Relé de estado sólido FOTEK SSR-40 DA com Arduino, ESP8266, Raspberry...

Pense em uma coisa legal pra usar em projetos de automação. Esse relé de estado sólido é uma dessas coisas, tanto para projetos simples quanto industriais. É apaixonante por muitos motivos e nesse artigo tentarei mostrar o máximo possível das vantagens em utilizar um relé desses invés de utilizar um relé comum desses que utilizamos em projetos microcontrolados.

FOTEK SSR-40 AD

Esse fantástico relé é o que temos de mais moderno em relação a relés. A FOTEK é a fabricante e SSR-40 significa Solid State Relay. ) número 40 é a corrente suportada por ele! É uma corrente assustadora, considerando que ele opera entre 24 e 480VAC. Pra quem gosta de hardware, olhar pra ele já dá comichões, é prazeroso de olhar e tomá-lo nas mãos é um prazer à parte. E não é exagero, ele é bastante pesado devido à sua dissipação passiva. Eu encontrei essa belezinha nesse link, vasculhando no site da UsinaInfo. Vou descrever a minha paixão.

Características do relay

Durabilidade

Essa belezinha é chamada de "relé de estado sólido" porque não possui partes mecânicas. Isto é, nada de bobinas para fechar o circuito. Graças a isso, você já pode presumir seguramente que sua vida útil é muito maior que a de um relé convencional. Agora o mais impressionante é o preço; ele é bem mais caro que um módulo relé comum que você utiliza normalmente em seu Arduino, mas é exponencialmente mais robusto, seguro e claro, ele "é" profissional.

Simplicidade

Apesar de módulos relé serem simples de acionar, é necessária a utilização de 3 fios; GND, VCC e SIGNAL. Desse modo  você tem a parte física com mais um fio, que será o de acionamento do relé. Se você sempre utilizou módulos relé, não deve saber do cuidado a ser tomado com o retorno da bobina ao abrir o circuito, coisa que pode queimar a porta de sua MCU/CPU. Para tratar isso, normalmente é utilizado um diodo e em bons módulos relé, utiliza-se fotoacoplador para isolamento do circuito. Mas nada disso é necessário com um relé de estado sólido, pois não tem parte mecânica para gerar tal evento e assim é muito mais simples especificar seu projeto e garantir seu funcionamento por um longo período.

Para ver um pouco sobre os outros relés, recomendo esse video que fiz há algum tempo (ou simplesmente continue a leitura para ver somente sobre o relé de estado sólido):

https://www.youtube.com/watch?v=iFeCTidh-nM&t=6s

No video, o primeiro que mostro foi o módulo que montei do zero. Mas repare bem nos demais; todos perdem a beleza diante deste relé encapsulado e pronto para uso!

Acionamento

Outra vantagem é a baixíssima corrente necessária para seu acionamento. Enquanto módulos prontos requerem corrente em torno de 20mA, com 7.5mA você consegue acionar esse SSR. Mas além disso, ele não faz som de nada; não tendo partes mecânicas, não há o que fazer barulho e assim esse relé pode ser utilizado em automação residencial sem despertar curiosidade nas visitas que outrora ouviriam "plec,plecs".

Para ligá-lo, nada poderia ser mais simples; fechar o circuito entre as entradas 3 e 4 já é o suficiente para fechar o lado de carga, onde passará a corrente alternada.Mas você tem outros modos de operá-lo, por exemplo, com memória, de modo que você só precisa dar um pulso ele faz realimentação. Veja o esquema:

Alimentação de entrada

Você pode entrar com tensões entre 3 e 32VDC para acioná-lo, de modo que não será necessário projetar um circuito para integrá-lo ao seu projeto, seja lá qual for o nível lógico de operação. Por isso, você pode seguramente pensar em utilizar desde um nível lógico 3v3 até uma fonte de maior tensão. Claro, para utilizar uma corrente de 7.5mA será necessário uma tensão de 12V, mas não sobe tanto a corrente em relação à tensões mais baixas.

