- Componente necesare pentru a construi un releu în stare solidă
- Releu de stare solidă utilizând TRIAC - Diagrama circuitului
- Cum funcționează un ACS TRIAC (ASCT)?
- Releu de stare solidă utilizând TRIAC - Design PCB
- Comandarea PCB-ului de la PCBWay
- Asamblarea releului în stare solidă
- Programarea ESP8266 pentru controlul releului nostru în stare solidă
- Testarea releului nostru în stare solidă
Releele sunt frecvente în multe circuite de comutare în care este necesară controlul (pornirea sau oprirea) unei sarcini de curent alternativ. Dar, datorită caracteristicii electromecanice, un releu mecanic are o viață de sine și, de asemenea, poate comuta doar starea sarcinii și nu poate efectua alte operații de comutare, cum ar fi reglarea sau controlul vitezei. În afară de aceasta, un releu electromecanic produce, de asemenea, sunete de clic și scântei de înaltă tensiune atunci când sarcini inductive uriașe sunt pornite sau oprite. Puteți consulta articolul despre Funcționarea releelor pentru a afla mai multe despre relee, construcția acestuia și tipuri.
Cea mai bună alternativă pentru un releu electromecanic este un releu în stare solidă. Un releu în stare solidă este un tip de releu pe bază de semiconductori care poate fi utilizat ca înlocuitor pentru un releu electromecanic pentru controlul sarcinilor electrice. Nu are bobine și, prin urmare, nu are nevoie de un câmp magnetic pentru a funcționa. De asemenea, nu are arcuri sau contacte mecanice, deci nu are uzură și poate funcționa la curent redus. Aceste relee în stare solidă recunoscute adesea ca SSR utilizează semiconductori care controlează funcția ON-OFF a sarcinii, precum și pot fi utilizate pentru a controla viteza motoarelor, precum și a regulatorului. De asemenea, am folosit un dispozitiv în stare solidă precum TRIAC pentru a controla viteza motorului și pentru a controla intensitatea luminii unei sarcini de curent alternativ în proiectele anterioare.
În acest proiect, vom realiza un releu în stare solidă utilizând o singură componentă și vom controla o sarcină de curent alternativ în funcționare de 230VAC. Specificațiile utilizate aici sunt limitate, am ales 2A de încărcare pentru a fi acționate folosind acest releu în stare solidă. Scopul este de a construi un PCB compact pentru un releu de stare solidă care să poată fi direct interfațat și controlat cu pinii GPIO de 3,3V ai Nodemcu sau ESP8266. Pentru a realiza acest lucru, am fabricat plăcile noastre PCB de la PCBWay și vom asambla și testa același lucru în acest proiect. Deci sa începem !!!
Componente necesare pentru a construi un releu în stare solidă
- Un PCB
- ACST210-8BTR
- Rezistor 330R ¼ Watt
- Bloc terminal (300V 5A)
- 0805 LED cu orice culoare
- Rezistor 150R
Releu de stare solidă utilizând TRIAC - Diagrama circuitului
Componenta principală este ACS Triac sau ACST pe scurt. Numărul de piesă al ACST este ACST210-8BTR. Cu toate acestea, rezistorul R1 este utilizat pentru a conecta microcontrolerul sau circuitul secundar (circuit de control) GND cu neutrul de curent alternativ. Valoarea rezistorului poate fi cuprinsă între 390R-470R sau poate fi utilizată mai puțin decât și asta.
Pentru mai multe informații despre funcționarea circuitului, este descris în secțiunea de mai jos. După cum sa menționat anterior, componenta principală este T1, ACST210-8BTR. ACST este un tip de TRIAC și se mai numește triodă pentru curent alternativ.
Cum funcționează un ACS TRIAC (ASCT)?
Înainte de a înțelege cum funcționează un ACST, este important să înțelegem cum funcționează TRIAC. TRIAC este o componentă electronică cu trei terminale care conduce curentul în ambele direcții atunci când este declanșat folosind poarta sa. Astfel se numește tiristor triodic bidirecțional. TRIAC are trei terminale în care „A1” este anodul 1, „A2” este anodul 2, iar „G” este poarta. Uneori, este denumit și Anod 1 și Anod 2 sau Terminalul principal 1 (MT1) și respectiv terminalul principal 2 (MT2). Acum, poarta unui TRIAC trebuie să primească o cantitate mică de curent de la sursa de curent alternativ folosind tiristoarele Opto, de exemplu, cum ar fi MOC3021.
Dar, ACST este puțin diferit de TRIAC normal. ACST este un tip de TRIAC de la STMicroelectronics, dar poate fi interfațat direct cu o unitate de microcontroler și poate fi declanșat folosind o cantitate mică de curent continuu fără a avea nevoie de un optocuplator. Conform fișei tehnice, ACST nu necesită niciun circuit de snubber și pentru 2A de sarcină inductivă.
Circuitul de mai sus este o ilustrare a circuitului de aplicație al ACST. Linia este linia LIVE a 230VAC, iar linia neutră este conectată cu pinul comun al ACST. Rezistorul porții este utilizat pentru a controla curentul de ieșire. Cu toate acestea, acest rezistor poate fi utilizat și în linia neutră cu solul sau poate fi eliminat în funcție de ieșirea de curent MCU.
