De Wi-Fi-baserade smarta switcharna och pluggarna du kan köpa innehåller ett mekaniskt relä som aktiveras när mikrokontrollern tar emot en binär ingång, som 0 eller 1, vanligtvis skickad via en app. Dessa enheter låter dig bara styra på/av-status för enheter, såsom en fläkt, motor eller lampa. Om du också vill styra hastigheten eller ljusstyrkan för den anslutna AC-nätapparaten eller belastningen, behöver du en TRIAC-baserad halvledarreläbrytare.
I denna gör-det-själv-guide kommer vi att bygga en dimmermodul med en nollgenomgångsdetektor från grunden och använda den för att styra på/av-status, hastighet och ljusstyrka för den anslutna AC-belastningen.
Vad är en nollgenomgångsdetektor?
En nollgenomgångsdetektor (ZCD) är en spänningskomparator eller en op-amp-detektorkrets som används för att detektera spänningen ändras från den positiva till den negativa nivån för sinusvågssignalen för växelström när den korsar noll volt. I ett nötskal används kretsen för att detektera nollgenomgången av den ingående AC-signalen.
ZCD används för att bygga elektroniska kretsar för switchning, frekvensräknare, fasmätare etc. Man kan också använda en nollkorsdetektorkrets och ett TRIAC-baserat halvledarrelä med Arduino- eller ESP8266-baserade Wi-Fi-kort för att styra växelspänningens fas.
I de flesta länder används AC-frekvensen 50Hz (50 cykler/sekund) med 220-240V matning. En handfull länder, som USA, använder dock 120V 60Hz (60 cykler/sekund) elnät. Med varje cykel kommer vågen till noll, vid vilken tidpunkt mikrokontrollern upptäcker den och sedan växlar eller utlöser solid-state-reläet (TRIAC) enligt kravet.
Till skillnad från ett mekaniskt relä är ett TRIAC-baserat halvledarrelä en snabbväxling av kraftelektronik och därmed bäst lämpad för att göra en dimmerkrets.
Saker du behöver
Samla följande komponenter för att bygga en DIY AC-dimmermodul med en isolerad nollgenomgångsdetektor.
- NodeMCU eller D1 Mini
- BT136 4A eller BT139 16A TRIAC (baserat på din belastning)
- MOC3021 optokopplare
- MCT2E eller 4N35 optokopplare
- DB107 brygglikriktare
- 220Ω ¼ W motstånd
- 2 x 10kΩ ¼ W motstånd
- 2 x 100kΩ ¼ W motstånd
- 2 x 2-poliga skruvterminaler
- Manlig bergremsa (valfritt)
- PCB för allmänt bruk
- Lödkolv och lod
- Bygeltrådar (valfritt, du kan löda ledningar direkt till PCB)
Dessa komponenter är för en enkanalig DIY-dimmermodul. För att kontrollera fler belastningar kan du bygga fler gör-det-själv-solid-state-reläer och gränssnitt med mikrokontrollern.
Anslut komponenterna
Se följande kretsschema för att ansluta och sammankoppla alla komponenter på ett kretskort för allmänna ändamål för att bygga en nollgenomgångsdetektor. Använd en lödkolv och lod för att säkra alla anslutningar, som visas i diagrammet nedan. Om du aldrig har lödt förut, lär dig att löda med enkla projekt innan du börjar med detta.
Se följande diagram för att bygga en halvledarrelämodul där lasten ska anslutas.
Dessa kretsar visar dig en enkanalig dimmermodul. Genom att öka halvledarreläerna kan du lägga till och kontrollera fler apparater eller AC-belastningar. Sammantaget bör slutresultaten se ut som följande. Det är en 3-kanals dimmermodul med en nollgenomgångsdetektor.
Kompilera AC Dimmer Firmware
För att kompilera firmware för modulen för trådlös styrning behöver du en Home Assistant-inställning på en Raspberry Pi (eller Docker) med ESPHome-tillägget. När du har konfigurerat Home Assistant och ESPHome, följ dessa steg för att kompilera firmware:
- I Home Assistant, gå till ESPHome och klicka +Ny enhet > Fortsätta.
- Skriv namnet på dimmerenheten. Vi döpte vår symfonikylare eftersom vi kommer att använda den för att styra kylarens fläkt och pumphastighet. Klick Nästa.
- Välj ESP8266 eller Välj en specifik bräda > D1 Mini och klicka Nästa > Hoppa.
- Hitta den nyskapade dimmerenheten och klicka Redigera.
- I YAML-redigeringsfönstret anger du dina Wi-Fi-uppgifter:
wifi:
ssid: "Ditt WIFISSID"
Lösenord: "WiFi-lösenord"Klistra sedan in följande kod precis under infångad portal:
produktion:
- plattform: ac_dimmer
id: symphony_cooler
gate_pin: D0
zero_cross_pin:
nummer: D2
min_power: 70 %
ljus:
- plattform: monokromatisk
utgång: symphony_cooler
namn: Symphony CoolerÄndra id: och namn: i koden enligt den enhet du kommer att styra. Som nämnts tidigare kan du också lägga till fler solid-state reläer för att kontrollera AC-belastningens ljusstyrka eller hastighet. Koden ska se ut så här:
Modulen vi gjorde styr två motorer, för kylpumpen och kylfläkten, så vi döpte dem därefter. Klicka på när koden är klar Spara > Installera> Anslut till den här datorn och vänta sedan tills den fasta programvaran är färdig med kompileringen. När du har sammanställt klickar du Ladda ner projekt för att ladda ner den kompilerade firmware.
Flasha AC Dimmer Firmware
För att flasha den fasta programvaran, ladda ner och starta ESPHome Flasher-verktyget. Följ sedan dessa steg:
- Anslut NodeMCU eller D1 Mini till din PC eller Mac med en mikro-USB-kabel.
- Klick Bläddra för att välja firmwarefilen (.bin).
- Välj COM port där mikrokontrollern är ansluten och klicka Flash ESP.
- Efter att den fasta programvaran har blinkat startar enheten om och ansluter till WI-Fi-nätverket och visas som uppkopplad i ESPHome-instrumentpanelen.
Lägg till kontroller på Home Assistant Dashboard
I Home Assistant (HA), gå till Inställningar > Enheter och integrationer och följ dessa steg för att lägga till kontroller till HA-instrumentpanelen för att styra AC-enheterna.
- Under Integrationer, hitta de upptäckta enheterna och klicka KONFIGURERA > SKICKA IN.
- När du har lagt till enheten kommer enheten att listas under ESPHome. Klicka på enheten och klicka sedan 1 enhet.
- Klick LÄGG TILL I Dashboard, välj sedan a Se och klicka LÄGG TILL I Dashboard om igen. Enheten kommer att läggas till på instrumentpanelen.
Du kan nu styra på/av och hastighet/ljusstyrka för den anslutna AC-enheten.
Du kan även använda svampkortsintegrering för att lägga till vackra kort för dina dimmermoduler.
Gör ditt hem smartare
Till skillnad från traditionella smarta switchar kan du använda en dimbar smart switch på många sätt. Du kan till exempel ställa in automatisering i Home Assistant för att ändra ljusstyrkan baserat på tiden på dygnet eller börja dimma när du slår på din smarta TV eller hemmabiosystem.
Dessutom kan du använda denna DIY-dimmerkrets för att göra alla traditionella ljus- eller AC-enheter smartare. Ännu viktigare är att det är billigare och mycket bekvämare att bygga en. Du kan bygga dessa switchar för att styra en 15W eller 4000W belastning baserat på dina behov. Allt du behöver göra är att ändra några komponenter, såsom TRIAC.