Tempo de resposta

Agora pode babar. O tempo de resposta é inferior a 10ms, de modo que você pode aplicar até um PWM no relé, sem desgastá-lo como seria o caso de um relé com acionamento por bobina. E com a vantagem de um tempo impossível para os relés comuns! No video mais adiante você vê meu teste malucão comparando os dois tipos de relé com um código divertido.

Temperatura de operação

Esse monstrinho pode ir até 80 graus, coisa que já transformaria um relé comum em pudim. Isso não é apenas "vantagem verbal". Pense na segurança que você pode oferecer ao utilizá-lo em um projeto sério e profissional. Não vale a pena economizar alguns reais e perder essa montanha de vantagens.

Feedback visual

Um relé desse não precisa de um cuidado especial e para saber quando ele está fechado para carga, basta olhar em seu LED frontal, entre os pinos 3 e 4.

Código para utilização desse relé

Não tem o que inventar. O terminador 4 deve ir a ground, enquanto o terminador 3 recebe a tensão de acionamento. Desse modo, tudo o que você precisa fazer é colocar um pino do Arduino em HIGH no terminador 3. Para ficar divertido, vou simular um curto (espero que minha lâmpada não queime por essa brincadeira), assim poderei mostrar o chaveamento da carga em relação ao tempo de resposta advinda da parte VDC do relé. O código para o exemplo é o seguinte:

unsigned long first   = 0;
unsigned long second  = 0;
int delta             = 0;
bool blink            = false;

int pinBlink          = 7;

void setup(){
  interrupts();
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pinBlink,OUTPUT);
  digitalWrite(pinBlink,LOW);
  pinMode(2,OUTPUT);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), trigger, HIGH);
}

void trigger(){
  noInterrupts();
    if (first > 0 && second == 0){
        second = millis();
        delta  = second - first;
        blink  = true;
        Serial.println("Second");
        delay(100);
    }
    else if (second > 0){
        first  = millis();
        second = 0;
        delta  = 0;
        blink  = false;
        Serial.println("First");
        delay(100);
    }
    else{
      first = millis();
      delay(100);
    }
    interrupts();
}


void loop(){
  if (blink && delta > 0){
    Serial.print("Delta: ");
    Serial.println(delta);
    digitalWrite(pinBlink,HIGH);
    delay(delta);
    digitalWrite(pinBlink,LOW);
    delay(delta);
  }
  else{
    delay(100);
    Serial.print(".");
  }
}

Não é lá um grande código mas vai quebrar o galho. Primeiro, veja o video dos dois relés sendo acionados simultaneamente através desse código. Repare que só tem o som de um relé (obviamente, o mecânico). Até que ele resistiu bem ao teste, só não é viável utilizá-lo nessas condições. Primeiro porque o barulho é irritante, segundo, porque ele não duraria um dia provavelmente.

https://youtu.be/UhgUytyYd6c

Agora pra finalizar, uma demonstração com "carga", se e que pode-se chamar uma lâmpada LED de carga. Se você conseguir notar a variação de luminosidade sobre a banqueta, verá que a lâmpada não acompanha o abrir e fechar do relé. Se reparar no video, perceberá que ele foi dividido em duas partes; acionamento da lâmpada com o relé mecânico e acionamento da lâmpada com o relé de estado sólido. O relé de estado sólido não tem som, portanto tudo o que você ouve nesse video é o relé mecânico armando e desarmando. Em ambas as partes você poderá notar um momento em que o relé mecânico se comporta de forma estranha. E isso é tudo que me ocorre para mostrar o funcionamento.

Pra finalizar, gostaria de enfatizar que enquanto o relé de estado sólido suporta até 40A e 380VAC, o modesto relé mecânico suporta apenas 10A a 277VAC. Claro que isso gera calor, por isso o relé de estado sólido tem uma bela dissipação, o que justifica seu peso considerável.

https://youtu.be/SY4H8vOLPxI

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