Hvordan bygge et DIY Solid State-relé ved hjelp av en TRIAC

Du kan kjøpe både mekaniske og solid-state relémoduler. Solid-state reléer er imidlertid nyere og koster litt mer enn de tradisjonelle relébrytermodulene som du kanskje allerede bruker i dine DIY smarte brytere eller hjemmeautomasjonsprosjekter.

I denne veiledningen vil vi bygge et solid-state relé fra bare noen få lett tilgjengelige komponenter. Du kan bruke disse DIY solid-state reléene i et produksjonsmiljø og i hjemmeautomatiserings- eller smartbryterprosjektene dine.

Solid-State Relay vs Mechanical Relay: En rask sammenligning

I motsetning til mekaniske relébrytere, har et solid state-relé ingen bevegelige deler. Det ligner på å sammenligne en mekanisk harddisk og en solid-state-stasjon, som er mye raskere og strømeffektiv.

Tilsvarende fungerer et solid-state relé (SSR) raskere og bruker ikke strøm når det ikke er i bruk eller slått av. Den fungerer eller slås på når triggerspenningen leveres av den tilkoblede MCU. Det viktigste er at et solid-state-relé har et mindre fotavtrykk og lager ingen klikkelyd når det utløses.

En SSR kan også brukes til induktiv lastswitching. Du må imidlertid legge til en snubberkrets til SSR for å forhindre skade på TRIAC (triode for vekselstrøm). Dette er kanskje ikke nødvendig i enkelte TRIACS, for eksempel BTA16.

Dessuten er det billigere å bygge et solid-state relé enn å kjøpe et eller bygge en mekanisk relémodul. Vi har bygget noen få og har brukt dem i et produksjonsmiljø de siste månedene. De fungerer pålitelig jevnere uten problemer til dags dato.

Bygge et AC Solid State-relé ved hjelp av en TRIAC

Du kan velge å bygge et enkeltkanals, tokanals eller flerkanals solid state-relé basert på dine behov. For å bygge et enkeltkanals solid-state relé, trenger du følgende komponenter:

• 220 ohm ¼ watt motstand
• 1K ¼ watt motstand
• BT136 eller lignende TRIAC
• MOC3021 optokobler
• Skrueterminal
• To-pins hann-berg strip-kontakt
• PCB for generell bruk
• 6-pinners IC-base (valgfritt)
• Varmeavleder (valgfritt, men anbefalt for kjøring med tyngre last)
• LED (valgfritt)
• Loddebolt og loddetinn

Du må også lære å lodde, hvis du aldri har gjort det før, for å bygge denne DIY solid-state relémodulen.

Trinn 1: Lodd komponentene på PCB

Få det generelle PCB-kortet og koble til alle komponentene som vist i følgende diagram.

Det skal se slik ut etter montering og lodding av nødvendige komponenter på brettet.

Trinn 2: Test Solid State-reléet

For å teste DIY solid-state-reléet trenger du noen få ledninger og en 3,3V eller 5V strømforsyning. Du kan bruke et hvilket som helst 3,3V-batteri eller en MCU, for eksempel en NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, etc., for å levere triggerspenningen som kreves for å teste solid-state relébryteren.

Testing av solid-state-reléet og installasjonen innebærer å håndtere en 110V-240V AC-strømforsyning. Fortsett bare hvis du vet hva du gjør. Dette kan være dødelig hvis det ikke gjøres forsiktig.

1. Skaff deg et utvidelseskort og sørg for at det ikke er koblet til eller koblet til en stikkontakt.
2. Skaff deg et AC-apparat, for eksempel en vifte eller pære.
3. Ta to ledninger og koble dem til AC-belastningen din, f.eks. en vifte eller pære.
4. Koble en av ledningene som er koblet til AC-belastningen til solid-state-reléets skrueterminal (T1).
5. Ta en ledning til, og koble den ene enden til solid-state reléskrueterminalen (T2) og den andre til forlengelseskortets kontakt. Det skal se ut som følgende diagram. Sørg for at koblingene er sikre for å unngå kortslutning.
6. Koble nå de to terminalene på 3,3V-batteriet eller MCUs 3,3V- og GND-terminaler til inngangspinnene til solid-state-reléet som vist i diagrammet. Hvis du bruker en MCU, bruk DuPont-ledninger. Sørg også for at polariteten er riktig, som vist i diagrammet.
7. Koble utvidelseskortet til AC-bryteren og slå det på.
8. Lasten skal slås på. Hvis du kobler fra 3,3V-forsyningen fra inngangsklemmene til solid-state-reléet, bør belastningen slås av.

Solid-state relé fungerer

Når en 3,3Vor triggerspenning tilføres solid-state-reléet, slås den interne LED- eller IR-LED-en i optokobleren på og begynner å sende ut lys til den optiske sensoren koblet til pinne 4 og pinne 6.

Som et resultat blir motstanden mellom pinne 4 og pinne 6 lav, noe som trigger TRIAC og slår på den tilkoblede AC-lasten. Optokobleren hjelper til med å skille høyspent- og lavspentkretsene, og holder Arduino eller MCU trygg fra enhver forstyrrelse eller skade.

Trinn 3: Par sammen Solid State-reléet med Arduino eller ESP8266

Du kan nå koble solid-state-reléet til en Arduino eller annen MCU. I stedet for tre jumperledninger for et mekanisk relé, trenger du bare to for SSR: en for inngangssignalet (3,3V) og en annen for jord (GND).

Basert på belastningen kan du velge høyere bærende TRIAC-er, slik som BTA16, med kjøleribbe for å bygge solid-state reléer for tung belastning (2000W eller mer). Husk å bruke en snubberkrets hvis du skal bruke SSR til induktiv lastveksling, for eksempel for en motor eller pumpe.

Bruk DIY Solid State-reléer for å bygge smarte brytere

Du kan bruke disse solid-state relémodulene i smarthusprosjektene dine. Du kan designe ESP12-drevne smartbrytermoduler med det integrerte solid-state-reléet ved å bruke det elektroniske skisseverktøyet Fritzing. Når den er designet, kan du få printet PCB fra en PCB-prototyping/-produksjonstjenesteleverandør eller bare fortsette å bruke PCB-er for generelle formål.

Du kan bruke dette reléet til bygge en smart bevegelsesfølende lysbryter eller Wi-Fi-svitsjer og installer dem hjemme eller på kontoret. Smarte enheter kan hjelpe deg med å redusere energisløsing i betydelig grad i tillegg til at de er praktiske å bruke. Videre kan du også sette opp en Home Assistant-server på Raspberry Pi for å legge til automatisering.

Bytt ut mekaniske releer med solid-state releer

Nå som du har lært å bygge solid-state releer, kan du erstatte de mekaniske releene dine med en SSR for effektiv veksling og unngå klikkelyder. Med et mindre fotavtrykk sammenlignet med mekaniske releer, kan du designe og bygge prototyper eller smarte brytere i mye mindre 3D-trykte etuier for ditt smarthusprosjekt.

Slik legger du til Wi-Fi-kontroll til klimaanlegget ditt og gjør det smart

Les Neste