- Componenti necessari per costruire un relè a stato solido
- Relè a stato solido utilizzando TRIAC - Schema del circuito
- Come funziona un ACS TRIAC (ASCT)?
- Relè a stato solido utilizzando TRIAC - PCB Design
- Ordinazione di PCB da PCBWay
- Assemblaggio del relè a stato solido
- Programmazione di ESP8266 per controllare il nostro relè a stato solido
- Testare il nostro relè a stato solido
I relè sono comuni in molti circuiti di commutazione in cui è richiesto il controllo (accensione o spegnimento) di un carico CA. Ma a causa delle caratteristiche elettromeccaniche, un relè meccanico ha una vita propria e può solo cambiare lo stato del carico e non può eseguire altre operazioni di commutazione come la regolazione della luminosità o il controllo della velocità. Oltre a questo, un relè elettromeccanico produce anche suoni di clic e scintille ad alta tensione quando vengono attivati o disattivati enormi carichi induttivi. Puoi consultare l'articolo sul funzionamento dei relè per saperne di più sui relè, sulla sua costruzione e sui tipi.
La migliore alternativa per un relè elettromeccanico è un relè a stato solido. Un relè a stato solido è un tipo di relè a semiconduttore che può essere utilizzato come sostituto di un relè elettromeccanico per controllare i carichi elettrici. Non ha bobine e quindi non necessita di un campo magnetico per funzionare. Inoltre non ha molle o contatti meccanici quindi nessuna usura e può funzionare a bassa corrente. Questi relè a stato solido spesso riconosciuti come SSR utilizzano semiconduttori che controllano la funzione ON-OFF del carico e possono essere utilizzati per controllare la velocità dei motori e del dimmer. Abbiamo anche utilizzato un dispositivo a stato solido come TRIAC per controllare la velocità del motore e per controllare l'intensità della luce di un carico CA in progetti precedenti.
In questo progetto, realizzeremo un relè a stato solido utilizzando un singolo componente e controlleremo un carico CA nel funzionamento a 230 V CA. La specifica utilizzata qui è limitata, abbiamo scelto 2A di carico per essere azionato utilizzando questo relè a stato solido. L'obiettivo è costruire un PCB compatto per un relè a stato solido che possa essere direttamente interfacciato e controllato con i pin GPIO da 3,3 V di Nodemcu o ESP8266. Per riuscirci, abbiamo fabbricato le nostre schede PCB da PCBWay e assembliamo e testeremo le stesse in questo progetto. Quindi iniziamo !!!
Componenti necessari per costruire un relè a stato solido
- Un PCB
- ACST210-8BTR
- Resistenza 330R ¼ Watt
- Morsettiera (300 V 5 A)
- 0805 LED con qualsiasi colore
- Resistenza 150R
Relè a stato solido utilizzando TRIAC - Schema del circuito
Il componente principale è l' ACS Triac o ACST in breve. Il numero di parte dell'ACST è ACST210-8BTR. Tuttavia, il resistore R1 viene utilizzato per collegare il microcontrollore o il circuito secondario (circuito di controllo) GND con il neutro CA. Il valore del resistore può essere qualsiasi cosa tra 390R-470R o può essere utilizzato anche più leggermente.
Per ulteriori informazioni sul funzionamento del circuito, è descritto nella sezione seguente. Come accennato in precedenza, il componente principale è il T1, ACST210-8BTR. ACST è un tipo di TRIAC ed è anche chiamato triodo per corrente alternata.
Come funziona un ACS TRIAC (ASCT)?
Prima di capire come funziona un ACST, è importante capire come funziona TRIAC. TRIAC è un componente elettronico a tre terminali che conduce la corrente in entrambe le direzioni quando attivato utilizzando il suo gate. Quindi è chiamato tiristore triodo bidirezionale. TRIAC ha tre terminali in cui "A1" è l'anodo 1, "A2" è l'anodo 2 e "G" è il cancello. A volte, viene anche chiamato rispettivamente Anodo 1 e Anodo 2 o Terminal principale 1 (MT1) e Terminal principale 2 (MT2). Ora, al gate di un TRIAC deve essere fornita una piccola quantità di corrente dalla sorgente CA utilizzando tiristori Opto, ad esempio, come MOC3021.
Ma l'ACST è leggermente diverso dal normale TRIAC. ACST è un tipo di TRIAC di STMicroelectronics ma può essere interfacciato direttamente con un'unità microcontrollore e può essere attivato utilizzando una piccola quantità di corrente continua senza bisogno di un fotoaccoppiatore. Come da datasheet, l'ACST non necessita di alcun circuito snubber anche per 2A di carico induttivo.
Il circuito sopra è un'illustrazione del circuito di applicazione di ACST. La Linea è la Linea LIVE del 230VAC e la linea Neutro è collegata al pin comune dell'ACST. Il resistore di gate viene utilizzato per controllare la corrente di uscita. Tuttavia, questo resistore può essere utilizzato anche nella linea neutra con la massa o può essere eliminato a seconda dell'uscita di corrente dell'MCU.
