Come costruire un relè a stato solido fai-da-te usando un TRIAC

È possibile acquistare moduli relè sia meccanici che a stato solido. Tuttavia, i relè a stato solido sono più recenti e costano un po' di più rispetto ai tradizionali moduli interruttore relè che potresti già utilizzare nei tuoi interruttori intelligenti fai-da-te o progetti di automazione domestica.

In questa guida, costruiremo un relè a stato solido da pochi componenti prontamente disponibili. Puoi utilizzare questi relè a stato solido fai-da-te in un ambiente di produzione e nei tuoi progetti di automazione domestica o interruttori intelligenti.

Relè a stato solido vs relè meccanico: un rapido confronto

A differenza degli interruttori a relè meccanici, un relè a stato solido non ha parti mobili. È come confrontare un disco rigido meccanico e un disco a stato solido, che è molto più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico.

Allo stesso modo, un relè a stato solido (SSR) funziona più velocemente e non consuma energia quando non viene utilizzato o spento. Funziona o si accende quando la tensione di trigger è fornita dall'MCU collegato. Ancora più importante, un relè a stato solido occupa un ingombro minore e non fa alcun clic quando viene attivato.

Un SSR può essere utilizzato anche per la commutazione del carico induttivo. Tuttavia, è necessario aggiungere a circuito soppressore all'SSR per evitare danni al TRIAC (triodo per corrente alternata). Questo potrebbe non essere richiesto in alcuni TRIACS, come il BTA16.

Inoltre, costruire un relè a stato solido è più economico che acquistarne uno o costruire un modulo relè meccanico. Ne abbiamo costruiti alcuni e li abbiamo utilizzati in un ambiente di produzione negli ultimi mesi. Funzionano in modo affidabile in modo più fluido senza problemi fino ad oggi.

Costruire un relè a stato solido AC utilizzando un TRIAC

Puoi scegliere di costruire un relè a stato solido a canale singolo, doppio o multicanale in base alle tue esigenze. Per costruire un relè a stato solido a canale singolo, avrai bisogno dei seguenti componenti:

• Resistenza da 220 ohm ¼ watt
• Resistenza da 1K ¼ watt
• BT136 o TRIAC simile
• Fotoaccoppiatore MOC3021
• Terminale a vite
• Connettore berg strip maschio a due pin
• PCB per uso generale
• Base IC a 6 pin (opzionale)
• Dissipatore di calore (opzionale ma consigliato per la guida di carichi più pesanti)
• LED (opzionale)
• Saldatore e saldatore

Dovrai anche farlo impara a saldare, se non l'hai mai fatto prima, per costruire questo modulo relè a stato solido fai-da-te.

Passaggio 1: saldare i componenti sul PCB

Prendi la scheda PCB per uso generale e collega tutti i componenti come mostrato nel diagramma seguente.

Dovrebbe apparire così dopo aver assemblato e saldato i componenti richiesti sulla scheda.

Passaggio 2: testare il relè a stato solido

Per testare il relè a stato solido fai-da-te, sono necessari alcuni fili e un'alimentazione da 3,3 V o 5 V. È possibile utilizzare qualsiasi batteria da 3,3 V o un MCU, come NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, ecc., per fornire la tensione di trigger richiesta per testare l'interruttore del relè a stato solido.

Il test del relè a stato solido e l'installazione implicano la gestione di un'alimentazione da 110 V-240 V CA. Si prega di procedere solo se si sa cosa si sta facendo. Questo potrebbe essere letale se non fatto con attenzione.

1. Prendi una scheda di estensione e assicurati che non sia collegata o collegata a una presa CA.
2. Procurati un apparecchio CA, come un ventilatore o una lampadina.
3. Prendi due fili e collegali al tuo carico CA, ad es. un ventilatore o una lampadina.
4. Collegare uno dei fili collegati al carico CA al terminale a vite del relè a stato solido (T1).
5. Prendi un altro filo e collega un'estremità al terminale a vite del relè a stato solido (T2) e l'altra alla presa della scheda di estensione. Dovrebbe essere simile al diagramma seguente. Assicurarsi che le connessioni siano sicure per evitare cortocircuiti.
6. Ora collegare i due terminali della batteria da 3,3 V o i terminali 3,3 V e GND dell'MCU ai pin di ingresso del relè a stato solido come mostrato nel diagramma. Se si utilizza un MCU, utilizzare i cavi DuPont. Inoltre, assicurarsi che la polarità sia corretta, come mostrato nel diagramma.
7. Collegare la scheda di estensione all'interruttore CA e accenderlo.
8. Il carico dovrebbe accendersi. Se si scollega l'alimentazione a 3,3 V dai terminali di ingresso del relè a stato solido, il carico dovrebbe spegnersi.

Relè a stato solido funzionante

Quando viene fornita una tensione di trigger di 3,3 Volt al relè a stato solido, il LED interno o il LED IR nell'accoppiatore ottico si accende e inizia a emettere luce al sensore ottico collegato al pin 4 e al pin 6.

Di conseguenza, la resistenza tra il pin 4 e il pin 6 si abbassa, attivando il TRIAC e accendendo il carico CA collegato. L'accoppiatore ottico aiuta a separare i circuiti ad alta e bassa tensione, mantenendo l'Arduino o l'MCU al sicuro da qualsiasi interferenza o danno.

Passaggio 3: accoppia il relè a stato solido con Arduino o ESP8266

Ora puoi collegare il relè a stato solido a un Arduino o un altro MCU. Invece di tre cavi di collegamento per un relè meccanico, ne servono solo due per l'SSR: uno per il segnale di ingresso (3,3 V) e un altro per la massa (GND).

In base al carico, è possibile scegliere TRIAC portanti più elevati, come il BTA16, con un dissipatore di calore per costruire relè a stato solido per carichi pesanti (2000 W o più). Ricordarsi di utilizzare un circuito snubber se si intende utilizzare l'SSR per la commutazione del carico induttivo, ad esempio per un motore o una pompa.

Usa i relè a stato solido fai-da-te per costruire interruttori intelligenti

Puoi utilizzare questi moduli relè a stato solido nei tuoi progetti di casa intelligente. È possibile progettare moduli di interruttori intelligenti alimentati da ESP12 con il relè a stato solido integrato utilizzando lo strumento di disegno elettronico Fritzing. Una volta progettato, è possibile ottenere la stampa del PCB da un fornitore di servizi di prototipazione/produzione di PCB o semplicemente continuare a utilizzare PCB generici.

Puoi usare questo relè per costruisci un interruttore della luce intelligente con rilevamento del movimento o interruttori Wi-Fi e installarli a casa o in ufficio. I dispositivi intelligenti possono aiutarti a ridurre lo spreco di energia in misura significativa oltre a essere convenienti da usare. Inoltre, puoi anche configurare un server Home Assistant su Raspberry Pi per aggiungere automazione.

Sostituire i relè meccanici con relè a stato solido

Ora che hai imparato a costruire relè a stato solido, puoi sostituire i relè meccanici con un SSR per una commutazione efficiente ed evitare rumori di clic. Con un ingombro inferiore rispetto ai relè meccanici, puoi progettare e costruire prototipi o interruttori intelligenti in custodie stampate in 3D molto più piccole per il tuo progetto di casa intelligente.

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