Cum să faci un comutator de luminozitate inteligent Wi-Fi DIY

Comutatoarele și mufele inteligente bazate pe Wi-Fi pe care le puteți cumpăra conțin un releu mecanic care se activează atunci când microcontrolerul primește o intrare binară, cum ar fi 0 sau 1, trimisă de obicei printr-o aplicație. Aceste dispozitive vă permit doar să controlați starea de pornire/oprire a dispozitivelor, cum ar fi un ventilator, un motor sau o lumină. Dacă doriți, de asemenea, să controlați viteza sau luminozitatea aparatului sau încărcăturii de la rețeaua de curent alternativ conectat, veți avea nevoie de un comutator de releu cu stare solidă bazat pe TRIAC.

În acest ghid de bricolaj, vom construi un modul de dimmer cu un detector de trecere prin zero de la zero și îl vom folosi pentru a controla starea de pornire/oprire, viteza și luminozitatea sarcinii AC conectate.

Ce este un detector de trecere la zero?

Un detector de trecere cu zero (ZCD) este un comparator de tensiune sau un circuit detector op-amp utilizat pentru a detecta tensiunea schimbarea de la nivelul pozitiv la nivelul negativ al semnalului sinusoidal de curent alternativ pe măsură ce trece de zero volți. Pe scurt, circuitul este utilizat pentru a detecta trecerea prin zero a semnalului AC de intrare.

ZCD este utilizat pentru construirea de circuite electronice pentru comutare, contor de frecvență, contoare de fază etc. Se poate folosi, de asemenea, un circuit detector cu cruce zero și un releu de stare solidă bazat pe TRIAC cu plăci Wi-Fi bazate pe Arduino sau ESP8266 pentru a controla faza tensiunii AC.

În majoritatea țărilor, frecvența AC de 50 Hz (50 de cicluri/secundă) este utilizată cu o sursă de 220-240 V. Cu toate acestea, câteva țări, cum ar fi Statele Unite, folosesc energie electrică de 120 V 60 Hz (60 de cicluri/secundă). Cu fiecare ciclu, unda ajunge la zero, moment în care microcontrolerul o detectează și apoi comută sau declanșează releul cu stare solidă (TRIAC) conform cerințelor.

Spre deosebire de un releu mecanic, un releu cu stare solidă pe bază de TRIAC este un dispozitiv electronic de putere cu comutare rapidă și, prin urmare, cel mai potrivit pentru realizarea unui circuit de dimmer.

Lucruri de care veți avea nevoie

Adunați următoarele componente pentru a construi un modul DIY AC cu un detector izolat de trecere prin zero.

• NodeMCU sau D1 Mini
• BT136 4A sau BT139 16A TRIAC (în funcție de sarcina dvs.)
• optocupler MOC3021
• optocupler MCT2E sau 4N35
• Redresor în punte DB107
• Rezistor de 220Ω ¼ W
• 2 x rezistențe 10kΩ ¼ W
• 2 x 100kΩ ¼ W rezistențe
• 2 x terminale cu șuruburi cu 2 pini
• Fâșie berg masculin (opțional)
• PCB de uz general
• Fier de lipit și lipit
• Fire jumper (opțional, puteți lipi firele direct la PCB)

Aceste componente sunt pentru un modul dimmer DIY cu un singur canal. Pentru a controla mai multe sarcini, puteți construiți mai multe relee cu stare solidă DIY și interfață cu microcontrolerul.

Conectați Componentele

Consultați următoarea schemă de circuit pentru a conecta și interfața toate componentele de pe o placă PCB de uz general pentru a construi un detector de trecere la zero. Utilizați un fier de lipit și lipiți pentru a asigura toate conexiunile, așa cum se arată în diagrama de mai jos. Dacă nu ați mai lipit niciodată, învață cum să lipizi cu proiecte simple înainte de a începe asta.

Consultați următoarea diagramă pentru a construi un modul de releu cu stare solidă la care va fi conectată sarcina.

Aceste circuite vă arată un modul dimmer cu un singur canal. Prin creșterea releelor ​​în stare solidă, puteți adăuga și controla un număr mai mare de aparate sau încărcături AC. În general, rezultatele finale ar trebui să pară similare cu următoarele. Este un modul dimmer cu 3 canale cu un detector de trecere prin zero.

