Πώς να φτιάξετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης DIY χρησιμοποιώντας ένα TRIAC

Μπορείτε να αγοράσετε τόσο μηχανικές όσο και μονάδες ρελέ στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, τα ρελέ στερεάς κατάστασης είναι νεότερα και κοστίζουν λίγο περισσότερο από τις παραδοσιακές μονάδες διακόπτη ρελέ που μπορεί να χρησιμοποιείτε ήδη στους έξυπνους διακόπτες DIY ή στα έργα οικιακού αυτοματισμού.

Σε αυτόν τον οδηγό, θα κατασκευάσουμε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης από μερικά μόνο άμεσα διαθέσιμα εξαρτήματα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτά τα ρελέ στερεάς κατάστασης DIY σε περιβάλλον παραγωγής και σε έργα οικιακού αυτοματισμού ή έξυπνων διακοπτών.

Ρελέ στερεάς κατάστασης εναντίον μηχανικού ρελέ: Μια γρήγορη σύγκριση

Σε αντίθεση με τους μηχανικούς διακόπτες ρελέ, ένα ρελέ στερεάς κατάστασης δεν έχει κινούμενα μέρη. Είναι παρόμοιο με τη σύγκριση ενός μηχανικού σκληρού δίσκου και μιας μονάδας στερεάς κατάστασης, που είναι πολύ πιο γρήγορο και αποδοτικό.

Ομοίως, ένα ρελέ στερεάς κατάστασης (SSR) λειτουργεί πιο γρήγορα και δεν καταναλώνει καθόλου ρεύμα όταν δεν χρησιμοποιείται ή είναι απενεργοποιημένο. Λειτουργεί ή ενεργοποιείται όταν η τάση σκανδάλης παρέχεται από τη συνδεδεμένη MCU. Το πιο σημαντικό, ένα ρελέ στερεάς κατάστασης καταλαμβάνει μικρότερο αποτύπωμα και δεν κάνει θόρυβο κρότου όταν ενεργοποιείται.

Ένα SSR μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για επαγωγική μεταγωγή φορτίου. Ωστόσο, πρέπει να προσθέσετε ένα κύκλωμα snubber στο SSR για αποφυγή ζημιάς στο TRIAC (τρίοδος για εναλλασσόμενο ρεύμα). Αυτό μπορεί να μην απαιτείται σε ορισμένα TRIACS, όπως το BTA16.

Επίσης, η κατασκευή ενός ρελέ στερεάς κατάστασης είναι φθηνότερη από την αγορά ενός ή την κατασκευή μιας μηχανικής μονάδας ρελέ. Έχουμε φτιάξει μερικά και τα χρησιμοποιούμε σε περιβάλλον παραγωγής τους τελευταίους μήνες. Λειτουργούν αξιόπιστα πιο ομαλά χωρίς προβλήματα μέχρι σήμερα.

Κατασκευή ρελέ στερεάς κατάστασης AC με χρήση TRIAC

Μπορείτε να επιλέξετε να δημιουργήσετε ένα μονοκάναλο, δικάναλο ή πολυκάναλο ρελέ στερεάς κατάστασης με βάση τις απαιτήσεις σας. Για να δημιουργήσετε ένα μονοκάναλο ρελέ στερεάς κατάστασης, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα εξαρτήματα:

• Αντίσταση 220 ohm ¼ watt
• Αντίσταση 1K ¼ watt
• BT136 ή παρόμοιο TRIAC
• Οπτικοζεύκτης MOC3021
• Βιδωτός ακροδέκτης
• Σύνδεσμος αρσενικής λωρίδας berg δύο ακίδων
• PCB γενικής χρήσης
• Βάση IC 6 ακίδων (προαιρετικό)
• Ψύκτρα (προαιρετική αλλά συνιστάται για οδήγηση βαρύτερων φορτίων)
• LED (προαιρετικό)
• Κολλητήρι και κολλητήρι

Θα χρειαστεί επίσης μάθετε πώς να κολλήσετε, αν δεν το έχετε ξανακάνει, για την κατασκευή αυτής της μονάδας ρελέ στερεάς κατάστασης DIY.

