Hoe een doe-het-zelf-solid-state-relais te bouwen met behulp van een TRIAC

U kunt zowel mechanische als solid-state relaismodules kopen. Solid-state relais zijn echter nieuwer en kosten iets meer dan de traditionele relaisschakelaarmodules die u misschien al gebruikt in uw doe-het-zelf slimme schakelaars of domotica-projecten.

In deze handleiding zullen we een solid-state relais bouwen van slechts een paar gemakkelijk verkrijgbare componenten. Deze doe-het-zelf solid-state relais gebruik je in een productieomgeving en in je domotica of smart switch projecten.

Halfgeleiderrelais versus mechanisch relais: een snelle vergelijking

In tegenstelling tot mechanische relaisschakelaars, heeft een solid-state relais geen bewegende delen. Het is vergelijkbaar met het vergelijken van een mechanische harde schijf en een solid-state schijf, die veel sneller en energiezuiniger is.

Evenzo werkt een solid-state relais (SSR) sneller en verbruikt het geen stroom wanneer het niet in gebruik is of is uitgeschakeld. Het werkt of schakelt in wanneer de triggerspanning wordt geleverd door de aangesloten MCU. Het belangrijkste is dat een solid-state relais een kleinere voetafdruk inneemt en geen klikgeluid maakt wanneer het wordt geactiveerd.

Een SSR kan ook worden gebruikt voor inductieve belastingschakeling. U moet echter een toevoegen snubber circuit aan de SSR om schade aan de TRIAC (triode voor wisselstroom) te voorkomen. Dit is mogelijk niet vereist in sommige TRIACS, zoals de BTA16.

Ook is het bouwen van een solid-state relais goedkoper dan het kopen van een of het bouwen van een mechanische relaismodule. We hebben er een paar gebouwd en gebruiken ze de afgelopen maanden in een productieomgeving. Ze werken betrouwbaar soepeler zonder problemen tot nu toe.

Een AC Solid State-relais bouwen met behulp van een TRIAC

U kunt ervoor kiezen om een ​​enkelkanaals, tweekanaals of meerkanaals solid-state relais te bouwen op basis van uw vereisten. Om een ​​eenkanaals solid-state relais te bouwen, hebt u de volgende componenten nodig:

• 220 ohm watt weerstand
• 1K ¼ watt weerstand
• BT136 of soortgelijke TRIAC
• MOC3021 optocoupler
• schroef terminal
• Twee-pins mannelijke berg strip connector
• PCB voor algemeen gebruik
• 6-pins IC-basis (optioneel)
• Koellichaam (optioneel maar aanbevolen voor zwaardere lasten)
• LED (optioneel)
• Soldeerbout en soldeer

Je zult ook moeten leer solderen, als je het nog nooit eerder hebt gedaan, voor het bouwen van deze doe-het-zelf solid-state relaismodule.

Stap 1: Soldeer de componenten op de PCB

Pak de printplaat voor algemeen gebruik en sluit alle componenten aan zoals weergegeven in het volgende diagram.

Het zou er zo uit moeten zien na het monteren en solderen van de benodigde componenten op het bord.

Stap 2: Test het solid-state relais

Om het DIY solid-state relais te testen, heb je een paar draden en een voeding van 3,3 V of 5 V nodig. U kunt elke 3,3V-batterij of een MCU gebruiken, zoals een NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, enz., om de triggerspanning te leveren die nodig is voor het testen van de solid-state relaisschakelaar.

Het testen van het solid-state relais en de installatie omvat het omgaan met een 110V-240V AC-voeding. Ga alleen verder als u weet wat u doet. Dit kan dodelijk zijn als het niet zorgvuldig wordt gedaan.

