Ako vytvoriť svojpomocne polovodičové relé pomocou TRIAC

Môžete si kúpiť mechanické aj polovodičové reléové moduly. Polovodičové relé sú však novšie a stoja o niečo viac ako tradičné moduly reléových spínačov, ktoré už možno používate vo svojich inteligentných spínačoch alebo projektoch domácej automatizácie.

V tejto príručke zostavíme polovodičové relé z niekoľkých ľahko dostupných komponentov. Tieto polovodičové relé môžete použiť vo výrobnom prostredí a vo svojich projektoch domácej automatizácie alebo inteligentných prepínačov.

Polovodičové relé vs mechanické relé: Rýchle porovnanie

Na rozdiel od mechanických reléových spínačov nemá polovodičové relé žiadne pohyblivé časti. Je to podobné ako pri porovnávaní mechanického pevného disku a disku SSD, ktorý je oveľa rýchlejší a energeticky úspornejší.

Podobne polovodičové relé (SSR) pracuje rýchlejšie a nespotrebováva žiadnu energiu, keď sa nepoužíva alebo je vypnuté. Funguje alebo sa zapne, keď spúšťacie napätie poskytuje pripojený MCU. Najdôležitejšie je, že polovodičové relé zaberá menšiu stopu a pri spustení nevydáva žiadne kliknutia.

SSR možno použiť aj na spínanie indukčnej záťaže. Musíte však pridať a tlmiaci obvod do SSR, aby nedošlo k poškodeniu TRIAKU (trióda pre striedavý prúd). To sa nemusí vyžadovať v niektorých TRIACS, ako je BTA16.

Vybudovanie polovodičového relé je tiež lacnejšie ako jeho kúpa alebo stavba mechanického reléového modulu. Vytvorili sme niekoľko a posledných pár mesiacov ich používame v produkčnom prostredí. Fungujú spoľahlivo hladšie bez problémov.

Vytvorenie polovodičového relé striedavého prúdu pomocou TRIACu

Môžete si vybrať zostavenie jednokanálového, dvojkanálového alebo viackanálového polovodičového relé na základe vašich požiadaviek. Na zostavenie jednokanálového polovodičového relé budete potrebovať nasledujúce komponenty:

• 220 ohm ¼ wattový odpor
• 1K ¼ wattový odpor
• BT136 alebo podobný TRIAC
• Optočlen MOC3021
• Skrutkový terminál
• Dvojkolíkový samčí berg páskový konektor
• Univerzálna doska plošných spojov
• 6-kolíková základňa IC (voliteľné)
• Chladič (voliteľný, ale odporúčaný na pohon ťažších nákladov)
• LED (voliteľné)
• Spájkovačka a spájka

Budete tiež musieť naučiť sa spájkovať, ak ste to nikdy predtým nerobili, pri zostavovaní tohto polovodičového reléového modulu vlastnými rukami.

Krok 1: Spájkujte komponenty na doske plošných spojov

Získajte univerzálnu dosku PCB a pripojte všetky komponenty, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Takto by to malo vyzerať po zložení a prispájkovaní požadovaných komponentov na doske.

Krok 2: Otestujte polovodičové relé

Na testovanie DIY polovodičového relé potrebujete niekoľko vodičov a 3,3V alebo 5V napájanie. Na napájanie spúšťacieho napätia potrebného na testovanie polovodičového reléového spínača môžete použiť akúkoľvek 3,3V batériu alebo MCU, ako je NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno atď.

Testovanie polovodičového relé a inštalácia zahŕňa prácu so zdrojom striedavého prúdu 110V-240V. Pokračujte, prosím, len ak viete, čo robíte. To môže byť smrteľné, ak sa to neurobí opatrne.