Compilați firmware-ul AC Dimmer

Pentru a compila firmware-ul pentru modulul de control fără fir, veți avea nevoie de un Configurarea Home Assistant pe un Raspberry Pi (sau Docker) cu suplimentul ESPHome. După ce ați configurat Home Assistant și ESPHome, urmați acești pași pentru a compila firmware-ul:

1. În Home Assistant, accesați ESPHome și faceți clic + Dispozitiv nou > Continua.
2. Introduceți numele dispozitivului de dimmer. Noi i-am numit pe al nostru simfonie-cooler deoarece îl vom folosi pentru a controla ventilatorul răcitorului și viteza pompei. Clic Următorul.
3. Selectați ESP8266 sau Alegeți o placă specifică > D1 Mini și faceți clic Următorul > Ocolire.
4. Găsiți dispozitivul de dimmer nou creat și faceți clic Editați | ×.
5. În fereastra editorului YAML, introduceți acreditările dvs. Wi-Fi:

Wifi:
 ssid: "Dvs.WIFiSSID"
 parola: "Parola WIFI"

Apoi lipiți următorul cod chiar sub portal captiv:

ieșire:
 - platformă: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 număr: D2
 min_power: 70%
ușoară:
 - platforma: monocromatica
 ieșire: symphony_cooler
 nume: Symphony Cooler

Schimba id: și Nume: în codul conform dispozitivului pe care îl veți controla. După cum am menționat mai devreme, puteți adăuga, de asemenea, mai multe relee cu stare solidă pentru a controla luminozitatea sau viteza sarcinii AC. Codul ar trebui să arate astfel:

Modulul pe care l-am realizat controlează două motoare, pentru pompa de răcire și ventilatorul de răcire, așa că le-am denumit corespunzător. Odată ce codul este gata, faceți clic Salvați > Instalare> Conectați-vă la acest computer apoi așteptați ca firmware-ul să termine compilarea. Odată compilat, faceți clic Descărcați proiectul pentru a descărca firmware-ul compilat.

Aprindeți firmware-ul AC Dimmer

Pentru a descărca firmware-ul, descărcați și lansați instrumentul ESPHome Flasher. Apoi urmați acești pași:

1. Conectați NodeMCU sau D1 Mini la PC sau Mac folosind un cablu micro USB.
2. Clic Naviga pentru a selecta fișierul firmware (.bin).
3. Selectează COM portul unde este conectat microcontrolerul și faceți clic Flash ESP.
4. După afișarea intermitentă a firmware-ului, dispozitivul se va reporni și se va conecta la rețeaua WI-Fi și va afișa ca pe net în tabloul de bord ESPHome.

Adăugați comenzi la tabloul de bord Home Assistant

În Home Assistant (HA), accesați Setări > Dispozitive și integrări și urmați acești pași pentru a adăuga comenzi la tabloul de bord HA pentru controlul dispozitivelor AC.

1. Sub Integrari, găsiți dispozitivele descoperite și faceți clic CONFIGURAȚI > TRIMITE.
2. După adăugarea dispozitivului, dispozitivul va fi listat sub ESPAcasă. Faceți clic pe dispozitiv și apoi faceți clic 1 dispozitiv.
3. Clic ADAUGĂ LA TABUL DE BORD, apoi alegeți a Vedere și faceți clic ADAUGĂ LA TABUL DE BORD din nou. Dispozitivul va fi adăugat la tabloul de bord.

Acum puteți controla pornirea/oprirea și viteza/luminozitatea dispozitivului AC conectat.

Puteți utiliza în continuare integrarea cardurilor ciuperci pentru a adăuga carduri cu aspect frumos pentru modulele dvs. de dimmer.

Faceți-vă casa mai inteligentă

Spre deosebire de comutatoarele inteligente tradiționale, puteți utiliza un comutator inteligent reglabil în mai multe moduri. De exemplu, puteți seta automatizarea în Home Assistant pentru a modifica luminozitatea luminii în funcție de ora din zi sau puteți începe să diminuați luminozitatea pe măsură ce porniți televizorul inteligent sau sistemul home theater.

În plus, puteți utiliza acest circuit de dimmer DIY pentru a face orice lumină tradițională sau dispozitiv AC mai inteligent. Mai important, este mai ieftin și mult mai convenabil să construiești unul. Puteți construi aceste comutatoare pentru a controla o sarcină de 15 W sau 4000 W în funcție de nevoile dvs. Tot ce trebuie să faceți este să schimbați câteva componente, cum ar fi TRIAC.