De op wifi gebaseerde slimme schakelaars en stekkers die u kunt kopen, bevatten een mechanisch relais dat wordt geactiveerd wanneer de microcontroller een binaire invoer ontvangt, zoals 0 of 1, meestal verzonden via een app. Met deze apparaten kun je alleen de aan/uit-status van apparaten regelen, zoals een ventilator, motor of licht. Als u ook de snelheid of de helderheid van het aangesloten AC-netapparaat of de belasting wilt regelen, heeft u een op TRIAC gebaseerde solid-state relaisschakelaar nodig.

In deze doe-het-zelfgids bouwen we vanaf het begin een dimmermodule met een nuldoorgangsdetector en gebruiken deze om de aan/uit-status, snelheid en helderheid van de aangesloten AC-belasting te regelen.

Wat is een nuldoorgangsdetector?

Een nuldoorgangsdetector (ZCD) is een spanningsvergelijker of een op-amp-detectorcircuit dat wordt gebruikt om de spanning te detecteren verandering van het positieve naar het negatieve niveau van het sinusgolfsignaal van wisselstroom als het nul overschrijdt volt. In een notendop wordt de schakeling gebruikt om de nuldoorgang van het AC-ingangssignaal te detecteren.

instagram viewer

ZCD wordt gebruikt voor het bouwen van elektronische circuits voor schakelen, frequentietellers, fasemeters, enz. Men kan ook een nuldoorgangsdetectorcircuit en een TRIAC-gebaseerd solid-state relais gebruiken met Arduino of ESP8266-gebaseerde wifi-kaarten om de fase van de wisselspanning te regelen.

In de meeste landen wordt de AC-frequentie van 50 Hz (50 cycli/seconde) gebruikt met een voeding van 220-240 V. Een handvol landen, zoals de Verenigde Staten, gebruiken echter 120V 60Hz (60 cycli/seconde) netstroom. Bij elke cyclus komt de golf tot nul, waarna de microcontroller deze detecteert en vervolgens het solid-state relais (TRIAC) schakelt of activeert volgens de vereiste.

In tegenstelling tot een mechanisch relais, is een op TRIAC gebaseerd solid-state relais een snel schakelend elektronisch vermogensapparaat en dus het meest geschikt voor het maken van een dimmerschakeling.

Dingen die je nodig hebt

Verzamel de volgende componenten om een ​​DIY AC-dimmermodule te bouwen met een geïsoleerde nuldoorgangsdetector.

  • NodeMCU of D1 Mini
  • BT136 4A of BT139 16A TRIAC (op basis van uw belasting)
  • MOC3021 optocoupler
  • MCT2E of 4N35 optocoupler
  • DB107 bruggelijkrichter
  • 220Ω ¼ W-weerstand
  • 2 x 10kΩ ¼ W weerstanden
  • 2 x 100kΩ ¼ W weerstanden
  • 2 x 2-pins schroefklemmen
  • Mannelijke bergstrip (optioneel)
  • PCB voor algemeen gebruik
  • Soldeerbout en soldeer
  • Overbruggingsdraden (optioneel, u kunt draden rechtstreeks op PCB solderen)

Deze componenten zijn voor een eenkanaals DIY-dimmermodule. Om meer ladingen te controleren, kunt u: bouw meer doe-het-zelf solid-state relais en interface met de microcontroller.

Sluit de componenten aan

Raadpleeg het volgende schakelschema om alle componenten op een printplaat voor algemeen gebruik aan te sluiten en te koppelen om een ​​nuldoorgangsdetector te bouwen. Gebruik een soldeerbout en soldeer om alle verbindingen vast te zetten, zoals weergegeven in het onderstaande diagram. Als je nog nooit hebt gesoldeerd, leer solderen met eenvoudige projecten voordat u hieraan begint.

Raadpleeg het volgende diagram om een ​​solid-state relaismodule te bouwen waarop de belasting zal worden aangesloten.

Deze schakelingen tonen je een eenkanaals dimmermodule. Door de solid-state relais te vergroten, kunt u meer apparaten of AC-belastingen toevoegen en regelen. Over het algemeen zouden de eindresultaten er als volgt uit moeten zien. Het is een 3-kanaals dimmermodule met een nuldoorgangsdetector.

