Ako si vyrobiť svojpomocne inteligentný spínač stmievača svetla Wi-Fi

Inteligentné spínače a zástrčky založené na Wi-Fi, ktoré si môžete kúpiť, obsahujú mechanické relé, ktoré sa aktivuje, keď mikrokontrolér prijme binárny vstup, napríklad 0 alebo 1, ktorý sa zvyčajne odosiela prostredníctvom aplikácie. Tieto zariadenia vám umožňujú ovládať iba stav zapnutia/vypnutia zariadení, ako je ventilátor, motor alebo svetlo. Ak chcete ovládať aj rýchlosť alebo jas pripojeného sieťového spotrebiča alebo záťaže, budete potrebovať polovodičový reléový spínač na báze TRIAC.

V tomto návode pre domácich majstrov zostavíme stmievací modul s detektorom prechodu nulou od začiatku a použijeme ho na ovládanie stavu zapnutia/vypnutia, rýchlosti a jasu pripojenej AC záťaže.

Čo je detektor prechodu nulou?

Detektor prechodu nulou (ZCD) je napäťový komparátor alebo obvod detektora operačného zosilňovača používaný na detekciu napätia zmena z kladnej na zápornú úroveň sínusového signálu striedavého prúdu pri jeho prechode cez nulu voltov. Stručne povedané, obvod sa používa na detekciu prechodu vstupného striedavého signálu cez nulu.

ZCD sa používa na budovanie elektronických obvodov pre spínanie, frekvenčné počítadlá, fázové merače atď. Na ovládanie fázy striedavého napätia je možné použiť aj obvod detektora nulového kríženia a polovodičové relé na báze TRIAC s doskami Wi-Fi Arduino alebo ESP8266.

Vo väčšine krajín sa používa striedavá frekvencia 50 Hz (50 cyklov/sekundu) s napájaním 220 – 240 V. Niekoľko krajín, ako napríklad Spojené štáty americké, však používa elektrickú energiu zo siete 120 V 60 Hz (60 cyklov za sekundu). Pri každom cykle sa vlna dostane na nulu, v tomto bode ju mikrokontrolér deteguje a potom prepne alebo spustí polovodičové relé (TRIAC) podľa požiadavky.

Na rozdiel od mechanického relé je polovodičové relé na báze TRIAC rýchlo spínané výkonové elektronické zariadenie, a preto je najvhodnejšie na vytvorenie obvodu stmievača.

Veci, ktoré budete potrebovať

Zhromaždite nasledujúce komponenty a vytvorte si svojpomocne modul stmievača striedavého prúdu s izolovaným detektorom prechodu nulou.

• NodeMCU alebo D1 Mini
• BT136 4A alebo BT139 16A TRIAC (podľa vášho zaťaženia)
• Optočlen MOC3021
• Optočlen MCT2E alebo 4N35
• mostíkový usmerňovač DB107
• 220Ω ¼ W rezistor
• 2 x 10kΩ ¼ W odpory
• 2 x 100 kΩ ¼ W odpory
• 2 x 2-kolíkové skrutkové svorky
• Mužský berg pásik (voliteľné)
• Univerzálna doska plošných spojov
• Spájkovačka a spájka
• Prepojovacie vodiče (voliteľné, vodiče môžete spájkovať priamo na PCB)

Tieto komponenty sú pre jednokanálový modul stmievača pre domácich majstrov. Ak chcete ovládať viac záťaží, môžete postaviť viac polovodičových relé vlastnými rukami a rozhranie s mikrokontrolérom.

Pripojte komponenty

Pozrite si nasledujúcu schému zapojenia na pripojenie a prepojenie všetkých komponentov na doske plošných spojov na všeobecné účely na vytvorenie detektora prechodu nulou. Na zabezpečenie všetkých pripojení použite spájkovačku a spájku, ako je znázornené na obrázku nižšie. Ak ste ešte nikdy nespájali, Naučte sa spájkovať pomocou jednoduchých projektov pred začatím tohto.

Ak chcete zostaviť polovodičový reléový modul, ku ktorému bude pripojená záťaž, pozrite si nasledujúci diagram.

Tieto obvody vám ukážu jednokanálový modul stmievača. Zväčšením polovodičových relé môžete pridať a ovládať viac zariadení alebo záťaží striedavého prúdu. Celkovo by konečné výsledky mali vyzerať podobne ako nasledujúce. Je to 3-kanálový stmievací modul s detektorom prechodu nulou.

