옵토 커플러 또는 옵토 아이솔레이터라는거 때문에 헷갈리고 있는데요. 여기엔 코더 들 뿐 아니라 전자공학 하드웨어쪽 사람들도 있는거 같아 질문 올려봅니다.

보통 릴레이로 가장 일반적인 것이 코일을 쓰는 릴레이와, 코일을 쓰지 않는 솔리드 스테이트 릴레이가 있쟎아요.
그런데 내가 알기로 솔리드 스테이트 릴레이는 솔레노이드 코일대신 옵토 커플러를 이용한 방식으로 알고 있는데요, 그런데 요즘 릴레이들 보니까, 코일방식의 릴레이에 옵터 아이솔레이터까지 장착한 것같은 릴레이들이 많이 나오고 있더군요. 아래처럼요.

8채널 릴레이

이거 기본적으로 솔리드 스테이트 릴레이는 아니고 코일 릴레이로 봐야 할거 같은데, 옵터 아이솔레이터가 장착된걸 보면….이 릴레이를 어떻게 이해해야 하나요? 옵토 아이솔레이터가 하는 역할은 전자장 노이즈를 막는다거나 전류 역류현상을 차단한다는건 알겠는데…이런식의 릴레이가 솔리드 스테이트 릴레이보다 나은건가요? 어차피 코일릴레이방식을 여전히 쓰고 있으니까 결국 수명은 솔리드 스테이트 릴레이보다 훨씬 짧아질텐데….그럴거면 좀 비싸더라도 솔리드 스테이트 릴레이를 사서 쓸텐데….왜 코일형 릴레이에다 옵터 아이솔레이터는 부착시키는지 이해가 잘 가지 않아서요. 내가 여기 쓰인 옵토 아이솔레이터 역할에 대해 잘 못 이해하고 있는건지도…

혹시 확실히 대답주실분 계세요?

I am not an expert, but have been involved in this sort of things for over 30 years, so here we go.

>내가 알기로 솔리드 스테이트 릴레이는 솔레노이드 코일대신 옵토 커플러를 이용한 방식으로 알고 있는데요,
No, not really. Solid state relays are traditionally made of thyristors (I.e. SCRs and Triacs).

Optocouplers can be used to drive relays (SS or mechanical) with a small current at a lower voltage. The product you linked can be driven directly by logic (e.g. CMOS-level) outputs without having to add a separate driving circuit. The relay on that board requires 30mA@12VDC. An i/o pin of your microcontroller or processor cannot possibly deliver this. Traditionally you would add a driving circuit using a TR or FET (E.g. 2N7000).

답변 감사합니다.
1. 옵토 커플러
솔리드 스테이트 릴레이의 위키페디아 설명을 보면, SSR의 옵토 커플링은 크게 두가지로 구성되어 있는데, DC 불트로 발광을 하게 되는 LED와 여기서 나오는 포톤에 민감하게 반응하는 다이오드입니다. 이 다이오드에서 흐르는 전류가 thyristor, SCR, Mosfet 등을 통해서 로드에 스위치 작동을 한다고하니 님의 말이 맞습니다. 근데 제가 말하는 옵토 커플러란 LED-diode를 이야기 하는거고요. 결국 솔리드 스테이트 릴레이는 led-diode의 상호작용을 이용하는거지요.

보통 코일 릴레이에 옵토 커플러를 부착하는 큰 이유는, 코일릴레이에 전압을 공급할때 말씀하시는것처럼 마이크로 콘트롤러에서 나오는 5v 를 직접 5v 릴레이에 공급하던지 릴레이가 12볼트나 20볼트 이상 필요한 코일은 외부에서 따로 파워를 공급해야하고 이런 경우에 코일로 공급하는 전압 12볼트 이상이 마이크로 콘트롤로로 침범하는것을 차단시켜 주기워해 옵터 커플러를 다시 이용합니다.

제가 좀 이해가 안가는것은
코일 릴레이에 옵토 커플러를 이용해서 12볼트 이상의 전압을 코일에 공급해 주느니, 처음부터 차라리 솔리드 스테이트 릴레이를 쓰면 될텐데, 왜 굳이 코일 릴레이에 옵토 커플러를 부착한 릴레이를 만들어 파는것인지…경제적인 이유인지..이렇게 하는 릴레이가 솔리드 스테이크 릴레이와 비교해서 내가 모르는 무슨 장점이 있는것인지 하는 것입니다.

In general cost is the primary concern and SSRs tend to be bigger in size too. If you spec for SSR that can do 10A 250VAC, it will be around $50 a piece. Mechanical relays are much cheaper, probably in the order or few bucks. Optocouplers used there are also cheap.

For certain applications, typical SSRs are not applicable. E.g. RF switching.

It just came to me. It might not be huge an advantage, but it is easy to produce a latching mechanical relay. Hard to maintain the switching state for SSRs when the power is cut.