Compileer de AC Dimmer Firmware

Om de firmware voor de module voor draadloze besturing te compileren, heeft u een Home Assistant instellen op een Raspberry Pi (of Docker) met de ESPHome-add-on. Nadat u Home Assistant en ESPHome hebt ingesteld, volgt u deze stappen om de firmware te compileren:

  1. Ga in Home Assistant naar ESPHome en klik op +Nieuw apparaat > Doorgaan.
  2. Typ de naam van het dimmerapparaat. We hebben de onze genoemd symfonie-koeler omdat we het zullen gebruiken om de ventilator van de koeler en de pompsnelheid te regelen. Klik Volgende.
  3. Selecteer ESP8266 of Kies een specifiek bord > D1 Mini en klik Volgende > Overslaan.
  4. Zoek het nieuw gemaakte dimmerapparaat en klik op Bewerk.
  5. Voer in het YAML-editorvenster uw wifi-inloggegevens in: 
Wifi:
 ssid: "UwWIFiSSID"
 wachtwoord: "Wifi wachtwoord"

Plak vervolgens de volgende code net onder de gevangen portaal:

uitgang:
 - platform: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 nummer: D2
 min_vermogen: 70%
licht:
 - platform: monochroom
 output: symphony_cooler
 naam: Symphony Cooler

Verander de ID kaart: en naam: in de code volgens het apparaat dat u gaat bedienen. Zoals eerder vermeld, kunt u ook meer solid-state relais toevoegen om de helderheid of snelheid van de AC-belasting te regelen. De code zou er als volgt uit moeten zien:

De module die we hebben gemaakt, stuurt twee motoren aan, voor de koelere pomp en de koelere ventilator, en daarom hebben we ze dienovereenkomstig genoemd. Zodra de code gereed is, klikt u op Opslaan > Installeren> Sluit aan op deze computer en wacht tot de firmware klaar is met compileren. Eenmaal gecompileerd, klik op Project downloaden om de gecompileerde firmware te downloaden.

Flits de AC-dimmerfirmware

Om de firmware te flashen, download en start u de ESPHome Flasher-tool. Volg dan deze stappen:

  1. Sluit de NodeMCU of D1 Mini aan op uw pc of Mac met behulp van een micro-USB-kabel.
  2. Klik Bladeren om het firmwarebestand (.bin) te selecteren.
  3. Selecteer de COM poort waar de microcontroller is aangesloten en klik op Flash-ESP.
  4. Nadat de firmware is geflitst, wordt het apparaat opnieuw opgestart en maakt het verbinding met het wifi-netwerk en wordt weergegeven als: online in het ESPHome-dashboard.

Voeg bedieningselementen toe aan het Home Assistant-dashboard

Ga in Home Assistant (HA) naar Instellingen > Apparaten en integraties en volg deze stappen om bedieningselementen toe te voegen aan het HA-dashboard voor het bedienen van de AC-apparaten.

  1. Onder Integraties, zoek de gevonden apparaten en klik op CONFIGUREREN > INDIENEN.
  2. Nadat het apparaat is toegevoegd, wordt het weergegeven onder: ESPHome. Klik op het apparaat en klik vervolgens op 1 apparaat.
  3. Klik TOEVOEGEN AAN DASHBOARD, kies dan een Visie en klik TOEVOEGEN AAN DASHBOARD opnieuw. Het apparaat wordt toegevoegd aan het dashboard.

U kunt nu de aan/uit en snelheid/helderheid van het aangesloten AC-apparaat regelen.

U kunt verder de integratie van paddenstoelenkaarten gebruiken om mooie kaarten voor uw dimmermodules toe te voegen.

Maak je huis slimmer

In tegenstelling tot traditionele slimme schakelaars, kun je een dimbare slimme schakelaar op veel manieren gebruiken. U kunt bijvoorbeeld automatisering in Home Assistant instellen om de helderheid van het licht te wijzigen op basis van de tijd van de dag of om te dimmen wanneer u uw smart-tv of home theater-systeem inschakelt.

Bovendien kun je dit DIY-dimmercircuit gebruiken om elk traditioneel licht- of AC-apparaat slimmer te maken. Wat nog belangrijker is, het is goedkoper en veel handiger om er een te bouwen. U kunt deze schakelaars bouwen om een ​​belasting van 15 W of 4000 W te regelen op basis van uw behoeften. Het enige dat u hoeft te doen, is een paar componenten wijzigen, zoals de TRIAC.