ในระบบต่างๆ ที่ทันสมัย อุปกรณ์และชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์ได้มีการพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ทั้งในด้านรูปร่าง ขนาด และค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ที่สำคัญ โดยมุ่งเน้นที่ความเร็ว ความคงทน และความสามารถในการทำงานร่วมกับระบบอื่นๆ อย่างสมบูรณ์ อุปกรณ์หนึ่งที่มีความสำคัญมากต่อระบบ นั่นก็คือ สวิตช์แบบโซลิดสเตต (Solid-state Switch) และ สวิตช์แบบเครื่องกล (Mechanical Switch) ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นต่อวงจรคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ใช้ในการสวิตช์และควบคุมการไหลของสัญญาณ

ด้วยคุณลักษณะเฉพาะของแต่ละประเภทสวิตช์ ซึ่งมีทั้งข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน การใช้งานจึงต้องเลือกใช้ข้อดีของแต่ละประเภทให้เหมาะสมกับระบบและวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อความต้องการของผู้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เหตุผลที่ต้องใช้สวิตช์แบบโซลิดสเตต

สวิตช์แบบโซลิดสเตต (Solid-state Switch) หรือที่เรียกอีกชื่อว่า     โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR: Solid-state Relay) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ในการเปิดหรือปิดการทำงาน เมื่อได้รับแรงดันจากภายนอกเข้าสู่ระบบ โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) มีความแตกต่างจากสวิตช์ทั่วไป คือ ไม่มีส่วนที่เคลื่อนไหว โดยทั่วไป SSR มีใช้งาน 2 แบบ  คือ รีเลย์แบบออปติคัล (Optical Relays) และ อุปกรณ์ที่ช่วยแยกหรือการตัดการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า (Isolator Switch) เหตุผลและเงื่อนไขต่างๆในการใช้งาน โซลิด สเตรท รีเลย์ (SSR) มีดังต่อไปนี้

1. อายุการใช้งานยาวนาน

โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) ไม่มีส่วนประกอบที่ต้องสัมผัสหรือเคลื่อนไหวทางกล จึงไม่มีการสึกหรอ ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าสวิตช์แบบทางกลทั่วไป แต่อย่างไรก็ตามยังมีข้อระวัง คือ ค่าความต้านทาน (Resistance) หลงเหลืออยู่ในวงจร ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนต่อระบบมากขึ้น

2. พลังงานน้อย

โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) ใช้พลังงานน้อยในการทำหน้าที่เป็นสวิตช์ โดยทั่วไปการเปิดสถานะการทำงานจะใช้พลังงานเพียงประมาณ 75% เท่านั้น

3. การทำงานเงียบ

โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) ไม่ทำให้เกิดเสียงรบกวน ข้อดีนี้ทำให้เหมาะสมกับการใช้งานในอุปกรณ์ที่ต้องการความเงียบ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์

4. ทนทานต่อความสั่นสะเทือนและแรงกระแทก

เนื่องจากไม่มีส่วนประกอบที่เคลื่อนไหวในวงจร โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) จึงทนทานต่อแรงกระแทกและความสั่นสะเทือน

5. การทำงานที่รวดเร็ว

โซลิดสเตตรีเลย์  (SSR) สามารถเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว เพราะไม่มีส่วนที่ต้องเคลื่อนไหว

6. ติดตั้งง่ายในหลากหลายระบบ

โซลิดสเตตรีเลย์  (SSR) สามารถติดตั้งในระบบที่มีขนาดพื้นที่ทั้งเล็กและใหญ่ได้ตามการออกแบบของระบบใช้งาน นอกจากนี้ยังมีหลายชนิดที่สามารถใช้ควบคุมสัญญาณต่างๆ ได้

สวิตซ์แบบทางกล (Mechanical Switch)

สวิตซ์แบบทางกล (Mechanical Switch) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Electromechanical Switch เป็นสวิตซ์ที่ใช้ในการควบคุมการเปิดและปิดสัญญาณไฟฟ้าในระบบ RF และอุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งต้องการการแปลงสถานะของสัญญาณไฟฟ้าผ่านทางกายภาพหรือทางกล โดยการเปิด-ปิดจะเกิดขึ้นผ่านการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนในสวิตซ์

ลักษณะของสวิตซ์แบบทางกล

- จำนวนช่องสัญญาณ แรงดันที่ใช้ เช่น 12 V 24 V และ 28V

- โหมดในการขับเคลื่อนสัญญาณ เช่น TTL (Transistor-Transistor Logic) เป็นต้น

- ชนิดของการอินเตอร์เฟซ  เช่น N Female SMA หรือ 2.92mm เป็นต้น

- ชนิดหัวต่อคอนเนคเตอร์ ทั้ง JTAG และ D-Sub เป็นต้น

- ความถี่ที่ใช้งาน เช่น  DC 3 - 50 GHz

โหมดในการทำงานของสวิตซ์แบบทางกล

โดยทั่วไปสวิตซ์แบบทางกลจะมี 3 โหมดหลักในการทำงาน ได้แก่:

- ปกติเปิด (Normally Open):เมื่อมีสัญญาณเข้ามาและเข้าเงื่อนไขจะอยู่ในสถานะปิด

- แลตช์ (Latch): เมื่อมีสัญญาณเข้ามาจะใช้สนามแม่เหล็กหรือการล็อกทางกลในการเปลี่ยนสถานะของสวิตซ์ เปิดหรือปิด ด้วยสถานะหน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อกัน

- Fail-safe: ใช้หน้าสัมผัสเพื่อบ่งชี้สถานะของอุปกรณ์ที่ไม่สามารถทำงานได้หรือล้มเหลว

ข้อดีของสวิตช์แบบโซลิดสเตตเมื่อเทียบกับสวิตซ์แบบทางกล

1. เกิดการสึกหรอน้อยมากจากการทำงานและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว  ดังนั้นจึงมีอายุการใช้งานที่คงทนยาวนานกว่า

2. เสียงจากการทำงานที่เงียบ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานหลากหลายมากขึ้น

3. ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์การเปิด ปิดสัญญาณได้อย่างรวดเร็วและความถี่ที่สูง

4. ใช้พลังงานในการเปิดทำงานที่น้อย (Low Consumption)

5. ไม่เกิดประกายไฟ ถ้าจำเป็นต้องใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะทางอย่าง อุตสาหกรรมทางเคมี

6. ลดความเสี่ยงจากการล้มเหลวของระบบและการทำงานอย่างต่อเนื่อง ที่มีสาเหตุมาจากหน้าสัมผัสชำรุด

7. สวิตช์แบบโซลิดสเตตสามารถผลิตให้มีขนาดเล็กลงและกะทัดรัดกว่าสวิตซ์แบบทางกลได้

‍