Ang pagbuo ng isang compact at mababang lakas na solid

Ang mga relay ay karaniwan sa maraming mga circuit ng paglipat kung saan ang pagkontrol (pag-ON o OFF) ay kinakailangan ng isang karga sa AC. Ngunit dahil sa katangiang electromekanikal, ang isang mekanikal na relay ay may buhay sa sarili, at maaari rin lamang itong magpalipat-lipat sa katayuan ng pagkarga at hindi maaaring magsagawa ng iba pang mga pagpapatakbo ng paglipat tulad ng dimming o bilis ng kontrol. Bukod dito, ang isang electromekanical relay ay gumagawa din ng mga tunog ng pag-click at mataas na boltahe na spark kapag ang mga malalaking inductive load ay naka-ON o NAKA-OFF. Maaari mong suriin ang artikulo sa Paggawa ng Mga Relay upang malaman ang higit pa tungkol sa mga relay, konstruksyon nito, at mga uri.

Ang pinakamainam na kahalili para sa isang electromekanical relay ay isang solid-state relay. Ang isang solid-state relay ay isang uri ng relay na nakabatay sa semiconductor na maaaring magamit bilang kapalit ng isang electromekanical relay upang makontrol ang mga karga sa kuryente. Wala itong anumang mga coil at samakatuwid ay hindi kailangan ng isang magnetic field upang gumana. Wala rin itong anumang mga bukal o contact sa makina kung kaya't walang pagkasira at maaaring gumana sa mababang kasalukuyang. Ang solid-state relay na ito ay madalas na kinikilala bilang SSR ay gumagamit ng semiconductors na kumokontrol sa ON-OFF na pagpapaandar ng pagkarga pati na rin maaaring magamit upang makontrol ang bilis ng mga motor pati na rin ang dimmer. Gumamit din kami ng isang solid-state na aparato tulad ng TRIAC upang makontrol ang bilis ng motor at upang makontrol ang Lakas ng ilaw ng isang pag-load ng AC sa mga nakaraang proyekto.

Sa proyektong ito, gagawa kami ng isang Solid-State Relay na gumagamit ng isang solong sangkap at makokontrol namin ang isang AC load sa 230VAC na operasyon. Ang pagtutukoy na ginamit dito ay limitado, pinili namin ang 2A ng Load upang mapatakbo gamit ang Solid-State-Relay na ito. Ang layunin ay upang bumuo ng isang compact PCB para sa isang solidong relay ng estado na maaaring direktang ma-interfaced at makontrol ng mga 3.3V GPIO pin ng Nodemcu o ESP8266. Upang maisagawa na gawa-gawa namin ang aming mga PCB board mula sa PCBWay at tipunin at susubukan namin ang pareho sa proyektong ito. Kaya't magsimula tayo !!!

Kinakailangan ang Mga Sangkap na Bumuo ng isang Solid-State Relay

Isang PCB
ACST210-8BTR
330R risistor ¼ Watt
Terminal Block (300V 5A)
0805 LED na may anumang kulay
150R risistor

Solid State Relay gamit ang TRIAC - Circuit Diagram

Ang pangunahing sangkap ay ang ACS Triac o ACST para sa maikli. Ang bahagi ng bilang ng ACST ay ACST210-8BTR. Gayunpaman, ang risistor R1 ay ginagamit upang ikonekta ang microcontroller o pangalawang circuit (control circuit) GND sa AC Neutral. Ang halaga ng risistor ay maaaring maging anuman sa pagitan ng 390R-470R o maaaring magamit nang bahagyang kaysa sa din.

Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa pagtatrabaho ng circuit, inilalarawan ito sa seksyon sa ibaba. Tulad ng nabanggit kanina, ang pangunahing bahagi ay ang T1, ACST210-8BTR. Ang ACST ay isang uri ng TRIAC at tinatawag din itong triode para sa alternating current.

Paano gumagana ang isang ACS TRIAC (ASCT)?

