Jak postavit svépomocné polovodičové relé pomocí TRIACu

Můžete si koupit mechanické i polovodičové reléové moduly. Polovodičová relé jsou však novější a stojí o něco více než tradiční moduly reléových spínačů, které již možná používáte ve svých inteligentních spínačích nebo projektech domácí automatizace.

V této příručce sestavíme polovodičové relé z několika snadno dostupných komponent. Tato DIY polovodičová relé můžete použít ve výrobním prostředí a ve svých projektech domácí automatizace nebo inteligentních přepínačů.

Polovodičové relé vs mechanické relé: Rychlé srovnání

Na rozdíl od mechanických reléových spínačů nemá polovodičové relé žádné pohyblivé části. Je to podobné jako srovnání mechanického pevného disku a disku SSD, který je mnohem rychlejší a energeticky úspornější.

Podobně polovodičové relé (SSR) pracuje rychleji a nespotřebovává žádnou energii, když se nepoužívá nebo je vypnuté. Funguje nebo se zapne, když spouštěcí napětí poskytuje připojený MCU. A co je nejdůležitější, polovodičové relé zabírá menší půdorys a při spuštění nevydává žádné cvakání.

SSR lze také použít pro indukční spínání zátěže. Musíte však přidat a tlumící obvod k SSR, aby nedošlo k poškození TRIACu (trioda pro střídavý proud). To nemusí být vyžadováno v některých TRIACS, jako je BTA16.

Sestavení polovodičového relé je také levnější než jeho nákup nebo stavba mechanického reléového modulu. Několik jsme jich postavili a několik posledních měsíců je používáme v produkčním prostředí. Fungují spolehlivě plynuleji bez problémů.

Vytvoření AC polovodičového relé pomocí TRIACu

Na základě vašich požadavků si můžete vybrat, zda vytvoříte jednokanálové, dvoukanálové nebo vícekanálové polovodičové relé. Chcete-li sestavit jednokanálové polovodičové relé, budete potřebovat následující součásti:

• 220 ohm ¼ watt rezistor
• 1K ¼ wattový odpor
• BT136 nebo podobný TRIAC
• Optočlen MOC3021
• Šroubová svorka
• Dvoukolíkový zástrčkový berg páskový konektor
• Univerzální PCB
• 6kolíková IC základna (volitelně)
• Chladič (volitelný, ale doporučený pro pohon těžších nákladů)
• LED (volitelné)
• Páječka a pájka

Budete také muset naučit se pájet, pokud jste to nikdy předtím neudělali, pro stavbu tohoto modulu polovodičového relé.

Krok 1: Připájejte součásti na desce plošných spojů

Získejte desku plošných spojů pro všeobecné použití a připojte všechny součásti, jak je znázorněno na následujícím schématu.

Takto by to mělo vypadat po sestavení a připájení požadovaných součástek na desce.

Krok 2: Otestujte polovodičové relé

K otestování polovodičového relé vlastními rukama potřebujete několik vodičů a 3,3V nebo 5V napájecí zdroj. K napájení spouštěcího napětí potřebného pro testování spínače polovodičového relé můžete použít jakoukoli 3,3V baterii nebo MCU, jako je NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno atd.

Testování polovodičového relé a instalace zahrnuje práci s napájecím zdrojem 110V-240V AC. Pokračujte prosím, pouze pokud víte, co děláte. To by mohlo být smrtelné, pokud to nebude provedeno opatrně.

1. Pořiďte si prodlužovací desku a ujistěte se, že není zapojena do zásuvky střídavého proudu nebo k ní připojena.
2. Pořiďte si střídavý spotřebič, jako je ventilátor nebo žárovka.
3. Vezměte dva vodiče a připojte je k vaší AC zátěži, např. ventilátor nebo žárovka.
4. Připojte jeden z vodičů připojených k AC zátěži ke šroubové svorce (T1) polovodičového relé.
5. Vezměte ještě jeden vodič a připojte jeden konec ke šroubovací svorce polovodičového relé (T2) a druhý k zásuvce rozšiřující desky. Mělo by to vypadat jako na následujícím schématu. Ujistěte se, že připojení jsou bezpečná, aby nedošlo ke zkratu.
6. Nyní připojte dva terminály 3,3V baterie nebo 3,3V a GND terminály MCU ke vstupním kolíkům polovodičového relé, jak je znázorněno na obrázku. Pokud používáte MCU, použijte vodiče DuPont. Ujistěte se také, že polarita je správná, jak je znázorněno na obrázku.
7. Zapojte rozšiřující desku do síťového vypínače a zapněte jej.
8. Zátěž by se měla zapnout. Pokud odpojíte napájení 3,3 V ze vstupních svorek polovodičového relé, zátěž by se měla vypnout.

Funkční polovodičové relé

Když je do polovodičového relé přivedeno spouštěcí napětí 3,3V, vnitřní LED nebo IR LED v optočlenu se rozsvítí a začne vysílat světlo do optického senzoru připojeného ke kolíku 4 a kolíku 6.

Výsledkem je, že odpor mezi kolíky 4 a 6 klesne, což spustí TRIAC a zapne připojenou AC zátěž. Optočlen pomáhá oddělit vysokonapěťové a nízkonapěťové obvody, čímž udržuje Arduino nebo MCU v bezpečí před jakýmkoli rušením nebo poškozením.

Krok 3: Spárujte polovodičové relé s Arduino nebo ESP8266

Nyní můžete připojit polovodičové relé k Arduinu nebo jinému MCU. Místo tří propojovacích vodičů pro mechanické relé potřebujete pouze dva pro SSR: jeden pro vstupní signál (3,3 V) a druhý pro zem (GND).

Na základě zatížení si můžete vybrat TRIAC s vyšší nosností, jako je BTA16, s chladičem pro stavbu polovodičových relé pro velké zatížení (2000 W nebo více). Nezapomeňte použít odlehčovací obvod, pokud se chystáte použít SSR pro indukční spínání zátěže, například pro motor nebo čerpadlo.

Použijte DIY Solid-State relé k sestavení inteligentních přepínačů

Tyto polovodičové reléové moduly můžete použít ve svých projektech chytré domácnosti. Pomocí elektronického skicovacího nástroje Fritzing můžete navrhovat moduly inteligentních spínačů napájené ESP12 s integrovaným polovodičovým relé. Jakmile je navržena, můžete si nechat vytisknout desku plošných spojů od poskytovatele prototypových/výrobních služeb plošných spojů nebo jen nadále používat plošné spoje pro všeobecné použití.

Toto relé můžete použít k vytvořit inteligentní spínač světla se snímáním pohybu nebo Wi-Fi přepínače a nainstalujte je do svého domova nebo kanceláře. Inteligentní zařízení vám kromě pohodlného používání mohou do značné míry pomoci snížit plýtvání energií. Dále můžete také nastavit server Home Assistant na Raspberry Pi přidat automatizaci.

Nahraďte mechanická relé polovodičovými relé

Nyní, když jste se naučili stavět polovodičová relé, můžete svá mechanická relé nahradit SSR pro účinné spínání a vyhnout se cvakání. S menším půdorysem ve srovnání s mechanickými relé můžete navrhovat a stavět prototypy nebo chytré spínače v mnohem menších 3D tištěných pouzdrech pro váš projekt chytré domácnosti.

Jak přidat Wi-Fi ovládání do vaší klimatizace a udělat ji chytrou

Přečtěte si další