- Komponenter som kreves for å bygge et solid state-relé
- Solid State Relay ved hjelp av TRIAC - kretsdiagram
- Hvordan fungerer en ACS TRIAC (ASCT)?
- Solid State Relay ved bruk av TRIAC - PCB Design
- Bestille PCB fra PCBWay
- Montering av Solid State Relay
- Programmering ESP8266 for å kontrollere solid state-reléet vårt
- Testing av Solid State-reléet vårt
Relé er vanlig i mange koblingskretser der det kreves å kontrollere (slå PÅ eller AV) en vekselstrøm. Men på grunn av den elektromekaniske egenskapen har et mekanisk relé en selvliv, og det kan også bare bytte lastens status og kan ikke utføre andre bryteroperasjoner som dimming eller hastighetskontroll. Bortsett fra dette produserer et elektromekanisk relé også klikkelyder og høyspenningsgnist når store induktive belastninger slås PÅ eller AV. Du kan sjekke ut artikkelen om Working of Relays for å vite mer om releer, konstruksjon og typer.
Det beste alternativet for et elektromekanisk relé er et solid state-relé. Et solid state-relé er en type halvlederbasert relé som kan brukes som erstatning for et elektromekanisk relé for å kontrollere elektriske belastninger. Den har ingen spoler og trenger derfor ikke et magnetfelt for å fungere. Den har heller ingen fjærer eller mekaniske kontakter, derfor er det ingen slitasje og kan fungere med lav strøm. Disse solid-state-reléene, ofte anerkjent som SSR, bruker halvledere som styrer PÅ-AV-funksjonen til lasten, så vel som kan brukes til å kontrollere motorens hastighet så vel som dimmer. Vi har også brukt en solid state-enhet som TRIAC for å kontrollere motorhastigheten og for å kontrollere lysintensiteten til en AC-belastning i tidligere prosjekter.
I dette prosjektet vil vi lage et solid-state-relé ved hjelp av en enkelt komponent, og vi vil kontrollere en vekselstrømsbelastning i 230VAC-drift. Spesifikasjonen som brukes her er begrenset, vi har valgt 2A av belastning som skal betjenes ved hjelp av dette Solid-State-reléet. Målet er å bygge et kompakt PCB for et solid state-relé som kan kobles direkte og kontrolleres med 3.3V GPIO-pinnene på Nodemcu eller ESP8266. For å oppnå at vi har produsert PCB-kortene våre fra PCBWay, og vi vil montere og teste det samme i dette prosjektet. Så la oss komme i gang !!!
Komponenter som kreves for å bygge et solid state-relé
- Et PCB
- ACST210-8BTR
- 330R motstand ¼ Watt
- Terminalblokk (300V 5A)
- 0805 LED med hvilken som helst farge
- 150R motstand
Solid State Relay ved hjelp av TRIAC - kretsdiagram
Hovedkomponenten er ACS Triac eller ACST for kort. Delenummeret til ACST er ACST210-8BTR. Motstanden R1 brukes imidlertid til å koble mikrokontrolleren eller den sekundære kretsen (kontrollkrets) GND til AC-nøytral. Motstandens verdi kan være hva som helst mellom 390R-470R eller kan brukes litt mer enn det også.
For mer informasjon om kretsens arbeid, er det beskrevet i avsnittet nedenfor. Som nevnt tidligere er hovedkomponenten T1, ACST210-8BTR. ACST er en type TRIAC og kalles også triode for vekselstrøm.
Hvordan fungerer en ACS TRIAC (ASCT)?
Før du forstår hvordan en ACST fungerer, er det viktig å forstå hvordan TRIAC fungerer. TRIAC er en tre-terminal elektronisk komponent som leder strøm i begge retninger når den utløses ved hjelp av porten. Dermed kalles det en toveis triode tyristor. TRIAC har tre terminaler der "A1" er Anode 1, "A2" er Anode 2 og "G" er Gate. Noen ganger blir det også referert til som henholdsvis Anode 1 og Anode 2 eller Main Terminal 1 (MT1) og Main Terminal 2 (MT2). Nå må porten til en TRIAC skaffes en liten mengde strøm fra vekselstrømskilden ved bruk av Opto-tyristorer, for eksempel MOC3021.
Men ACST er litt annerledes enn vanlig TRIAC. ACST er en type TRIAC fra STMicroelectronics, men den kan kobles direkte til en mikrokontrollerenhet og kan utløses ved å bruke en liten mengde DC uten å trenge en optokobler. I henhold til databladet krever ACST ingen snubberkrets også for 2A induktiv belastning.