1. Získajte predlžovaciu dosku a uistite sa, že nie je zapojená do zásuvky striedavého prúdu ani k nej nie je pripojená.
2. Zaobstarajte si AC spotrebič, ako je ventilátor alebo žiarovka.
3. Vezmite dva vodiče a pripojte ich k vašej AC záťaži, napr. ventilátor alebo žiarovka.
4. Pripojte jeden z vodičov pripojených k AC záťaži ku skrutkovej svorke polovodičového relé (T1).
5. Vezmite ešte jeden kábel a pripojte jeden koniec k skrutkovej svorke polovodičového relé (T2) a druhý k zásuvke predlžovacej dosky. Malo by to vyzerať ako na nasledujúcom diagrame. Uistite sa, že pripojenia sú bezpečné, aby ste predišli skratom.
6. Teraz pripojte dva terminály 3,3 V batérie alebo 3,3 V a GND terminály MCU k vstupným kolíkom polovodičového relé, ako je znázornené na obrázku. Ak používate MCU, použite vodiče DuPont. Tiež skontrolujte, či je polarita správna, ako je znázornené na obrázku.
7. Zapojte rozširujúcu dosku do vypínača striedavého prúdu a zapnite ho.
8. Záťaž by sa mala zapnúť. Ak odpojíte napájanie 3,3 V zo vstupných svoriek polovodičového relé, záťaž by sa mala vypnúť.

Funkčné polovodičové relé

Keď je do polovodičového relé privedené spúšťacie napätie 3,3 V, vnútorná LED alebo IR LED v optočlene sa rozsvieti a začne vyžarovať svetlo do optického snímača pripojeného na kolíky 4 a 6.

Výsledkom je, že odpor medzi kolíkmi 4 a 6 klesne, čo spustí TRIAC a zapne pripojenú AC záťaž. Optočlen pomáha oddeliť vysokonapäťové a nízkonapäťové obvody, čím udržuje Arduino alebo MCU v bezpečí pred akýmkoľvek rušením alebo poškodením.

Krok 3: Spárujte polovodičové relé s Arduino alebo ESP8266

Teraz môžete pripojiť polovodičové relé k Arduino alebo inému MCU. Namiesto troch prepojovacích vodičov pre mechanické relé potrebujete iba dva pre SSR: jeden pre vstupný signál (3,3 V) a druhý pre zem (GND).

Na základe zaťaženia si môžete vybrať TRIAC s vyššou nosnosťou, ako napríklad BTA16, s chladičom na zostavenie polovodičových relé pre veľké zaťaženie (2000 W alebo viac). Nezabudnite použiť tlmiaci obvod, ak sa chystáte použiť SSR na indukčné spínanie záťaže, ako napríklad pre motor alebo čerpadlo.

Na zostavenie inteligentných prepínačov použite polovodičové relé vlastnými rukami

Tieto polovodičové reléové moduly môžete použiť vo svojich projektoch inteligentnej domácnosti. Pomocou elektronického skicovacieho nástroja Fritzing môžete navrhnúť moduly inteligentných spínačov napájaných ESP12 s integrovaným polovodičovým relé. Po navrhnutí si môžete dosku plošných spojov nechať vytlačiť od poskytovateľa prototypových/výrobných služieb plošných spojov alebo len naďalej používať plošné spoje na všeobecné účely.

Toto relé môžete použiť na vytvoriť inteligentný spínač svetla so snímaním pohybu alebo Wi-Fi prepínače a nainštalujte ich vo svojom dome alebo kancelárii. Inteligentné zariadenia vám okrem pohodlného používania môžu do značnej miery pomôcť znížiť plytvanie energiou. Ďalej môžete tiež nastaviť server Home Assistant na Raspberry Pi pridať automatizáciu.

Vymeňte mechanické relé za polovodičové relé

Teraz, keď ste sa naučili stavať polovodičové relé, môžete nahradiť svoje mechanické relé SSR pre efektívne spínanie a vyhnúť sa klikaniu. S menším pôdorysom v porovnaní s mechanickými relé môžete navrhovať a vyrábať prototypy alebo inteligentné spínače v oveľa menších 3D tlačených puzdrách pre váš projekt inteligentného domu.

Ako pridať ovládanie Wi-Fi do vašej klimatizácie a urobiť ju inteligentnou

Prečítajte si ďalej