포토 릴레이(Photo Relay) 입문 가이드: 원리, 장점, 제작법, 안전수칙

릴레이는 특히 높은 전류가 필요한 부분을 구동해야 하는 설계에서 필수적인 부품입니다. 하지만 기계식 릴레이와 비접점 릴레이 중 무엇을 선택할지 고민하게 되는데, 포토 릴레이의 등장으로 이 고민은 더 이상 문제가 되지 않습니다.

아래에서 포토 릴레이가 무엇인지, 무엇이 특별한지, 왜 기계식 릴레이보다 선호되는지 알아보겠습니다.

계속 읽어보세요.

포토 릴레이란?

포토 릴레이를 이해하려면 먼저 릴레이가 무엇인지 명확히 알아야 합니다.

간단히 말해, 릴레이는 전기 회로에서 고전력과 저전력 출력을 모두 제공하는 스위치입니다.

릴레이 모델은 두 그룹으로 나뉩니다:

반도체 릴레이, 일명 비접점 릴레이.

전자기 릴레이, 주로 기계식 릴레이라 부릅니다.

기계식 릴레이

출처: 위키피디아

포토 릴레이는 빛을 임펄스 신호로 사용하는 비접점 릴레이의 한 종류입니다. 즉, 기계식 릴레이와 달리 전류를 부하에 스위칭하기 위해 접점이 필요하지 않습니다.

포토 릴레이는 전류가 LED를 통과하면 빛을 방출합니다.

방출된 빛이 절연 경계면을 넘어 PDA 칩 광 센서에 도달하면 연결된 MOSFET 쌍에 전원이 공급됩니다.

MOSFET

출처: 위키피디아

MOSFET 쌍이 켜지면 AC/DC가 전력 단자를 통해 흐릅니다.

포토 릴레이 vs 기계식 릴레이

아래 표에서 포토 릴레이와 기계식 릴레이의 특징을 비교합니다.

포토 릴레이	기계식 릴레이
빛 사용	가동 접점 사용
빠르고 조용한 스위칭	느린 스위칭, 큰 딸깍 소리 발생
접점 부품이 없어 긴 수명	가동 접점 압력으로 수명 단축
낮은 입력 전력 소모	높은 입력 전력 소모

포토 릴레이의 장점

• 기계적 부품이 없어 열화가 느려 수명이 길고 신뢰성 향상
• 소비 전력 감소. 포토 릴레이는 3~5mA 수준의 전류만 필요. 접점 릴레이는 약 100mW 소모하나 포토 릴레이는 0.5mW
• 패키지 스타일로 소형화
• 빠른 스위칭 속도
• 기계식 릴레이 교체 불필요로 경제적
• 장치 기능 향상

휴대용 포토 릴레이 제작법

준비물

• 트랜스포머
• NE-2 네온 램프
• 플라스틱 케이스 (약 12cm × 8cm × 3cm)
• 조도 의존 저항(LDR)
• 리셉터클
• 7555 CMOS 타이머
• 솔리드 스테이트 릴레이 (2A 모델)
• 팁 잭
• 병뚜껑
• 실리콘 고무 실란트
• 팁 잭
• LED 마운팅 슬리브

제작 절차

SS 릴레이, LDR 리드, 트랜스포머를 플라스틱 케이스에 배치합니다. 실리콘 고무 실란트로 고정합니다.

다이오드, 커패시터, 집적 회로 등 소부품을 기판에 실장합니다.

회로 기판

기판을 플라스틱 케이스에 장착합니다. SS 릴레이와 트랜스포머 사이, LDR 리드 옆에 기판을 배치합니다.

2핀 헤더를 LDR에 연결합니다.

SS 릴레이를 회로 기판에 배선하고, 트랜스포머도 회로 기판에 배선합니다.

회로 트랜스포머

출처: 위키피디아

출력 리셉터클을 SS 릴레이에 장착하면서 트랜스포머 배선과 입력 라인 코드를 설치합니다.

마지막으로 네온 램프와 접지 단자를 트랜스포머에 연결하여 설치합니다. 휴대용 트랜스포머가 완성되었습니다.

아래 회로도를 참고하세요:

포토 릴레이 회로

출처: 맥심 카터

포토 릴레이에는 세 가지 변형이 있습니다:

• 240 VAC 단극 버전
• 방수 버전
• 대전류 버전

각각을 자세히 살펴보고 제작법을 알아보겠습니다.

240 VAC 단극 버전

제작이 비교적 쉽습니다. 240VAC 대신 230V/6V×2 트랜스포머를 사용하고 네온 램프와 저항(150k)을 제거하면 됩니다.

저항들

방수 버전

저전압 배선으로 광 센서를 제거하면 방수 포토 릴레이 버전이 됩니다.

하지만 광 센서 일부를 반투명 방수 통에 넣어 나머지 회로 부품을 덮개 있는 장소에 배치해야 합니다. 아래 회로도 참조:

방수 포토 릴레이 회로도

출처: 위키미디어 커먼즈

밀폐형 릴레이

출처: 위키피디아

대전류 포토 릴레이 버전

초기 포토 릴레이 제작에 쓴 저항들을 더 강력한 저항으로 교체하여 대전류를 처리하도록 합니다.

이 시스템은 야간 보안 강화에 선호됩니다.

마찬가지로 아래 회로도를 따라 240VC 릴레이를 파일럿할 수 있습니다.

대전류 포토 릴레이

출처: 위키미디어 커먼즈

휴대용 포토 릴레이 제작 시 안전 수칙

디지털 기기 작업 시 본인과 기기 보호를 위해 안전 규정을 준수해야 합니다.

주의사항:

1. 건조한 표면과 환경에서 작업하여 감전 예방

2. 장치와 연결된 전원을 끄고 모든 배선을 분리한 후 작업

3. 극성 검사로 모든 도체가 비활성화되었는지 확인. 단락 방지 및 기능 향상

4. 시스템이 감당할 수 있는 전압만 사용. 과전압 시 연결 순간 폭발 위험

5. 배선 이중 확인으로 올바른 연결 검증 후 전원 연결

배선 이중 확인

출처:

요약

기술의 지속적 발전으로 설계자들은 품질 좋은 릴레이 시스템 개발을 모색합니다.

작업을 쉽게 처리하고, 내구성이 있으며, 비용 효율적인 릴레이 시스템.

따라서 기계식 릴레이에서 벗어나고 있습니다.

포토 릴레이가 누리는 인기와 훌륭한 평판을 볼 때, 이들이 미래임은 분명합니다.

이상으로 기사를 마칩니다. 문의사항이 있으면 주저 말고 연락 주세요. 기꺼이 도와드리겠습니다.