Βήμα 1: Συγκολλήστε τα εξαρτήματα στο PCB

Αποκτήστε την πλακέτα PCB γενικής χρήσης και συνδέστε όλα τα εξαρτήματα όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Θα πρέπει να μοιάζει με αυτό μετά τη συναρμολόγηση και τη συγκόλληση των απαιτούμενων εξαρτημάτων στην πλακέτα.

Βήμα 2: Δοκιμάστε το ρελέ στερεάς κατάστασης

Για να δοκιμάσετε το ρελέ στερεάς κατάστασης DIY, χρειάζεστε μερικά καλώδια και τροφοδοτικό 3,3 V ή 5 V. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε μπαταρία 3,3 V ή MCU, όπως NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno κ.λπ., για να τροφοδοτήσετε την τάση σκανδάλης που απαιτείται για τη δοκιμή του διακόπτη ρελέ στερεάς κατάστασης.

Η δοκιμή του ρελέ στερεάς κατάστασης και η εγκατάσταση περιλαμβάνει τροφοδοτικό AC 110V-240V. Παρακαλούμε προχωρήστε μόνο εάν γνωρίζετε τι κάνετε. Αυτό θα μπορούσε να είναι θανατηφόρο αν δεν γίνει προσεκτικά.

1. Πάρτε μια πλακέτα επέκτασης και βεβαιωθείτε ότι δεν είναι συνδεδεμένη ή συνδεδεμένη σε πρίζα AC.
2. Αποκτήστε μια συσκευή AC, όπως ανεμιστήρα ή λάμπα.
3. Πάρτε δύο καλώδια και συνδέστε τα στο φορτίο AC, π.χ. ανεμιστήρα ή λάμπα.
4. Συνδέστε ένα από τα καλώδια που είναι συνδεδεμένα στο φορτίο AC στον βιδωτό ακροδέκτη του ρελέ στερεάς κατάστασης (T1).
5. Πάρτε ένα ακόμη καλώδιο και συνδέστε το ένα άκρο στον βιδωτό ακροδέκτη του ρελέ στερεάς κατάστασης (T2) και το άλλο στην υποδοχή της πλακέτας επέκτασης. Θα πρέπει να μοιάζει με το παρακάτω διάγραμμα. Βεβαιωθείτε ότι οι συνδέσεις είναι ασφαλείς για να αποφύγετε βραχυκυκλώματα.
6. Τώρα συνδέστε τους δύο ακροδέκτες της μπαταρίας 3,3 V ή των ακροδεκτών 3,3 V και GND της MCU στις ακίδες εισόδου του ρελέ στερεάς κατάστασης, όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Εάν χρησιμοποιείτε MCU, χρησιμοποιήστε καλώδια DuPont. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι η πολικότητα είναι σωστή, όπως φαίνεται στο διάγραμμα.
7. Συνδέστε την προέκταση στον διακόπτη AC και ενεργοποιήστε την.
8. Το φορτίο πρέπει να ενεργοποιηθεί. Εάν αποσυνδέσετε την τροφοδοσία 3,3 V από τους ακροδέκτες εισόδου του ρελέ στερεάς κατάστασης, το φορτίο θα πρέπει να απενεργοποιηθεί.

Λειτουργία ρελέ στερεάς κατάστασης

Όταν παρέχεται τάση σκανδάλης 3,3 Vor στο ρελέ στερεάς κατάστασης, το εσωτερικό LED ή IR LED στον οπτικό συζευκτήρα ανάβει και αρχίζει να εκπέμπει φως στον οπτικό αισθητήρα που είναι συνδεδεμένος στον ακροδέκτη 4 και τον ακροδέκτη 6.

