Chytré spínače a zástrčky založené na Wi-Fi, které si můžete koupit, obsahují mechanické relé, které se aktivuje, když mikrokontrolér přijme binární vstup, například 0 nebo 1, obvykle odeslaný prostřednictvím aplikace. Tato zařízení umožňují pouze ovládat stav zapnutí/vypnutí zařízení, jako je ventilátor, motor nebo světlo. Pokud chcete také ovládat rychlost nebo jas připojeného síťového spotřebiče nebo zátěže, budete potřebovat polovodičový reléový spínač na bázi TRIAC.

V tomto návodu pro kutily postavíme stmívací modul s detektorem průchodu nulou od začátku a použijeme jej k ovládání stavu zapnutí/vypnutí, rychlosti a jasu připojené AC zátěže.

Co je detektor nulového křížení?

Detektor průchodu nulou (ZCD) je napěťový komparátor nebo obvod detektoru operačního zesilovače používaný k detekci napětí změna z kladné na zápornou úroveň sinusového signálu střídavého proudu, když prochází nulou voltů. Stručně řečeno, obvod se používá k detekci průchodu nulou vstupního střídavého signálu.

ZCD se používá pro stavbu elektronických obvodů pro spínání, frekvenční čítače, fázové měřiče atd. K řízení fáze střídavého napětí lze také použít obvod detektoru nulového křížení a polovodičové relé na bázi TRIAC s deskami Wi-Fi Arduino nebo ESP8266.

Ve většině zemí se používá frekvence střídavého proudu 50 Hz (50 cyklů/s) s napájením 220-240V. Několik zemí, jako jsou Spojené státy americké, však používá elektřinu ze sítě 120 V 60 Hz (60 cyklů/s). S každým cyklem se vlna dostane na nulu, v tomto okamžiku ji mikrokontrolér detekuje a poté sepne nebo spustí polovodičové relé (TRIAC) podle požadavku.

Na rozdíl od mechanického relé je polovodičové relé na bázi TRIAC rychle spínané výkonové elektronické zařízení, a proto je nejvhodnější pro vytvoření obvodu stmívače.

Věci, které budete potřebovat

Shromážděte následující součásti a vytvořte si vlastní stmívací modul AC s izolovaným detektorem průchodu nulou.

  • NodeMCU nebo D1 Mini
  • BT136 4A nebo BT139 16A TRIAC (podle vašeho zatížení)
  • Optočlen MOC3021
  • Optočlen MCT2E nebo 4N35
  • Můstkový usměrňovač DB107
  • 220Ω ¼ W rezistor
  • 2 x 10kΩ ¼ W rezistory
  • 2 x 100 kΩ ¼ W rezistory
  • 2 x 2kolíkové šroubové svorky
  • Mužský berg pásek (volitelné)
  • Univerzální PCB
  • Páječka a pájka
  • Propojovací vodiče (volitelně, vodiče můžete připájet přímo na PCB)

Tyto komponenty jsou pro jednokanálový modul stmívače pro vlastní potřebu. Chcete-li ovládat více zátěží, můžete postavit další polovodičová relé vlastními rukama a rozhraní s mikrokontrolérem.

Připojte komponenty

Podle následujícího schématu zapojení zapojte a propojte všechny součásti na desce plošných spojů pro všeobecné použití pro vytvoření detektoru průchodu nulou. K zajištění všech spojů použijte páječku a pájku, jak je znázorněno na obrázku níže. Pokud jste ještě nikdy nepájeli, Naučte se pájet pomocí jednoduchých projektů než toto začnete.

Podle následujícího schématu sestavte polovodičový reléový modul, ke kterému bude připojena zátěž.

Tyto obvody vám ukazují jednokanálový modul stmívače. Zvětšením polovodičových relé můžete přidat a ovládat více spotřebičů nebo AC zátěží. Celkově by konečné výsledky měly vypadat podobně jako následující. Je to 3kanálový stmívací modul s detektorem průchodu nulou.