Kompilujte firmvér AC Dimmer

Na zostavenie firmvéru pre modul pre bezdrôtové ovládanie budete potrebovať a Nastavenie domáceho asistenta na Raspberry Pi (alebo Docker) s doplnkom ESPHome. Po nastavení Home Assistant a ESPHome kompilujte firmvér podľa týchto krokov:

1. V aplikácii Home Assistant prejdite na ESPHome a kliknite +Nové zariadenie > ďalej.
2. Zadajte názov stmievacieho zariadenia. Pomenovali sme naše symfónia-chladič pretože ho budeme používať na ovládanie ventilátora chladiča a otáčok čerpadla. Kliknite Ďalšie.
3. Vyberte ESP8266 alebo Vyberte si konkrétnu dosku > D1 Mini a kliknite Ďalšie > Preskočiť.
4. Nájdite novovytvorené stmievačové zariadenie a kliknite Upraviť.
5. V okne editora YAML zadajte svoje poverenia Wi-Fi:

wifi:
 ssid: "Vaše WIFiSSID"
 heslo: "WIFI heslo"

Potom prilepte nasledujúci kód tesne pod prihlasovací portál:

výkon:
 - platforma: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 číslo: D2
 min_power: 70 %
svetlo:
 - platforma: monochromatická
 výstup: symphony_cooler
 názov: Symphony Cooler

Zmeniť id: a názov: v kóde podľa zariadenia, ktoré budete ovládať. Ako už bolo spomenuté, môžete tiež pridať viac polovodičových relé na ovládanie jasu alebo rýchlosti striedavého prúdu. Kód by mal vyzerať takto:

Modul, ktorý sme vyrobili, riadi dva motory, pre čerpadlo chladiča a ventilátor chladiča, preto sme ich pomenovali podľa toho. Keď je kód pripravený, kliknite Uložiť > Inštalácia> Zapojte sa do tohto počítača a potom počkajte, kým sa dokončí kompilácia firmvéru. Po zostavení kliknite Stiahnite si projekt na stiahnutie skompilovaného firmvéru.

Flash firmware AC Dimmer

Ak chcete aktualizovať firmvér, stiahnite si a spustite nástroj ESPHome Flasher. Potom postupujte podľa týchto krokov:

1. Pripojte NodeMCU alebo D1 Mini k počítaču PC alebo Mac pomocou kábla micro USB.
2. Kliknite Prehľadávať vyberte súbor firmvéru (.bin).
3. Vyberte COM port, ku ktorému je pripojený mikrokontrolér a kliknite Blesk ESP.
4. Po flashovaní firmvéru sa zariadenie reštartuje a pripojí k sieti WI-Fi a zobrazí sa ako online na ovládacom paneli ESPHome.

Pridajte ovládacie prvky na hlavný panel Home Assistant

V aplikácii Home Assistant (HA) prejdite na Nastavenia > Zariadenia a integrácie a podľa týchto krokov pridajte ovládacie prvky na ovládací panel HA na ovládanie zariadení so striedavým prúdom.

1. Pod integrácií, nájdite nájdené zariadenia a kliknite KONFIGURÁCIA > PREDLOŽIŤ.
2. Po pridaní zariadenia bude zariadenie uvedené pod ESPHome. Kliknite na zariadenie a potom kliknite 1 zariadenie.
3. Kliknite PRIDAŤ NA PANEL, potom vyberte a vyhliadka a kliknite PRIDAŤ NA PANEL znova. Zariadenie sa pridá na palubnú dosku.

Teraz môžete ovládať zapnutie/vypnutie a rýchlosť/jas pripojeného AC zariadenia.

Ďalej môžete použiť integráciu kariet húb na pridanie krásne vyzerajúcich kariet pre vaše stmievacie moduly.

Urobte svoj domov inteligentnejším

Na rozdiel od tradičných inteligentných spínačov môžete stmievateľný inteligentný spínač použiť mnohými spôsobmi. V aplikácii Home Assistant môžete napríklad nastaviť automatizáciu na zmenu jasu svetla podľa dennej doby alebo spustenie stmievania pri zapnutí inteligentného televízora alebo systému domáceho kina.

Okrem toho môžete použiť tento okruh stmievača pre domácich majstrov, aby bolo každé tradičné svetlo alebo AC zariadenie inteligentnejšie. Ešte dôležitejšie je, že je lacnejšie a oveľa pohodlnejšie si ho postaviť. Tieto spínače si môžete postaviť na ovládanie 15W alebo 4000W záťaže podľa vašich potrieb. Stačí zmeniť pár komponentov, ako napríklad TRIAC.