Imaginea de mai sus ilustrează pinout-ul ACST. Un lucru interesant este că există o diferență între pinout cu TRIAC standard și un ACS TRIAC. Un pinout TRIAC standard este prezentat mai jos pentru comparație, este un pinout TRIAC BT136.
După cum putem vedea, în loc de T1 și T2 (Terminalul 1 și Terminalul 2), ACST are pini Out și Common. Pinul comun trebuie conectat cu pinul de masă al microcontrolerului. Astfel, nu acționează la fel de bidirecțional ca TRIAC. Sarcina trebuie conectată în serie cu ACST.
Releu de stare solidă utilizând TRIAC - Design PCB
PCB-ul este proiectat în dimensiuni de 24mm / 15mm. Radiatorul adecvat este furnizat pe ACST utilizând stratul de cupru. Cu toate acestea, Gerber actualizat pentru acest PCB este furnizat în linkul de mai jos. Gerber este actualizat după testare, deoarece au existat unele greșeli de proiectare.
În timpul testului, PCB de aceeași dimensiune cu circuitul diferit este utilizat în cazul în care este furnizat un provizion de MOC3021, dar ulterior este eliminat în Gerber actualizat.
Designul complet al PCB-ului, inclusiv fișierul Gerber și schema, poate fi descărcat de pe linkul de mai jos.
- Descărcați fișierul Gerber și PCB Design pentru releu de stare solidă
Comandarea PCB-ului de la PCBWay
Acum, după finalizarea proiectării, puteți continua cu comanda PCB-ului:
Pasul 1: intrați pe https://www.pcbway.com/, înscrieți-vă dacă este prima dată. Apoi, în fila Prototip PCB, introduceți dimensiunile PCB-ului, numărul de straturi și numărul de PCB de care aveți nevoie.
Pasul 2: Continuați făcând clic pe butonul „Cotați acum”. Veți fi direcționat către o pagină în care să setați câțiva parametri suplimentari, cum ar fi tipul de placă, straturi, material pentru PCB, grosime și multe altele, majoritatea sunt selectate în mod implicit, dacă optați pentru parametri specifici, puteți selecta aici.
Pasul 3: ultimul pas este să încărcați fișierul Gerber și să continuați plata. Pentru a vă asigura că procesul este ușor, PCBWAY verifică dacă fișierul dvs. Gerber este valid înainte de a continua plata. În acest fel, puteți să vă asigurați că PCB-ul dvs. este prietenos cu fabricarea și vă va ajunge la fel de angajat.
Asamblarea releului în stare solidă
După câteva zile, am primit PCB-ul nostru într-un pachet elegant, iar calitatea PCB-ului a fost bună ca întotdeauna. Stratul superior și cel inferior al plăcii sunt prezentate mai jos.
Deoarece a fost prima dată când lucrez cu ACST, lucrurile nu au mers conform planului, așa cum am spus mai devreme. A trebuit să fac câteva schimbări. Circuitul final după efectuarea tuturor modificărilor sunt prezentate mai jos. Nu trebuie să vă faceți griji cu privire la modificări, deoarece acestea sunt deja făcute și actualizate în fișierul Gerber pe care l-ați descărcat din secțiunea de mai sus.
Programarea ESP8266 pentru controlul releului nostru în stare solidă
Codul este simplu. Două pini GPIO sunt disponibile în ESP8266-01. GPIO 0 este selectat ca pin de buton și GPIO 2 este selectat ca pin de releu. Când este citit pinul butonului, dacă butonul este apăsat, releul va schimba starea ON sau OFF sau invers. Cu toate acestea, pentru o funcționare fără probleme, este utilizată și o întârziere a retragerii. Puteți afla mai multe despre debouncing-ul de comutare în articolul legat. Deoarece codul este foarte simplu, nu îl vom discuta aici. Codul complet poate fi găsit în partea de jos a acestei pagini.
Testarea releului nostru în stare solidă
Circuitul este conectat la ESP8266-01 cu o sursă de alimentare de 3,3V. De asemenea, un bec de 100 de wați este utilizat în scopuri de testare. După cum puteți vedea în imaginea de mai sus, am alimentat modulul nostru ESP cu un modul de alimentare cu panou și am folosit două butoane pentru a activa și opri sarcina.
Când butonul este apăsat, Lumina este aprinsă. Mai târziu, după testare, am lipit atât releul în stare solidă, cât și modulul ESP826 pe o singură placă pentru a obține o soluție compactă, așa cum se arată mai jos. Acum, în scop demonstrativ, am folosit un buton pentru a porni încărcarea, dar în aplicația reală, îl vom activa de la distanță, scriind programul nostru în consecință.
Explicația completă și videoclipul de lucru pot fi văzute în linkul de mai jos. Sper că v-a plăcut proiectul și ați învățat ceva util, dacă aveți întrebări, vă rugăm să le lăsați în secțiunea de comentarii de mai jos sau să folosiți forumurile noastre pentru a începe o discuție pe această temă.