De Wi-Fi-baserte smartbryterne og pluggene du kan kjøpe inneholder et mekanisk relé som aktiveres når mikrokontrolleren mottar en binær inngang, for eksempel 0 eller 1, vanligvis sendt via en app. Disse enhetene lar deg bare kontrollere på/av-statusen til enheter, for eksempel en vifte, motor eller lys. Hvis du også vil kontrollere hastigheten eller lysstyrken til det tilkoblede vekselstrømsapparatet eller belastningen, trenger du en TRIAC-basert solid-state relébryter.

I denne DIY-guiden skal vi bygge en dimmermodul med en nullkryssdetektor fra bunnen av og bruke den til å kontrollere på/av-status, hastighet og lysstyrke til den tilkoblede AC-belastningen.

Hva er en nullkryssingsdetektor?

En nullkryssdetektor (ZCD) er en spenningskomparator eller en op-amp detektorkrets som brukes til å oppdage spenningen endre fra det positive til det negative nivået til vekselstrømsinusbølgesignalet når det krysser null volt. I et nøtteskall brukes kretsen til å detektere nullkryssingen til AC-inngangssignalet.

instagram viewer

ZCD brukes til å bygge elektroniske kretser for svitsjing, frekvensteller, fasemålere, etc. Man kan også bruke en nullkryssdetektorkrets og et TRIAC-basert solid-state relé med Arduino eller ESP8266-baserte Wi-Fi-kort for å kontrollere fasen til AC-spenningen.

I de fleste land brukes 50Hz (50 sykluser/sekund) AC-frekvens med en 220-240V forsyning. En håndfull land, som USA, bruker imidlertid 120V 60Hz (60 sykluser/sekund) strømnett. Med hver syklus kommer bølgen til null, på hvilket tidspunkt mikrokontrolleren oppdager den og deretter bytter eller utløser solid-state-reléet (TRIAC) i henhold til kravet.

I motsetning til et mekanisk relé, er et TRIAC-basert solid-state relé en hurtigsvitsende kraft elektronisk enhet og dermed best egnet for å lage en dimmerkrets.

Ting du trenger

Samle følgende komponenter for å bygge en DIY AC-dimmermodul med en isolert nullkryssdetektor.

  • NodeMCU eller D1 Mini
  • BT136 4A eller BT139 16A TRIAC (basert på belastningen din)
  • MOC3021 optokobler
  • MCT2E eller 4N35 optokobler
  • DB107 bro likeretter
  • 220Ω ¼ W motstand
  • 2 x 10kΩ ¼ W motstander
  • 2 x 100kΩ ¼ W motstander
  • 2 x 2-pins skrueterminaler
  • Mannlig bergstripe (valgfritt)
  • PCB for generell bruk
  • Loddebolt og loddetinn
  • Jumper ledninger (valgfritt, du kan lodde ledninger direkte til PCB)

Disse komponentene er for en enkanals DIY-dimmermodul. For å kontrollere flere belastninger kan du bygge flere DIY solid-state reléer og grensesnitt med mikrokontrolleren.

Koble til komponentene

Se følgende kretsdiagram for å koble til og koble alle komponentene på et kretskort for generell bruk for å bygge en nullkryssdetektor. Bruk en loddebolt og loddetinn for å sikre alle tilkoblinger, som vist i diagrammet nedenfor. Hvis du aldri har loddet før, lære å lodde med enkle prosjekter før du starter dette.

Se følgende diagram for å bygge en solid-state relémodul der lasten skal kobles til.

Disse kretsene viser deg en enkanals dimmermodul. Ved å øke solid-state-reléene kan du legge til og kontrollere flere apparater eller AC-belastninger. Totalt sett skal sluttresultatene se ut som det følgende. Det er en 3-kanals dimmermodul med en nullkryssdetektor.

