SSR – Solid State Relay
Oggi voglio parlarti di un componente che sicuramente avrai incontrato se lavori con l’automazione o i circuiti elettronici di potenza: l’SSR, ovvero il Solid State Relay. In questo articolo scopriremo insieme cos’è, come funziona, i vantaggi e qualche esempio tecnico per capire come e quando utilizzarlo al meglio. Se ti sei mai chiesto perché si preferisce un SSR rispetto a un relè elettromeccanico, qui troverai tutte le risposte.
Cos’è un Solid State Relay?
Il Solid State Relay è un dispositivo elettronico che svolge la stessa funzione di un relè tradizionale: permette di comandare un circuito di potenza (in AC o DC) tramite un segnale di controllo a bassa tensione, ma senza parti meccaniche in movimento. A differenza del relè elettromeccanico, che usa un elettromagnete per chiudere o aprire un contatto, l’SSR utilizza semiconduttori come transistor, tiristori o TRIAC per effettuare il collegamento elettrico.
In pratica, un SSR è un interruttore elettronico che offre vantaggi notevoli in termini di velocità, durata e assenza di rumore.
Come funziona un SSR?
Il principio di funzionamento dell’SSR si basa sull’isolamento galvanico tra il circuito di controllo e il circuito di potenza, ottenuto spesso tramite un optoisolatore (LED e fotodiodo o fototransistor). Quando il segnale di controllo a bassa tensione viene applicato, il LED interno si accende e attiva il semiconduttore di potenza, che chiude il circuito di uscita senza alcun contatto fisico mobile.
- Il segnale di ingresso è tipicamente una tensione DC bassa (es. 5V o 12V).
- Il circuito di uscita può commutare carichi AC o DC, a seconda del tipo di SSR.
- Grazie all’assenza di contatti meccanici, la commutazione è silenziosa e molto rapida.
Tipi principali di SSR
Non tutti gli SSR sono uguali, ci sono vari tipi a seconda del carico e della modalità di commutazione:
- SSR per carichi AC: utilizzano TRIAC o tiristori per commutare la corrente alternata. Spesso hanno una funzione di commutazione zero-cross, cioè si attivano quando la tensione di rete passa per zero, minimizzando disturbi e picchi di corrente.
- SSR per carichi DC: usano MOSFET o transistor bipolari per commutare carichi in corrente continua.
- SSR a stato solido bidirezionali: possono gestire correnti in entrambe le direzioni, utili in applicazioni AC più complesse.
Esempio pratico: controllo di un riscaldatore con SSR
Immagina di voler accendere e spegnere un riscaldatore elettrico da 230V tramite un microcontrollore che lavora a 5V. Se usassi un relè elettromeccanico, avresti problemi di usura meccanica, rumore e ritardi di commutazione. Con un SSR, invece, basta inviare un segnale a 5V al lato di controllo, e l’SSR commuta il riscaldatore in modo istantaneo, silenzioso e affidabile.
Inoltre, se l’SSR ha la funzione zero-cross, la commutazione avviene solo quando la tensione di rete è vicina a zero, evitando picchi di corrente che potrebbero danneggiare il riscaldatore o l’alimentazione.
Vantaggi dell’SSR rispetto ai relè elettromeccanici
- Assenza di parti meccaniche: niente contatti da usurare, quindi lunga durata.
- Commutazione silenziosa: nessun rumore di scatto.
- Alta velocità di commutazione: ideale per controlli rapidi o PWM.
- Resistenza a vibrazioni e shock: ottimo per ambienti industriali.
- Isolamento galvanico: protegge i circuiti di controllo dalle alte tensioni.
Limiti e considerazioni
Non tutto è perfetto: gli SSR dissipano calore perché usano semiconduttori, quindi spesso richiedono dissipatori. Inoltre, rispetto ai relè tradizionali, hanno una caduta di tensione più alta sul lato di potenza (tipicamente 1-2V), con conseguente perdita di potenza.
Un’altra cosa da tenere a mente è che gli SSR per AC possono presentare una piccola corrente di perdita anche quando sono spenti, a causa della loro struttura interna.
Come scegliere un SSR?
Quando scegli un SSR, devi considerare:
- Tipo di carico: AC o DC.
- Corrente massima e tensione del carico.
- Tipo di controllo: tensione di ingresso compatibile con il tuo sistema (es. 3-32V DC).
- Funzione zero-cross se lavori con carichi resistivi in AC e vuoi ridurre interferenze.
- La dissipazione di potenza e la necessità di un dissipatore.
Io, per esempio, ho usato SSR a zero-cross per controllare lampade al tungsteno e resistenze in forni elettrici, ottenendo un controllo preciso senza rumori o guasti meccanici dopo mesi di uso continuo.
Domani approfondiremo il funzionamento dei Triac e il loro ruolo fondamentale negli SSR per carichi AC, così potrai capire ancora meglio come funzionano internamente questi dispositivi e come sfruttarli nei tuoi progetti.