Ως αποτέλεσμα, η αντίσταση μεταξύ της ακίδας 4 και της ακίδας 6 μειώνεται, γεγονός που ενεργοποιεί το TRIAC και ενεργοποιεί το συνδεδεμένο φορτίο AC. Ο οπτικός συζευκτήρας βοηθά στο διαχωρισμό των κυκλωμάτων υψηλής και χαμηλής τάσης, διατηρώντας το Arduino ή το MCU ασφαλές από οποιαδήποτε παρεμβολή ή ζημιά.

Βήμα 3: Συνδέστε το ρελέ στερεάς κατάστασης με το Arduino ή το ESP8266

Μπορείτε τώρα να συνδέσετε το ρελέ στερεάς κατάστασης σε ένα Arduino ή άλλο MCU. Αντί για τρία καλώδια βραχυκυκλωτήρα για ένα μηχανικό ρελέ, χρειάζεστε μόνο δύο για το SSR: ένα για το σήμα εισόδου (3,3 V) και ένα άλλο για τη γείωση (GND).

Με βάση το φορτίο, μπορείτε να επιλέξετε υψηλότερα φέροντα TRIAC, όπως το BTA16, με ψύκτρα για την κατασκευή ρελέ στερεάς κατάστασης για βαριά φορτία (2000W ή περισσότερα). Θυμηθείτε να χρησιμοποιήσετε ένα κύκλωμα snubber εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε το SSR για επαγωγική μεταγωγή φορτίου, όπως για κινητήρα ή αντλία.

Χρησιμοποιήστε DIY ρελέ στερεάς κατάστασης για να δημιουργήσετε έξυπνους διακόπτες

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις μονάδες ρελέ στερεάς κατάστασης στα έργα έξυπνου σπιτιού σας. Μπορείτε να σχεδιάσετε μονάδες έξυπνου διακόπτη που τροφοδοτούνται με ESP12 με το ενσωματωμένο ρελέ στερεάς κατάστασης χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό εργαλείο σκιαγράφησης Fritzing. Μόλις σχεδιαστεί, μπορείτε να εκτυπώσετε το PCB από έναν πάροχο υπηρεσιών πρωτοτύπων/κατασκευής PCB ή απλώς να συνεχίσετε να χρησιμοποιείτε PCB γενικής χρήσης.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το ρελέ για να κατασκευάστε έναν έξυπνο διακόπτη φωτός με ανίχνευση κίνησης ή διακόπτες Wi-Fi και εγκαταστήστε τους στο σπίτι ή το γραφείο σας. Οι έξυπνες συσκευές μπορούν να σας βοηθήσουν να μειώσετε τη σπατάλη ενέργειας σε σημαντικό βαθμό εκτός από το ότι είναι βολικές στη χρήση. Επιπλέον, μπορείτε επίσης ρυθμίστε έναν διακομιστή Home Assistant στο Raspberry Pi για να προσθέσετε αυτοματισμό.

Αντικαταστήστε τα μηχανικά ρελέ με ρελέ στερεάς κατάστασης

Τώρα που μάθατε να κατασκευάζετε ρελέ στερεάς κατάστασης, μπορείτε να αντικαταστήσετε τα μηχανικά ρελέ σας με ένα SSR για αποτελεσματική εναλλαγή και αποφυγή θορύβων κρότου. Με μικρότερο αποτύπωμα σε σύγκριση με τα μηχανικά ρελέ, μπορείτε να σχεδιάσετε και να κατασκευάσετε πρωτότυπα ή έξυπνους διακόπτες σε πολύ μικρότερες εκτυπωμένες θήκες 3D για το έργο του έξυπνου σπιτιού σας.

Πώς να προσθέσετε έλεγχο Wi-Fi στο κλιματιστικό σας και να το κάνετε έξυπνο

Διαβάστε Επόμενο