Kompiler fastvaren for AC Dimmer

For å kompilere fastvaren for modulen for trådløs kontroll, trenger du en Home Assistant-oppsett på en Raspberry Pi (eller Docker) med ESPHome-tillegget. Når du har konfigurert Home Assistant og ESPHome, følg disse trinnene for å kompilere fastvaren:

  1. I Home Assistant, gå til ESPHome og klikk +Ny enhet > Fortsette.
  2. Skriv inn navnet på dimmeren. Vi ga vårt navn symfoni-kjølere siden vi skal bruke den til å kontrollere kjøleviften og pumpehastigheten. Klikk Neste.
  3. Å velge ESP8266 eller Velg et bestemt brett > D1 Mini og klikk Neste > Hopp over.
  4. Finn den nyopprettede dimmerenheten og klikk Redigere.
  5. Skriv inn Wi-Fi-legitimasjonen din i YAML-redigeringsvinduet: 
wifi:
 ssid: "YourWIFiSSID"
 passord: "WiFi-passord"

Deretter limer du inn følgende kode rett under captive portal:

produksjon:
 - plattform: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 nummer: D2
 min_power: 70 %
lys:
 - plattform: monokromatisk
 utgang: symphony_cooler
 navn: Symphony Cooler

Endre id: og Navn: i koden i henhold til enheten du skal kontrollere. Som nevnt tidligere, kan du også legge til flere solid-state reléer for å kontrollere lysstyrken eller hastigheten på AC-lasten. Koden skal se slik ut:

Modulen vi laget styrer to motorer, for kjølerpumpen og kjøleviften, og derfor navnga vi dem deretter. Når koden er klar, klikk Lagre > Installere> Koble til denne datamaskinen og vent til fastvaren er ferdig med kompileringen. Når den er kompilert, klikk Last ned prosjektet for å laste ned den kompilerte fastvaren.

Flash fastvaren for AC Dimmer

For å flashe fastvaren, last ned og start ESPHome Flasher-verktøyet. Følg deretter disse trinnene:

  1. Koble NodeMCU eller D1 Mini til din PC eller Mac med en mikro USB-kabel.
  2. Klikk Bla gjennom for å velge fastvarefilen (.bin).
  3. Velg COM porten der mikrokontrolleren er koblet til og klikk Flash ESP.
  4. Etter å ha blinket fastvaren, vil enheten starte på nytt og koble til WI-Fi-nettverket og vises som på nett i ESPHome-dashbordet.

Legg til kontroller på Home Assistant Dashboard

I Home Assistant (HA), gå til Innstillinger > Enheter og integrasjoner og følg disse trinnene for å legge til kontroller til HA-dashbordet for å kontrollere AC-enhetene.

  1. Under Integrasjoner, finn de oppdagede enhetene og klikk KONFIGURER > SENDE INN.
  2. Etter at du har lagt til enheten, vil enheten bli oppført under ESPHome. Klikk på enheten og klikk deretter 1 enhet.
  3. Klikk LEGG TIL I Dashboard, velg deretter a Utsikt og klikk LEGG TIL I Dashboard en gang til. Enheten vil bli lagt til dashbordet.

Du kan nå kontrollere på/av og hastighet/lysstyrke til den tilkoblede AC-enheten.

Du kan også bruke soppkort-integrasjon for å legge til vakre kort for dimmermodulene dine.

Gjør hjemmet ditt smartere

I motsetning til tradisjonelle smartbrytere kan du bruke en dimmebar smartbryter på mange måter. Du kan for eksempel stille inn automatisering i Home Assistant for å endre lysstyrken basert på klokkeslettet eller begynne å dimme når du slår på smart-TV-en eller hjemmekinosystemet.

I tillegg kan du bruke denne DIY-dimmerkretsen for å gjøre alle tradisjonelle lys- eller AC-enheter smartere. Enda viktigere, det er billigere og mye mer praktisk å bygge en. Du kan bygge disse bryterne for å kontrollere en 15W eller 4000W belastning basert på dine behov. Alt du trenger å gjøre er å endre noen få komponenter, for eksempel TRIAC.