Cum să construiți un releu cu stare solidă DIY folosind un TRIAC

Puteți cumpăra atât module mecanice, cât și module de relee cu stare solidă. Cu toate acestea, releele cu stare solidă sunt mai noi și costă puțin mai mult decât modulele tradiționale de comutare cu relee pe care le utilizați deja în întrerupătoarele inteligente de bricolaj sau proiectele de automatizare a locuinței.

În acest ghid, vom construi un releu cu stare solidă din doar câteva componente ușor disponibile. Puteți utiliza aceste relee semiconductoare DIY într-un mediu de producție și în proiectele dvs. de automatizare a locuinței sau de comutare inteligentă.

Releu cu stare solidă vs releu mecanic: o comparație rapidă

Spre deosebire de comutatoarele mecanice cu relee, un releu cu stare solidă nu are părți mobile. Este asemănător cu compararea unui hard disk mecanic cu o unitate SSD, care este mult mai rapidă și eficientă din punct de vedere energetic.

În mod similar, un releu cu stare solidă (SSR) funcționează mai rapid și nu consumă energie atunci când nu este utilizat sau este oprit. Funcționează sau pornește atunci când tensiunea de declanșare este furnizată de MCU conectat. Cel mai important, un releu cu stare solidă ocupă o amprentă mai mică și nu face niciun zgomot de clic atunci când este declanșat.

Un SSR poate fi folosit și pentru comutarea inductivă a sarcinii. Cu toate acestea, trebuie să adăugați un circuit amortizor la SSR pentru a preveni deteriorarea TRIAC-ului (triodă pentru curent alternativ). Acest lucru poate să nu fie necesar în unele TRIACS, cum ar fi BTA16.

De asemenea, construirea unui releu cu stare solidă este mai ieftină decât cumpărarea unuia sau construirea unui modul de releu mecanic. Am construit câteva și le-am folosit într-un mediu de producție în ultimele luni. Funcționează fiabil mai ușor, fără probleme până în prezent.

Construirea unui releu cu stare solidă CA folosind un TRIAC

Puteți alege să construiți un releu cu stare solidă cu un singur canal, cu două canale sau cu mai multe canale în funcție de cerințele dvs. Pentru a construi un releu cu un singur canal, veți avea nevoie de următoarele componente:

• Rezistor de 220 ohm ¼ watt
• Rezistor de 1K ¼ watt
• BT136 sau TRIAC similar
• optocupler MOC3021
• Terminal cu șurub
• Conector tip bandă berg cu doi pini
• PCB de uz general
• Bază IC cu 6 pini (opțional)
• Radiator de căldură (opțional, dar recomandat pentru a conduce sarcini mai grele)
• LED (optional)
• Fier de lipit și lipit

De asemenea, va trebui invata cum sa lipizi, dacă nu ați mai făcut-o până acum, pentru construirea acestui modul de releu cu stare solidă DIY.

Pasul 1: Lipiți componentele de pe PCB

Obțineți placa PCB de uz general și conectați toate componentele așa cum se arată în diagrama următoare.

Ar trebui să arate așa după asamblarea și lipirea componentelor necesare pe placă.

Pasul 2: Testați releul cu stare solidă

Pentru a testa releul SSD DIY, aveți nevoie de câteva fire și de o sursă de alimentare de 3,3 V sau 5 V. Puteți utiliza orice baterie de 3,3 V sau un MCU, cum ar fi NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno etc., pentru a furniza tensiunea de declanșare necesară pentru testarea comutatorului releului cu stare solidă.

Testarea releului cu stare solidă și instalarea implică tratarea unei surse de alimentare de 110V-240V AC. Vă rugăm să continuați doar dacă știți ce faceți. Acest lucru ar putea fi letal dacă nu este făcut cu atenție.

