Diferença entre optoisolador (optocoupler) e relé de estado sólido?

Eu tenho procurado relés e optoisoladores. Estou ciente de que existem diferentes optoisoladores, alguns com transistor no lado do detector que permitem que a corrente flua em uma direção, enquanto outros com triacs no lado do detector para permitir que a corrente flua nas duas direções:

Ao ler os relés, descobri que eles funcionam de maneira semelhante, mas usando comutação mecânica usando eletroímãs para isolar os dois lados do circuito.

Eu teria esperado que os relés de estado sólido fossem uma subcategoria de relés, mas quando os olhei, por definição, eles executam a mesma função que um optoisolador.

Qual é a diferença entre um optoisolador e um relé de estado sólido, se houver? Qual é uma subcategoria e quais são as diferenças em termos de velocidade e aplicações?

Opto-isoladores são projetados para alternar uma pequena quantidade de corrente. Um relé de estado sólido normalmente contém um opto-isolador junto com alguns circuitos para trocar uma grande quantidade de corrente em resposta à pequena corrente trocada pelo opto-isolador.

Os relés de estado sólido mais comuns usam MOSFETs da série back-to-back como o elemento de comutação de energia, permitindo que eles lidem com CA. Para obter uma boa tensão de acionamento no portão isolado, é usada uma célula fotovoltaica e isso é uma diferença significativa - o LED no acoplamento produz luz e isso gera vários volts DC na célula fotovoltaica para ativar fortemente os canais do MOSFETs.

Esses tipos de relés de estado sólido tendem a ser um pouco lentos na comutação e pode haver uma dissipação de energia significativa ao ligar ou desligar, mas os relés de estado sólido tendem a ser usados ​​como controles liga / desliga, como interruptores mecânicos, e geralmente não são operados com um sinal PWM.

Eu teria esperado que os relés de estado sólido fossem uma subcategoria de relés, mas quando os olhei, por definição, eles executam a mesma função que um optoisolador.

Os relés são mecânicos e, até o advento da eletrônica de estado sólido, eram a melhor maneira prática de ligar e desligar cargas de alta potência. Eventualmente, o desgaste resultará em falha do mecanismo ou os contatos se desgastarão - principalmente se eles acenderem. Observe que os relés fornecem isolamento elétrico entre o circuito de controle (que opera a bobina) e a carga (comutada pelos contatos). Isso é mostrado claramente no símbolo esquemático.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Outro problema com o relé é que a comutação é assíncrona com a rede elétrica. Ligar ou interromper a energia no meio do ciclo é o pior caso para os contatos e para gerar ruído elétrico.

O relé de estado sólido (SSR) soluciona esses problemas com a inclusão opcional de um circuito de detecção de cruzamento zero, para que a energia seja ligada apenas quando a tensão for zero e quase todos terminarão o meio ciclo atual quando o sinal de controle for desligado. Sem partes móveis, o dispositivo nunca deve se desgastar e, como você afirmou corretamente, o circuito de controle é isolado da carga.

Qual é a diferença entre um optoisolador e um relé de estado sólido, se houver? Qual é uma subcategoria e quais são as diferenças em termos de velocidade e aplicações?

Opto-isoladores são usados ​​para isolamento de sinal entre circuitos na faixa de mA. Os SSRs são usados ​​para alternar a energia na faixa de amplificadores (0,1 a centenas).

Uma desvantagem dos SSRs é que, quando ativados, um pouco de tensão cai sobre eles e eles dissipam algum calor. Por mais de dois amperes, é necessário um dissipador de calor.