L'immagine sopra mostra il pinout dell'ACST. Una cosa interessante è che c'è una differenza tra il pinout con lo standard TRIAC e un ACS TRIAC. Un pinout TRIAC standard è mostrato sotto per confronto, è un pinout TRIAC BT136.
Come possiamo vedere, invece di T1 e T2 (Terminal 1 e Terminal 2), l'ACST ha i pin Out e Common. Il pin comune deve essere collegato al pin di terra del microcontrollore. Pertanto, non agisce in modo bidirezionale come il TRIAC. Il carico deve essere collegato in serie con l'ACST.
Relè a stato solido utilizzando TRIAC - PCB Design
Il PCB è progettato in dimensioni 24 mm / 15 mm. Il dissipatore di calore adeguato è fornito attraverso l'ACST utilizzando lo strato di rame. Tuttavia, il Gerber aggiornato per questo PCB è fornito nel collegamento sottostante. Il Gerber viene aggiornato dopo il test a causa di alcuni errori di progettazione.
Durante il test, viene utilizzata la stessa PCB della stessa dimensione con il circuito diverso in cui viene fornita una disposizione di MOC3021 ma viene successivamente rimossa nel Gerber aggiornato.
Il progetto PCB completo, incluso il file Gerber e lo schema, può essere scaricato dal collegamento sottostante.
- Scarica il file Gerber e PCB Design per Solid State Relay
Ordinazione di PCB da PCBWay
Ora dopo aver finalizzato il progetto, puoi procedere con l'ordinazione del PCB:
Passaggio 1: accedi a https://www.pcbway.com/, registrati se è la prima volta. Quindi, nella scheda Prototipo PCB, inserisci le dimensioni del tuo PCB, il numero di strati e il numero di PCB richiesto.
Passaggio 2: procedi facendo clic sul pulsante "Cita ora". Verrai indirizzato a una pagina in cui impostare alcuni parametri aggiuntivi come il tipo di scheda, i livelli, il materiale per PCB, lo spessore e altro, la maggior parte di essi è selezionata per impostazione predefinita, se stai optando per parametri specifici, puoi selezionare qui dentro.
Passaggio 3: il passaggio finale è caricare il file Gerber e procedere con il pagamento. Per assicurarsi che il processo sia fluido, PCBWAY verifica se il file Gerber è valido prima di procedere con il pagamento. In questo modo, puoi essere certo che il tuo PCB è facile da fabbricare e ti raggiungerà come impegnato.
Assemblaggio del relè a stato solido
Dopo alcuni giorni, abbiamo ricevuto il nostro PCB in un pacchetto pulito e la qualità del PCB era buona come sempre. Di seguito sono mostrati lo strato superiore e lo strato inferiore del tabellone.
Dato che questa era la prima volta che lavoravo con ACST, le cose non sono andate secondo i piani come ho detto prima. Ho dovuto apportare alcune modifiche. Il circuito finale dopo aver apportato tutte le modifiche è mostrato di seguito. Non devi preoccuparti delle modifiche perché sono già state apportate e aggiornate sul file Gerber che hai scaricato dalla sezione precedente.
Programmazione di ESP8266 per controllare il nostro relè a stato solido
Il codice è semplice. Due pin GPIO sono disponibili in ESP8266-01. GPIO 0 è selezionato come pin del pulsante e GPIO 2 è selezionato come pin del relè. Quando il pin del pulsante viene letto, se il pulsante viene premuto, il relè cambierà lo stato ON o OFF o viceversa. Tuttavia, per un funzionamento senza problemi, viene utilizzato anche un ritardo antirimbalzo. Puoi saperne di più sull'antirimbalzo degli interruttori nell'articolo collegato. Poiché il codice è molto semplice, non ne parleremo qui. Il codice completo si trova in fondo a questa pagina.
Testare il nostro relè a stato solido
Il circuito è collegato all'ESP8266-01 con una fonte di alimentazione a 3,3 V. Inoltre, una lampadina da 100 Watt viene utilizzata a scopo di test. Come puoi vedere nell'immagine sopra, ho alimentato il nostro modulo ESP con un modulo di alimentazione breadboard e ho usato due pulsanti per accendere e spegnere il nostro carico.
Quando si preme il pulsante, la luce si accende. Successivamente, dopo il test, ho saldato sia il relè a stato solido che il modulo ESP826 su una singola scheda per ottenere una soluzione compatta come mostrato di seguito. Ora a scopo dimostrativo, abbiamo utilizzato un pulsante per accendere il carico, ma nell'applicazione vera e propria, lo accenderemo da remoto scrivendo il nostro programma di conseguenza.
La spiegazione completa e il video di lavoro possono essere visti nel link sottostante. Spero che il progetto ti sia piaciuto e che abbia imparato qualcosa di utile, se hai domande, lasciale nella sezione commenti qui sotto o usa i nostri forum per iniziare una discussione su questo.