ソリッドステートリレー完全ガイド

このガイドでは、ソリッドステートリレーの様々な側面、どのように機能するか、どのような環境に最適かについて検討します。まず、ソリッドステートリレー（SSR）が何であるかを理解するためには、基本的な、または標準的な電気機械式リレー（EMR）が何であるか、そして2つのタイプがどのように異なるかを正確に知ることが重要です。

電気的な用語では、リレーは、2つの回路間の接点を自動的に閉じたり開いたりするために使用される比較的単純なスイッチングデバイスです。このプロセスは、何らかの電気入力または制御信号によってトリガされ、これに応答してリレースイッチは通常「オフ」から「オン」の位置に移動します。

そうすることで、リレーは特定の接点セットを閉じ（またはあまり一般的ではありませんが開き）、回路を完成（または遮断）します。ほとんどの場合、電気リレー装置が信号を受信していないとき、接点は開いており、回路は事実上不完全である。電気的な制御信号がリレー端子に送られると、リレースイッチの物理的な応答がトリガーされ、通常は接点を閉じて回路を必要に応じて完成させます。

標準的なリレーでは、このプロセスは電気機械的である（そのため、これらのリレーは頭文字をとってEMRと呼ばれる）。つまり、電気的な制御信号がリレーの機械的な反応を引き起こすのです。したがって、標準的な機械式リレースイッチは主要な可動部品で構成され、これらの部品が物理的に位置を変えて接点を開閉し、必要に応じて回路を完成または遮断します。

対照的に、ソリッドステートリレーには機械部品や可動部品がありません。電気部品として、SSRは標準的なリレーとほぼ同じオン/オフ、開/閉機能を実行するために広く使用されていますが、ソリッドステートスイッチはリレー自体の物理的な動きなしで完全にそれを行います。(この仕組みについては、このガイドの次のセクションで詳しく説明します)。

ソリッドステートリレーは、特定のモデルおよび用途に応じて、AC入力電流またはDC入力電流に基づいて動作するように設計することができる。直流入力の一般的な電圧には、5V、12V、および24Vの直流ソリッドステートリレーが含まれ、広く入手可能な交流ソリッドステートリレーの例は、多くの場合、120Vまたは240Vの交流入力に基づいています。

ソリッドステートリレーは、以下のような非常に多様な用途、分野、産業で広く使用されています：

• 産業用制御機器
• モーター制御
• ロボット工学
• 医療機器および患者・機器の隔離
• 計装
• マルチプレクサ
• データ収集
• I/Oサブシステム
• メーター（ワット時、水道、ガス）
• IC機器
• 家電製品

「ソリッドステートリレー」という用語は、実際にはかなり一般的なものであり、基本的なオン／オフスイッチング機能を実現するために使用される、あらゆる種類のリレーコンポーネントや構成を指すことがあります。

これらの構成の多くは、特定の産業や用途を中心に設計されています。例えば、車載用のソリッドステートリレーは、プラグアンドプレイの設置方法と、産業用や生産用アプリケーションで通常遭遇するよりも過酷な環境条件に対する耐性（耐振動性、過電圧保護、極性反転、短絡保護）に最適化されている傾向があります。

基板マウントソリッドステートリレー

基板マウントソリッドステートリレーは、その名前が示すように、プリント回路基板に直接取り付けることを目的としています。このため、マザーボードやその他のタイプの基板に、プッシュインピンフィッティングを介して、または基板表面に直接はんだ付けする必要がある場合に、迅速かつ簡単に取り付けることができます。

DINレールマウントソリッドステートリレー

DINマウント型ソリッドステートリレーは、さまざまなPCLラックやエンクロージャに収納された他の産業用制御機器と一緒に設置したりアクセスしたりしやすいように、さまざまな標準DINレールセットアップに取り付けられるように設計されています。

パネルおよびシャーシマウント型ソリッドステートリレー

パネルマウント型ソリッドステートリレーは、最も広く利用可能で柔軟性の高いスイッチタイプの1つであり、さまざまな種類の産業用および機器用パネル、ハッチ、またはヒートシンクに同一平面上に取り付けられるように製造されています。シャーシマウントタイプも同様の機能と利便性を提供します。どちらのタイプも一般的に、SSRベース、ボディ、または専用設計のアイレット（スルーホールマウントとも呼ばれる）を介して直接固定できます、ねじを介して取り付けられるねじ止め式ソリッドステートリレータイプもあります。

ヒートシンクソリッドステートリレー

ヒートシンク型ソリッドステートリレーは、スイッチ用のヒートシンク冷却ソリューション（通常はパッシブですが、より過酷な環境ではアクティブ冷却オプションも使用できます）を簡単に取り付けることができます。

SSRは基本的に、物理的な動きではなく、光やセンサーを使って信号を伝達するため、オン／オフ状態の切り替えは、EMRに相当するものよりも桁違いに速く行うことができます。

これは、SSRが多くの特定の用途や産業で潜在的な価値を持つ可能性のある能力と特性の範囲を誇っていることを意味します。ソリッドステートリレのアプリケーション固有の利点には、以下のようなものがあります：

• 時間の経過による磨耗がほとんどないため、紙の寿命が延びる。
• 可動部品のある電気機械式リレーは、いずれ交換が必要になる
• 無音に近い動作
• 超高速／高周波スイッチング能力
• 通常、EMRよりもはるかに低い消費電力
• 部品の急激な移動によるスパークの可能性がない（化学的に揮発性の高い環境や爆発の可能性のある環境では重要）
• 物理的欠陥や不整合による接触不良のリスクを低減
• コンタクトが「バウンシング」する危険性がない（不正確さや動きのクッションが不十分なために、誤って複数のコンタクトが行われる）
• ソリッドステートリレー自体は、機械式よりもはるかに小型でコンパクトなフォームファクターで製造することができる

実際の機械的動作を行うことなく、上記の動作を確実、円滑、迅速に完了するために、SSRはその代わりに、適切に機能するために他の多くの重要なコンポーネントに依存しています。これには、フォトカプラ、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなど、さまざまな半導体スイッチング素子が含まれます。

エレクトロメカニカルリレーとソリッドステートリレーは*どちらも、*暖房、照明、モーションベース機器などの電力供給を制御するという点で、非常に広範な潜在的アプリケーションを享受していますが、特定のシナリオではそれぞれに明確な利点があります。

古い技術と新しい技術のどちらを選ぶか、そしてそれに伴う価格！- リレースイッチに何をさせたいか、どれくらいの頻度で、どれくらいの速度で、どれくらいの信頼性を求めるかによって、まず第一に決定することになります。しかし、サプライヤーやメーカーからリレースイッチを購入しようとする場合、これ以外にも考慮する価値のある要素がいくつかあります。

その中でも特に重要なのは、短期的な経済性と長期的な経済性のバランスです。ソリッドステートリレーは、標準的な電気機械式リレーと比較して、いくつかの重要な分野で大幅な性能向上を提供しますが、もちろん、非常に顕著なコスト増も伴います。しかし、信頼性と寿命が向上する可能性のあるSSRは、長期的にはEMRよりも低コストで済む可能性があります。

一方、古いバージョンにこだわるということは、必然的に修理や交換の予算も必要になるということです。標準的な非ソリッドステート・リレーの可動部品は、たとえデバイスの残りの部分が、それを使用する特定のアプリケーションの他のすべての領域にわたって一貫した性能を維持していたとしても、いずれは摩耗*します。*この場合、長期的な「コスト曲線」がある程度予測可能であることは明らかであり、購入者は、生産性のダウンタイムや修理の呼び出しなどに起因する追加費用の可能性も考慮する必要があります。