Hur man bygger ett DIY Solid State-relä med en TRIAC

Du kan köpa både mekaniska och solid-state relämoduler. Fast-state reläer är dock nyare och kostar lite mer än de traditionella reläswitchmodulerna som du kanske redan använder i dina DIY smarta switchar eller hemautomationsprojekt.

I den här guiden kommer vi att bygga ett halvledarrelä från bara några få lätt tillgängliga komponenter. Du kan använda dessa gör-det-själv-solid-state-reläer i en produktionsmiljö och i ditt hemautomation eller smarta switch-projekt.

Solid-State Relay vs Mechanical Relay: En snabb jämförelse

Till skillnad från mekaniska reläbrytare har ett halvledarrelä inga rörliga delar. Det är som att jämföra en mekanisk hårddisk och en solid state-enhet, som är mycket snabbare och strömsnålare.

På samma sätt fungerar ett solid-state relä (SSR) snabbare och förbrukar ingen ström när det inte används eller är avstängt. Den fungerar eller slås på när triggerspänningen tillhandahålls av den anslutna MCU: n. Viktigast av allt är att ett solid state-relä upptar ett mindre fotavtryck och avger inget klickljud när det utlöses.

En SSR kan också användas för induktiv lastomkoppling. Du måste dock lägga till en snubberkrets till SSR för att förhindra skada på TRIAC (triod för växelström). Detta kanske inte krävs i vissa TRIACS, såsom BTA16.

Att bygga ett solid state-relä är också billigare än att köpa ett eller bygga en mekanisk relämodul. Vi har byggt några och har använt dem i en produktionsmiljö under de senaste månaderna. De fungerar tillförlitligt smidigare utan några problem hittills.

Bygga ett AC Solid State-relä med en TRIAC

Du kan välja att bygga ett enkanals-, dubbelkanals- eller flerkanalssolid-state relä baserat på dina krav. För att bygga ett enkanaligt halvledarrelä behöver du följande komponenter:

• 220 ohm ¼ watt motstånd
• 1K ¼ watt motstånd
• BT136 eller liknande TRIAC
• MOC3021 optokopplare
• Skruvterminal
• Tvåpolig bergstrip hankontakt
• PCB för allmänt bruk
• 6-stifts IC-bas (tillval)
• Kylfläns (tillval men rekommenderas för körning av tyngre laster)
• LED (tillval)
• Lödkolv och lod

Du kommer också att behöva lär dig att löda, om du aldrig har gjort det förut, för att bygga denna DIY solid-state relämodul.

Steg 1: Löd komponenterna på PCB: n

Skaffa det allmänna PCB-kortet och anslut alla komponenter som visas i följande diagram.

Det ska se ut så här efter montering och lödning av nödvändiga komponenter på kortet.

Steg 2: Testa Solid State-reläet

För att testa DIY solid state-reläet behöver du några ledningar och en 3,3V eller 5V strömförsörjning. Du kan använda vilket 3,3V-batteri eller en MCU som helst, såsom en NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, etc., för att leverera triggerspänningen som krävs för att testa halvledarreläomkopplaren.

Att testa solid-state-reläet och installationen innebär att man hanterar en 110V-240V AC-strömförsörjning. Fortsätt bara om du vet vad du gör. Detta kan vara dödligt om det inte görs försiktigt.

1. Skaffa ett förlängningskort och se till att det inte är anslutet till eller anslutet till ett AC-uttag.
2. Skaffa en AC-apparat, till exempel en fläkt eller glödlampa.
3. Ta två ledningar och anslut dem till din AC-belastning, t.ex. en fläkt eller glödlampa.
4. Anslut en av ledningarna som är anslutna till AC-belastningen till halvledarreläets skruvterminal (T1).
5. Ta en tråd till och anslut den ena änden till solid-state reläskruvterminalen (T2) och den andra till förlängningskortets uttag. Det ska se ut som följande diagram. Se till att anslutningarna är säkra för att undvika kortslutning.
6. Anslut nu de två terminalerna på 3,3V-batteriet eller MCU: s 3,3V- och GND-terminaler till ingångsstiften på halvledarreläet som visas i diagrammet. Om du använder en MCU, använd DuPont-kablar. Se också till att polariteten är korrekt, som visas i diagrammet.
7. Anslut förlängningskortet till AC-strömbrytaren och slå på den.
8. Lasten ska slås på. Om du kopplar bort 3,3V-matningen från halvledarreläets ingångar, bör belastningen stängas av.

Solid State-reläet fungerar

När en 3,3Vor triggerspänning tillförs halvledarreläet, tänds den interna lysdioden eller IR-lysdioden i optokopplaren och börjar sända ut ljus till den optiska sensorn som är ansluten till stift 4 och stift 6.

Som ett resultat blir motståndet mellan stift 4 och stift 6 lågt, vilket triggar TRIAC och kopplar på den anslutna AC-lasten. Optokopplaren hjälper till att separera högspännings- och lågspänningskretsarna, vilket håller Arduino eller MCU säker från alla störningar eller skador.

Steg 3: Para ihop Solid State-reläet med Arduino eller ESP8266

Du kan nu ansluta solid-state-reläet till en Arduino eller annan MCU. Istället för tre bygelledningar för ett mekaniskt relä behöver du bara två för SSR: en: en för insignalen (3,3V) och en annan för jord (GND).

Baserat på belastningen kan du välja högre lastbärande TRIAC, såsom BTA16, med kylfläns för att bygga solid-state reläer för tunga belastningar (2000W eller mer). Kom ihåg att använda en snubberkrets om du ska använda SSR för induktiv belastningsomkoppling, till exempel för en motor eller pump.

Använd DIY Solid State-reläer för att bygga smarta switchar

Du kan använda dessa solid-state relämoduler i dina smarta hemprojekt. Du kan designa ESP12-drivna smarta switch-moduler med det integrerade solid-state-reläet med hjälp av elektronikskissverktyget Fritzing. När det väl är designat kan du få kretskortet utskrivet från en leverantör av prototyp-/tillverkningstjänster för mönsterkort eller bara fortsätta använda kretskort för allmänna ändamål.

Du kan använda detta relä för att bygg en smart rörelseavkännande ljusströmbrytare eller Wi-Fi-switchar och installera dem i ditt hem eller på kontoret. Smarta enheter kan hjälpa dig att minska energisvinnet i betydande utsträckning förutom att de är bekväma att använda. Vidare kan du också konfigurera en Home Assistant-server på Raspberry Pi för att lägga till automatisering.

Byt ut mekaniska reläer med halvledarreläer

Nu när du har lärt dig att bygga solid-state reläer kan du byta ut dina mekaniska reläer med en SSR för effektiv omkoppling och undvika klickljud. Med ett mindre fotavtryck jämfört med mekaniska reläer kan du designa och bygga prototyper eller smarta switchar i mycket mindre 3D-utskrivna fodral för ditt smarta hemprojekt.

Hur man lägger till Wi-Fi-kontroll till din luftkonditionering och gör den smart

Läs Nästa