Bago maunawaan kung paano gumagana ang isang ACST, mahalagang maunawaan kung paano gumagana ang TRIAC. Ang TRIAC ay isang tatlong-terminal na elektronikong sangkap na nagsasagawa ng kasalukuyang sa alinmang direksyon kapag na-trigger gamit ang gate nito. Sa gayon ito ay tinatawag na isang bidirectional triode thyristor. Ang TRIAC ay may tatlong mga terminal kung saan ang "A1" ay Anode 1, "A2" ay Anode 2, at "G" ay Gate. Minsan, tinutukoy din ito bilang Anode 1 at Anode 2 o Main Terminal 1 (MT1) at Main Terminal 2 (MT2) ayon sa pagkakabanggit. Ngayon, ang gate ng isang TRIAC ay kailangang ibigay ng isang maliit na halaga ng kasalukuyang mula sa mapagkukunan ng AC gamit ang Opto thyristors, halimbawa, tulad ng MOC3021.

Ngunit, ang ACST ay medyo naiiba mula sa normal na TRIAC. Ang ACST ay isang uri ng TRIAC mula sa STMicroelectronics ngunit maaari itong direktang ma-interfaced sa isang unit ng microcontroller at maaaring ma-trigger gamit ang isang maliit na halaga ng DC nang hindi nangangailangan ng isang optocoupler. Tulad ng datasheet, ang ACST ay hindi nangangailangan ng anumang snubber circuit din para sa 2A ng Inductive Load.

Ang circuit sa itaas ay isang larawan ng application circuit ng ACST. Ang Linya ay ang LIVE Line ng 230VAC at ang Neutral na linya ay konektado sa karaniwang pin ng ACST. Ginagamit ang risistor ng gate upang makontrol ang kasalukuyang output. Gayunpaman, ang risistor na ito ay maaari ding gamitin sa Neutral na linya na may lupa o maaaring matanggal depende sa kasalukuyang output ng MCU.

Ang larawan sa itaas ay naglalarawan ng pinout ng ACST. Ang isang kagiliw-giliw na bagay ay, mayroong isang pagkakaiba sa pagitan ng pinout sa karaniwang TRIAC at isang ACS TRIAC. Ang isang karaniwang TRIAC pinout ay ipinapakita sa ibaba para sa paghahambing, ito ay isang BT136 TRIAC pinout.

Tulad ng nakikita natin, sa halip na T1 at T2 (Terminal 1 at Terminal 2), ang ACST ay may Out at Common pin. Ang karaniwang pin ay kailangang maiugnay sa ground pin ng microcontroller. Sa gayon, hindi ito kumikilos bilang bidirectional tulad ng TRIAC. Ang pagkarga ay dapat na konektado sa serye sa ACST.

Solid State Relay gamit ang TRIAC - PCB Design

Ang PCB ay dinisenyo sa laki ng 24mm / 15mm. Ang sapat na heatsink ay ibinibigay sa ACST gamit ang layer ng tanso. Gayunpaman, ang na-update na Gerber para sa PCB na ito ay ibinibigay sa link sa ibaba. Ang Gerber ay na-update pagkatapos ng pagsubok dahil mayroong ilang mga pagkakamali sa disenyo.

Sa panahon ng pagsubok, ang parehong laki ng PCB na may iba't ibang circuit ay ginagamit kung saan ang isang pagkakaloob ng MOC3021 ay ibinibigay ngunit kalaunan ay natanggal ito sa na-update na Gerber.

Ang kumpletong disenyo ng PCB kasama ang Gerber file at eskematiko ay maaaring ma-download mula sa link sa ibaba.

I-download ang Gerber file at Disenyo ng PCB para sa Solid State Relay

Pag-order ng PCB mula sa PCBWay

Ngayon pagkatapos matapos ang disenyo, maaari kang magpatuloy sa pag-order ng PCB:

Hakbang 1: Pumasok sa https://www.pcbway.com/, mag-sign up kung ito ang iyong unang pagkakataon. Pagkatapos, sa tab na Prototype ng PCB, ipasok ang mga sukat ng iyong PCB, ang bilang ng mga layer, at ang bilang ng PCB na kailangan mo.