1. Obțineți o placă de extensie și asigurați-vă că nu este conectată sau conectată la o priză de curent alternativ.
2. Luați un aparat cu curent alternativ, cum ar fi un ventilator sau un bec.
3. Luați două fire și conectați-le la sarcina dvs. de curent alternativ, de ex. un ventilator sau un bec.
4. Conectați unul dintre firele conectate la sarcina AC la borna cu șurub (T1) a releului cu stare solidă.
5. Luați încă un fir și conectați un capăt la borna șurubului releului cu stare solidă (T2) și celălalt la priza plăcii de extensie. Ar trebui să arate ca următoarea diagramă. Asigurați-vă că conexiunile sunt sigure pentru a evita scurtcircuitele.
6. Acum conectați cele două terminale ale bateriei de 3,3 V sau ale terminalelor de 3,3 V și GND ale MCU la pinii de intrare ai releului cu stare solidă, așa cum se arată în diagramă. Dacă utilizați un MCU, utilizați fire DuPont. De asemenea, asigurați-vă că polaritatea este corectă, așa cum se arată în diagramă.
7. Conectați placa de extensie la comutatorul AC și porniți-o.
8. Sarcina ar trebui să pornească. Dacă deconectați sursa de 3,3 V de la bornele de intrare ale releului cu stare solidă, sarcina ar trebui să se oprească.

Funcționează releul cu stare solidă

Când o tensiune de declanșare de 3,3Vor este furnizată releului cu stare solidă, LED-ul intern sau LED-ul IR din optocupler se aprinde și începe să emită lumină către senzorul optic conectat la pinul 4 și la pinul 6.

Ca urmare, rezistența dintre pinul 4 și pinul 6 scade, ceea ce declanșează TRIAC și pornește sarcina de curent alternativ conectată. Optocuplerul ajută la separarea circuitelor de înaltă tensiune și de joasă tensiune, păstrând Arduino sau MCU în siguranță de orice interferență sau deteriorare.

Pasul 3: Asociați releul cu stare solidă cu Arduino sau ESP8266

Acum puteți conecta releul cu stare solidă la un Arduino sau alt MCU. În loc de trei fire jumper pentru un releu mecanic, aveți nevoie doar de două pentru SSR: unul pentru semnalul de intrare (3,3 V) și altul pentru masă (GND).

În funcție de sarcină, puteți alege TRIAC-uri cu sarcină mai mare, cum ar fi BTA16, cu un radiator pentru a construi relee în stare solidă pentru sarcini grele (2000 W sau mai mult). Nu uitați să utilizați un circuit amortizor dacă veți folosi SSR pentru comutarea inductivă a sarcinii, cum ar fi pentru un motor sau o pompă.

Utilizați relee cu stare solidă pentru a construi comutatoare inteligente

Puteți utiliza aceste module de relee cu stare solidă în proiectele dvs. de casă inteligentă. Puteți proiecta module de comutatoare inteligente alimentate cu ESP12 cu releul integrat, folosind instrumentul de schiță electronică Fritzing. Odată proiectat, puteți obține PCB-ul imprimat de la un furnizor de servicii de prototipare/producție de PCB sau pur și simplu puteți continua să utilizați PCB-uri de uz general.

Puteți folosi acest releu pentru construiește un întrerupător inteligent de lumină cu senzor de mișcare sau comutatoare Wi-Fi și instalați-le în casă sau birou. Dispozitivele inteligente vă pot ajuta să reduceți risipa de energie într-o măsură semnificativă, pe lângă faptul că sunt convenabile de utilizat. Mai mult, poți și tu configurați un server Home Assistant pe Raspberry Pi pentru a adăuga automatizare.

Înlocuiți releele mecanice cu relee în stare solidă

Acum că ați învățat să construiți relee cu stare solidă, vă puteți înlocui releele mecanice cu un SSR pentru comutare eficientă și pentru a evita zgomotele de clic. Cu o amprentă mai mică în comparație cu releele mecanice, puteți proiecta și construi prototipuri sau comutatoare inteligente în carcase imprimate 3D mult mai mici pentru proiectul dvs. de casă inteligentă.

Cum să adăugați control Wi-Fi la aerul condiționat și să îl faceți inteligent

Citiți în continuare