1. Koop een uitbreidingskaart en zorg ervoor dat deze niet is aangesloten op of is aangesloten op een stopcontact.
2. Koop een AC-apparaat, zoals een ventilator of lamp.
3. Neem twee draden en sluit ze aan op uw AC-belasting, b.v. een ventilator of lamp.
4. Sluit een van de draden die zijn aangesloten op de AC-belasting aan op de schroefklem van het solid-state relais (T1).
5. Neem nog een draad en sluit het ene uiteinde aan op de schroefklem van het solid-state relais (T2) en het andere op de aansluiting van de uitbreidingskaart. Het zou eruit moeten zien als het volgende diagram. Zorg ervoor dat de verbindingen goed vast zitten om kortsluiting te voorkomen.
6. Verbind nu de twee klemmen van de 3.3V-batterij of de 3.3V- en GND-terminals van de MCU met de ingangspinnen van het solid-state relais zoals weergegeven in het diagram. Als u een MCU gebruikt, maak dan gebruik van DuPont-draden. Zorg er ook voor dat de polariteit correct is, zoals weergegeven in het diagram.
7. Steek de uitbreidingskaart in de AC-schakelaar en zet hem aan.
8. De belasting moet inschakelen. Als u de 3,3V-voeding loskoppelt van de ingangsklemmen van het solid-state relais, moet de belasting uitschakelen.

Solid-State Relais Werkend

Wanneer een 3,3Vor-triggerspanning wordt geleverd aan het solid-state relais, gaat de interne LED of IR-LED in de optocoupler aan en begint deze licht uit te zenden naar de optische sensor die is aangesloten op pin 4 en pin 6.

Als gevolg hiervan wordt de weerstand tussen pin 4 en pin 6 laag, waardoor de TRIAC wordt geactiveerd en de aangesloten AC-belasting wordt ingeschakeld. De optocoupler helpt de hoogspannings- en laagspanningscircuits te scheiden, waardoor de Arduino of MCU wordt beschermd tegen interferentie of schade.

Stap 3: Koppel het Solid State Relay met Arduino of ESP8266

U kunt het solid-state relais nu aansluiten op een Arduino of andere MCU. In plaats van drie jumperdraden voor een mechanisch relais, heb je er maar twee nodig voor de SSR: één voor het ingangssignaal (3,3V) en één voor massa (GND).

Op basis van de belasting kunt u TRIAC's met een hogere belasting kiezen, zoals de BTA16, met een koellichaam om solid-state relais te bouwen voor zware belastingen (2000 W of meer). Denk eraan om een ​​snubbercircuit te gebruiken als u de SSR gaat gebruiken voor inductieve belastingschakeling, zoals voor een motor of pomp.

Gebruik zelfgemaakte solid-state relais om slimme schakelaars te bouwen

U kunt deze solid-state relaismodules gebruiken in uw smart home-projecten. U kunt ESP12-aangedreven slimme schakelmodules ontwerpen met het geïntegreerde solid-state relais met behulp van de elektronica-schetstool Fritzing. Eenmaal ontworpen, kunt u de PCB laten afdrukken door een PCB-prototyping- / productieserviceprovider of gewoon algemene PCB's blijven gebruiken.

U kunt dit relais gebruiken om: bouw een slimme bewegingsgevoelige lichtschakelaar of Wi-Fi-switches en installeer ze in uw huis of kantoor. Slimme apparaten kunnen u niet alleen helpen om energieverspilling aanzienlijk te verminderen, ze zijn ook handig in gebruik. Verder mag u ook een Home Assistant-server opzetten op Raspberry Pi automatisering toe te voegen.

Vervang mechanische relais door solid-state relais

Nu je hebt geleerd om solid-state relais te bouwen, kun je je mechanische relais vervangen door een SSR voor efficiënt schakelen en het voorkomen van klikgeluiden. Met een kleinere voetafdruk in vergelijking met mechanische relais, kunt u prototypes of slimme schakelaars ontwerpen en bouwen in veel kleinere 3D-geprinte behuizingen voor uw slimme huisproject.

Hoe u Wi-Fi-bediening aan uw airconditioner kunt toevoegen en slim kunt maken

Lees volgende