Zkompilujte firmware AC Dimmeru

Pro kompilaci firmwaru pro modul pro bezdrátové ovládání budete potřebovat a Nastavení Home Assistant na Raspberry Pi (nebo Docker) s doplňkem ESPHome. Jakmile budete mít Home Assistant a ESPHome nastaveny, zkompilujte firmware podle následujících kroků:

  1. V Home Assistant přejděte na ESPHome a klikněte +Nové zařízení > Pokračovat.
  2. Zadejte název zařízení stmívače. Pojmenovali jsme naše symfonický chladič protože jej budeme používat k ovládání ventilátoru chladiče a rychlosti čerpadla. Klikněte další.
  3. Vybrat ESP8266 nebo Vyberte konkrétní desku > D1 Mini a klikněte další > Přeskočit.
  4. Najděte nově vytvořené stmívací zařízení a klikněte Upravit.
  5. V okně editoru YAML zadejte své přihlašovací údaje k Wi-Fi: 
wifi:
 ssid: "Vaše WIFiSSID"
 Heslo: "WIFI-Heslo"

Poté vložte následující kód těsně pod captive portál:

výstup:
 - platforma: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 číslo: D2
 min_power: 70 %
světlo:
 - platforma: monochromatická
 výstup: symphony_cooler
 název: Symphony Cooler

Změň id: a název: v kódu podle zařízení, které budete ovládat. Jak již bylo zmíněno dříve, můžete také přidat více polovodičových relé pro ovládání jasu nebo rychlosti AC zátěže. Kód by měl vypadat takto:

Modul, který jsme vyrobili, ovládá dva motory, pro čerpadlo chladiče a ventilátor chladiče, proto jsme je pojmenovali podle toho. Jakmile je kód připraven, klikněte Uložit > Nainstalujte> Připojte se k tomuto počítači a poté počkejte na dokončení kompilace firmwaru. Po zkompilování klikněte Stáhnout projekt ke stažení zkompilovaného firmwaru.

Aktualizujte firmware AC Dimmeru

Pro flashování firmwaru si stáhněte a spusťte nástroj ESPHome Flasher. Poté postupujte takto:

  1. Připojte NodeMCU nebo D1 Mini k počítači PC nebo Mac pomocí kabelu micro USB.
  2. Klikněte Procházet vyberte soubor firmwaru (.bin).
  3. Vybrat COM port, ke kterému je připojen mikrokontrolér, a klikněte Blesk ESP.
  4. Po flashování firmwaru se zařízení restartuje a připojí k síti WI-Fi a zobrazí se jako online na řídicím panelu ESPHome.

Přidejte ovládací prvky na řídicí panel Home Assistant

V Home Assistant (HA) přejděte na Nastavení > Zařízení a integrace a podle těchto kroků přidejte ovládací prvky na řídicí panel HA pro ovládání zařízení AC.

  1. Pod Integrace, najděte nalezená zařízení a klikněte KONFIGUROVAT > PŘEDLOŽIT.
  2. Po přidání zařízení bude zařízení uvedeno pod ESPHome. Klikněte na zařízení a poté klikněte 1 zařízení.
  3. Klikněte PŘIDAT NA PANEL, poté vyberte a Pohled a klikněte PŘIDAT NA PANEL znovu. Zařízení bude přidáno na palubní desku.

Nyní můžete ovládat zapnutí/vypnutí a rychlost/jas připojeného AC zařízení.

Dále můžete využít integraci houbových karet pro přidání krásně vypadajících karet pro vaše stmívací moduly.

Udělejte svůj domov chytřejší

Na rozdíl od tradičních chytrých vypínačů můžete stmívatelný chytrý vypínač využít mnoha způsoby. V Home Assistant můžete například nastavit automatizaci pro změnu jasu světla podle denní doby nebo spuštění stmívání při zapnutí chytré televize nebo systému domácího kina.

Kromě toho můžete použít tento obvod stmívače pro vlastní potřebu, aby bylo jakékoli tradiční osvětlení nebo zařízení střídavého proudu chytřejší. Ještě důležitější je, že je levnější a mnohem pohodlnější si jej postavit. Tyto spínače si můžete sestavit pro ovládání zátěže 15W nebo 4000W podle vašich potřeb. Vše, co musíte udělat, je změnit pár komponentů, jako je TRIAC.