Ovennevnte krets er en illustrasjon av applikasjonskretsen til ACST. Linjen er LIVE-linjen til 230VAC og nøytral ledning er koblet til ACSTs fellesstift. Portmotstanden brukes til å kontrollere utgangsstrømmen. Imidlertid kan denne motstanden også brukes i nøytral linje med bakken eller kan elimineres avhengig av MCU-strømutgangen.
Ovenstående bilde illustrerer pinout av ACST. En interessant ting er at det er forskjell på pinout med standard TRIAC og ACS TRIAC. En standard TRIAC pinout er vist nedenfor for sammenligning, det er en BT136 TRIAC pinout.
Som vi kan se, i stedet for T1 og T2 (terminal 1 og terminal 2), har ACST ut- og fellespinner. Den vanlige pinnen må kobles til bakken på mikrocontrolleren. Dermed fungerer det ikke like toveis som TRIAC. Lasten skal kobles i serie med ACST.
Solid State Relay ved bruk av TRIAC - PCB Design
PCB er designet i 24 mm / 15 mm størrelse. Den tilstrekkelige kjøleribben er gitt over ACST ved bruk av kobberlaget. Imidlertid er den oppdaterte Gerber for denne PCB gitt i lenken nedenfor. Gerber er oppdatert etter testingen fordi det var noen designfeil.
Under testen brukes samme størrelse PCB med den forskjellige kretsen der en bestemmelse av MOC3021 er gitt, men den blir senere fjernet i den oppdaterte Gerber.
Hele PCB-designet, inkludert Gerber-filen og skjematisk, kan lastes ned fra lenken nedenfor.
- Last ned Gerber-fil og PCB-design for Solid State Relay
Bestille PCB fra PCBWay
Nå etter at du er ferdig med designet, kan du fortsette med å bestille PCB:
Trinn 1: Gå inn på https://www.pcbway.com/, registrer deg hvis dette er første gang. Deretter skriver du inn dimensjonene på PCB-en, antall lag og antall PCB du trenger i kategorien PCB-prototype.
Trinn 2: Fortsett ved å klikke på "Sitat nå" -knappen. Du blir ført til en side der du kan angi noen flere parametere som brettetype, lag, materiale for PCB, tykkelse og mer. De fleste av dem er valgt som standard. Hvis du velger noen spesifikke parametere, kan du velge det her inne.
Trinn 3: Det siste trinnet er å laste opp Gerber-filen og fortsette med betalingen. For å sikre at prosessen er jevn, verifiserer PCBWAY om Gerber-filen din er gyldig før du fortsetter med betalingen. På denne måten kan du være sikker på at PCB er fabrikasjonsvennlig og vil nå deg som engasjert.
Montering av Solid State Relay
Etter noen dager mottok vi PCB-en i en pen pakke, og PCB-kvaliteten var god som alltid. Det øverste laget og det nederste laget av brettet er vist nedenfor.
Siden dette var første gang for meg å jobbe med ACST, gikk det ikke som planlagt som jeg fortalte tidligere. Jeg måtte gjøre noen endringer. Den siste kretsen etter endringene er vist nedenfor. Du trenger ikke bekymre deg for endringene fordi de allerede er gjort og oppdatert på Gerber-filen du lastet ned fra seksjonen ovenfor.
Programmering ESP8266 for å kontrollere solid state-reléet vårt
Koden er enkel. To GPIO-pinner er tilgjengelige i ESP8266-01. GPIO 0 er valgt som knappestift og GPIO 2 er valgt som reléstift. Når du trykker på knappen når knappestiften leses, vil reléet endre tilstanden PÅ eller AV eller omvendt. Imidlertid, for problemfri drift, brukes også en forsinkelse. Du kan lære mer om avbryting av bryter i den koblede artikkelen. Siden koden er veldig enkel, vil vi ikke diskutere den her. Den komplette koden finner du nederst på denne siden.
Testing av Solid State-reléet vårt
Kretsen er koblet til ESP8266-01 med en 3,3V strømkilde. Dessuten brukes en 100-watt pære til testformål. Som du kan se på bildet ovenfor, har jeg drevet ESP-modulen vår med en strømforsyningsmodul for brødbrett og brukt to knapper for å slå belastningen på og av.
Når du trykker på knappen, slås lyset på. Senere etter testing loddet jeg både solid state-reléet og ESP826-modulen på et enkelt kort for å oppnå en kompakt løsning som vist nedenfor. Nå for demonstrasjonsformål har vi brukt en trykknapp for å slå på lasten, men i selve applikasjonen vil vi slå den på eksternt ved å skrive programmet vårt deretter.
Den fulle forklaringen og arbeidsvideoen kan sees i lenken nedenfor. Håper du likte prosjektet og lærte noe nyttig, hvis du har spørsmål, kan du legge dem igjen i kommentarfeltet nedenfor eller bruke forumene våre til å starte en diskusjon om dette.