Hakbang 2: Magpatuloy sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang 'Quote Now'. Dadalhin ka sa isang pahina kung saan magtatakda ng ilang karagdagang mga parameter tulad ng uri ng Lupon, Mga Layer, Materyal para sa PCB, Kapal, at higit pa, karamihan sa mga ito ay napili bilang default, kung pipiliin mo ang anumang tukoy na mga parameter, maaari kang pumili dito na

Hakbang 3: Ang pangwakas na hakbang ay i-upload ang Gerber file at magpatuloy sa pagbabayad. Upang matiyak na maayos ang proseso, napatunayan ng PCBWAY kung ang iyong Gerber file ay wasto bago magpatuloy sa pagbabayad. Sa ganitong paraan, makakatiyak ka na ang iyong PCB ay katha sa paggawa at maaabot ka bilang nakatuon.

Pag-iipon ng Solid-State Relay

Matapos ang ilang araw, natanggap namin ang aming PCB sa isang maayos na pakete at ang kalidad ng PCB ay mabuti tulad ng lagi. Ang tuktok na layer at ang ilalim na layer ng board ay ipinapakita sa ibaba.

Dahil ito ang kauna-unahang pagkakataon para magtrabaho ako sa ACST, ang mga bagay ay hindi napunta sa bawat plano tulad ng sinabi ko kanina. Kailangan kong gumawa ng ilang mga pagbabago. Ang huling circuit pagkatapos gawin ang lahat ng mga pagbabago ay ipinapakita sa ibaba. Hindi mo kailangang mag-alala tungkol sa mga pagbabago dahil nagawa at na-update na ang mga ito sa Gerber file na na-download mo mula sa seksyon sa itaas.

Pagprograma ng ESP8266 upang makontrol ang aming Solid-State Relay

Ang code ay simple. Magagamit ang dalawang mga GPIO pin sa ESP8266-01. Ang GPIO 0 ay napili bilang isang pindutan ng pindutan at ang GPIO 2 ay napili bilang Relay pin. Kapag nabasa ang pindutan ng pindutan, kung pinindot ang pindutan, babaguhin ng relay ang estado na ON o OFF o kabaligtaran. Gayunpaman, para sa pagpapatakbo na walang kaguluhan, ginagamit din ang isang pagkaantala sa pag-debounce. Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa switch debouncing sa naka-link na artikulo. Dahil ang code ay napaka-simple, hindi namin ito tatalakayin dito. Ang kumpletong code ay matatagpuan sa ilalim ng pahinang ito.

Pagsubok sa aming Solid-State Relay

Ang circuit ay konektado sa ESP8266-01 na may isang mapagkukunang 3.3V kapangyarihan. Gayundin, ang isang 100-Watt Bulb ay ginagamit para sa mga layunin ng pagsubok. Tulad ng nakikita mo sa imahe sa itaas, pinapagana ko ang aming module ng ESP na may module na supply ng power supply ng tinapay at ginamit ang dalawang mga pindutan upang i-on at i-off ang aming karga.

Kapag pinindot ang pindutan, ang ilaw ay ON. Nang maglaon pagkatapos ng pagsubok, naghinang ako ng parehong solid-state relay at module ng ESP826 papunta sa isang solong board upang makamit ang isang compact solution tulad ng ipinakita sa ibaba. Ngayon para sa mga layunin ng pagpapakita, gumamit kami ng isang pindutan ng push upang i-on ang pag-load ngunit sa aktwal na aplikasyon, bubuksan namin ito mula sa malayo sa pamamagitan ng pagsulat nang naaayon sa aming programa.

Ang buong paliwanag at gumaganang video ay makikita sa link sa ibaba. Inaasahan kong nasiyahan ka sa proyekto at natutunan ang isang bagay na kapaki-pakinabang, kung mayroon kang anumang mga katanungan, mangyaring iwanan sila sa seksyon ng komento sa ibaba o gamitin ang aming mga forum upang magsimula ng isang talakayan tungkol dito.