشخیص درپوش استفاده می‌شوند. هنگامی که یک سیگنال غیرعادی در قفل ایمنی رخ می‌دهد، رله بلافاصله مدار لیزر را قطع می‌کند و ایمنی تجهیزات را افزایش می‌دهد.

سناریوهای کلیدزنی با فرکانس بالا
جوشکاری دستی به روشن‌/خاموش شدن مکرر خروجی لیزر نیاز دارد. قابلیت کلیدزنی سریع رله‌های حالت جامد این نیازها را برآورده می‌کند و مشکلات خرابی رایج در رله‌های مکانیکی در شرایط کار مکرر را اجتناب می‌کند.

III. ویژگی‌های اصلی رله‌های حالت جامد

جداکنندگی الکتریکی: از طریق اپتوکوپلرها انجام می‌شود و ایمنی سیستم را بهبود می‌بخشد.

پاسخ سریع: معمولاً در محدوده میکروثانیه، که نیازهای کنترلی پویای جوشکاری لیزری را برآورده می‌کند.

طول عمر زیاد و قابلیت اطمینان بالا: عدم وجود تماس‌های مکانیکی، از سایش تماس‌ها جلوگیری می‌کند و عملکرد پایدار بلندمدت را پشتیبانی می‌کند.

قابلیت مقاومت قوی در برابر تداخل: ساختار نیمههادی باعث عملکرد پایدار در محیط‌های الکترومغناطیسی قوی جوشکاری لیزری می‌شود.

بدون صدا و قوس الکتریکی: از ایجاد قوس در حین سوئیچینگ جلوگیری می‌کند، تداخل با سایر قطعات الکترونیکی را کاهش می‌دهد و آن را مناسب تجهیزات دقیق لیزری می‌سازد