Sådan bygger du et gør-det-selv-solid-state relæ ved hjælp af en TRIAC

Du kan købe både mekaniske og solid-state relæmoduler. Solid-state relæer er dog nyere og koster lidt mere end de traditionelle relæafbrydermoduler, som du måske allerede bruger i dine DIY smarte kontakter eller hjemmeautomatiseringsprojekter.

I denne vejledning vil vi bygge et solid-state relæ ud fra nogle få let tilgængelige komponenter. Du kan bruge disse DIY solid-state relæer i et produktionsmiljø og i dine hjemmeautomatiserings- eller smart switch-projekter.

Solid-State Relay vs Mechanical Relay: En hurtig sammenligning

I modsætning til mekaniske relækontakter har et solid-state relæ ingen bevægelige dele. Det svarer til at sammenligne en mekanisk harddisk og et solid-state-drev, som er meget hurtigere og strømbesparende.

På samme måde fungerer et solid-state relæ (SSR) hurtigere og bruger ingen strøm, når det ikke er i brug eller slukket. Den virker eller tænder, når triggerspændingen leveres af den tilsluttede MCU. Vigtigst er det, at et solid-state relæ optager et mindre fodaftryk og laver ingen kliklyd, når det udløses.

En SSR kan også bruges til induktiv lastkobling. Du skal dog tilføje en snubberkredsløb til SSR for at forhindre beskadigelse af TRIAC (triode for vekselstrøm). Dette er muligvis ikke påkrævet i nogle TRIACS, såsom BTA16.

Det er også billigere at bygge et solid-state relæ end at købe et eller bygge et mekanisk relæmodul. Vi har bygget et par stykker og har brugt dem i et produktionsmiljø i de sidste par måneder. De arbejder pålideligt mere jævnt uden problemer til dato.

Opbygning af et AC Solid State-relæ ved hjælp af en TRIAC

Du kan vælge at bygge et enkelt-kanals, dual-channel eller multi-channel solid-state relæ baseret på dine krav. For at bygge et enkeltkanals solid-state relæ skal du bruge følgende komponenter:

• 220 ohm ¼ watt modstand
• 1K ¼ watt modstand
• BT136 eller lignende TRIAC
• MOC3021 optokobler
• Skrueterminal
• To-benet han-berg strip-stik
• Generelle PCB
• 6-benet IC base (valgfrit)
• Køleplade (valgfri, men anbefales til kørsel med tungere belastninger)
• LED (valgfrit)
• Loddekolbe og lodde

Det bliver du også nødt til lære at lodde, hvis du aldrig har gjort det før, for at bygge dette DIY solid-state relæmodul.

Trin 1: Lod komponenterne på printkortet

Få det generelle printkort og tilslut alle komponenterne som vist i følgende diagram.

Det skal se sådan ud efter montering og lodning af de nødvendige komponenter på brættet.

Trin 2: Test Solid State-relæet

For at teste DIY solid-state relæet skal du bruge et par ledninger og en 3,3V eller 5V strømforsyning. Du kan bruge et hvilket som helst 3,3V-batteri eller en MCU, såsom en NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno osv., til at levere den triggerspænding, der kræves til at teste solid-state relækontakten.

Afprøvning af solid-state relæet og installationen involverer håndtering af en 110V-240V AC strømforsyning. Fortsæt kun, hvis du ved, hvad du laver. Dette kan være dødeligt, hvis det ikke gøres omhyggeligt.

1. Få et forlængerkort, og sørg for, at det ikke er sat i eller tilsluttet et AC-stik.
2. Få et AC-apparat, såsom en ventilator eller pære.
3. Tag to ledninger og tilslut dem til din AC-belastning, f.eks. en blæser eller pære.
4. Tilslut en af ​​ledningerne forbundet til AC-belastningen til solid state-relæets skrueterminal (T1).
5. Tag en ledning mere, og tilslut den ene ende til solid-state relæskrueterminalen (T2) og den anden til forlængerkortets stik. Det skal se ud som følgende diagram. Sørg for, at forbindelserne er sikre for at undgå kortslutninger.
6. Tilslut nu de to terminaler på 3,3V-batteriet eller MCU's 3,3V- og GND-terminaler til indgangsbenene på solid-state-relæet som vist i diagrammet. Hvis du bruger en MCU, skal du bruge DuPont-ledninger. Sørg også for, at polariteten er korrekt, som vist i diagrammet.
7. Sæt forlængerkortet i AC-kontakten og tænd for det.
8. Belastningen skal tænde. Hvis du afbryder 3,3V-forsyningen fra solid-state-relæets indgangsterminaler, bør belastningen afbrydes.

Solid-state relæ fungerer

Når en 3,3Vor triggerspænding leveres til solid-state relæet, tændes den interne LED eller IR LED i optokobleren og begynder at udsende lys til den optiske sensor, der er forbundet til ben 4 og ben 6.

Som et resultat bliver modstanden mellem ben 4 og ben 6 lav, hvilket udløser TRIAC og tænder for den tilsluttede AC-belastning. Optokobleren hjælper med at adskille højspændings- og lavspændingskredsløbene og holder Arduino eller MCU sikker mod enhver interferens eller skade.

Trin 3: Par Solid State-relæet med Arduino eller ESP8266

Du kan nu tilslutte solid-state relæet til en Arduino eller en anden MCU. I stedet for tre jumperledninger til et mekanisk relæ, skal du kun bruge to til SSR: en til indgangssignalet (3,3V) og en anden til jord (GND).

Baseret på belastningen kan du vælge højere belastningsbærende TRIAC'er, såsom BTA16, med en køleplade til at bygge solid-state relæer til tunge belastninger (2000W eller mere). Husk at bruge et snubberkredsløb, hvis du skal bruge SSR'en til induktiv belastningsomskiftning, såsom til en motor eller pumpe.

Brug DIY Solid State-relæer til at bygge smarte switche

Du kan bruge disse solid-state relæmoduler i dine smarte hjem-projekter. Du kan designe ESP12-drevne smart switch-moduler med det integrerede solid-state relæ ved hjælp af det elektroniske skitseværktøj Fritzing. Når først det er designet, kan du få printet printet fra en PCB-prototype-/produktionstjenesteudbyder eller bare blive ved med at bruge PCB'er til generelle formål.

Du kan bruge dette relæ til byg en smart bevægelsesfølende lyskontakt eller Wi-Fi-switche, og installer dem i dit hjem eller kontor. Smarte enheder kan hjælpe dig med at reducere energispild i betydeligt omfang udover at være praktiske at bruge. Yderligere kan du også opsætte en Home Assistant-server på Raspberry Pi at tilføje automatisering.

Udskift mekaniske relæer med solid-state relæer

Nu hvor du har lært at bygge solid-state relæer, kan du erstatte dine mekaniske relæer med en SSR for effektiv omskiftning og undgå kliklyde. Med et mindre fodaftryk sammenlignet med mekaniske relæer, kan du designe og bygge prototyper eller smarte switches i meget mindre 3D-printede etuier til dit smarte hjem-projekt.

Sådan tilføjer du Wi-Fi-kontrol til dit klimaanlæg og gør det smart

Læs Næste