일반적인 장단점 이야기할때, 반도체이기 때문에 ON일때 열발생을 많이 하고 off일때도 그런 점은 있다고 하는데, 보통 가격차이가 SSR은 20-50달라이고, 코일 릴레이는 옵토 아이솔레이터를 장착하고도 10불을 넘지 않는걸 보면……아무래도 경제적인 이유로 코일 릴레이에 옵토 커플러를 장착하는 방법을 쓰는 듯하긴 합니다. (물론 장기적으로 보면 SSR이 더 경제적일수 있지만). 마이크로 컨트롤러에서 시그널 핀만 릴레이에 연결하고 그것마저도 옵토 아이솔레이터로 코일과 물리적인 연결은 다 차단시킬수있으니까 싼비용으로 마이크로 컨트롤로를 데미지 시킬수있을 코일 릴레이의 단점을 어느정도 상쇄시킨거라고 봐야하는거 같네요 …

근데, SSR에서 가장 가격이 비싸게 하는 요인은 어떤 부품이 차지하고 있을까요? LED나 다이오드는 아닌게 확실하고..

아마 또 하나 간과한것이
SSR은 DC를 로드로 쓸때는 쓰지 않더군요. 그래서 고전압 DC의 로드를 원할때 코일릴레이에 옵토 커플러를 장착하면 쓸모가 있어질수 있겠네요.

(위키피디아)
[장점]
반도체 릴레이는 전기 기계식 릴레이보다 반응속도가 빠르다; 반도체 릴레이의 스위치 반응속도는 발광 다이오드의 소비전력과 오프 시간에 의하여 좌우된다. 일반적으로 반도체 릴레이는 수 밀리세컨드(ms)내에 반응한다.
반도체 릴레이는 Control Logic과 높은 전압 부하사이를 분리하여 동작할 수 있다.
움직이는 부품이 없어서 마모되는 곳이 없기 때문에 수명이 길다.
무한으로 깔끔하게 동작한다.
전기적 노이즈가 적다.
턴온하는 동안에 스파크가 발생되지 말아야 하는 환경에서 사용할 수 있다.
완전히 무소음 동작이다.

[단점]
닫혔을때 임피던스가 높다.
열렸을때 역으로 새는 전류 (수 µA)가 존재한다.
순간적인 전압으로 인하여 스위치가 실패할 가능성이 있다.
일반적으로 전기 기계식 릴레이와 비교해서 가격이 더 비싸다.

“전기적 노이즈가 적다”????????
AC circuit에서는 보통 SSR가 노이즈가 더 많아유. 파형이 그대로 안나오거든요. 물론 안그런 것도 있죠. 더 비싼것들.

여기서 말하는 전기적 노이즈란,
Electron-mechanical relay에서 접점 단락이 될때 발생하는 스파크에서 발생하는 전기 노이즈를 말하는 것이 SSR에선 없다는 말입니다. EMR 에서는 물리적으로 움직이는 파트가 있기 때문에 어쩔수 없는 부분이고요.
님이 말한 전기적 노이즈 입장에선,, AC 회로에서는 두 회로를 Isolate을 어떻게 하느냐가 가장 중요할 것인데, SSR중에서도 내부적으로 Opto-coupler를 사용하는 넘으로 사용하시면 님이 말한 전기적 노이즈를 줄일수 있겠네요.

I have several SSRs on hand and one day I was going to use it for the in-rush current limiting circuit of a high power RF linear amplifier. Unfortunately, these were not zero cross-over types. I didn’t know whether it would have any meaningful effect on the Class AB RF output or not (some ppl claims it does), but it would have certainly created hashing to nearby receivers, if no additional filtering was employed. I opted to use a mechanical relay.

We typically use reed relays for low power (up to about 100W) signal switching, low latency switching and vacuum relays for high voltage/power switching (order of few KW) . PIN diodes are also often used for RF signal routing. For generic switching circuits (e.g. bias), power mosfets do a good job.

I do see a lot of SSR uses in control applications.

근데 Sold State Relay 구글해보니까 3불짜리도 알리 익스프레스에서 파는데….비싼것도 아닌데요? 저렇게 싸면 굳이 코일릴레이 살 필요가 있나 하는 생각이 다시 들어서 질문이 다시 원점으로 돌아가는군요 ㅠㅠㅠ 근데 아마존 같은데 리뷰 보면 제대로 작동안되었다는게 거의 50프로.
https://www.google.com/search?q=solid+state+relay&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b-1-ab

If you can find a reliable source of SSRs rated for 10A 250VAC, $3 each, let us know.

아주 오래전에 포토 커플러(한때는 이렇게 불렀음)를 쓸때 가장큰 목적은 Ground를 분리 시키고 신호를 전달하기 위해서 썼습니다.