چگونه با استفاده از TRIAC یک رله حالت جامد DIY بسازیم

رله های حالت جامد سوئیچینگ کارآمدتری را برای پروژه های اتوماسیون خانه هوشمند ارائه می دهند. با دنبال کردن این راهنما، DIY SSR خود را بسازید.

شما می توانید هر دو ماژول رله مکانیکی و حالت جامد را خریداری کنید. با این حال، رله‌های حالت جامد جدیدتر هستند و هزینه کمی بیشتر از ماژول‌های سوئیچ رله سنتی دارند که ممکن است در سوئیچ‌های هوشمند DIY یا پروژه‌های اتوماسیون خانگی خود استفاده کنید.

در این راهنما، ما یک رله حالت جامد را تنها از چند جزء در دسترس می‌سازیم. می‌توانید از این رله‌های حالت جامد DIY در محیط تولید و در پروژه‌های اتوماسیون خانگی یا سوئیچ هوشمند خود استفاده کنید.

رله حالت جامد در مقابل رله مکانیکی: مقایسه سریع

برخلاف کلیدهای رله مکانیکی، یک رله حالت جامد هیچ قسمت متحرکی ندارد. این شبیه مقایسه یک هارد دیسک مکانیکی و یک درایو حالت جامد است که بسیار سریعتر و کارآمدتر است.

به طور مشابه، یک رله حالت جامد (SSR) سریع‌تر کار می‌کند و زمانی که استفاده نمی‌شود یا خاموش است، برق مصرف نمی‌کند. هنگامی که ولتاژ ماشه توسط MCU متصل تامین می شود، کار می کند یا روشن می شود. مهمتر از همه، یک رله حالت جامد ردپای کمتری را اشغال می کند و هنگام فعال شدن صدای کلیک ایجاد نمی کند.

یک SSR همچنین می تواند برای سوئیچینگ بار القایی استفاده شود. با این حال، برای جلوگیری از آسیب به TRIAC (تریود برای جریان متناوب) باید یک مدار snubber به SSR اضافه کنید. این ممکن است در برخی از TRIACS مانند BTA16 مورد نیاز نباشد.

همچنین، ساخت یک رله حالت جامد ارزان تر از خرید یک یا ساخت یک ماژول رله مکانیکی است. ما تعدادی ساخته ایم و در چند ماه گذشته از آنها در محیط تولید استفاده کرده ایم. آنها بدون هیچ مشکلی تا به امروز با اطمینان کار می کنند.

ساخت رله حالت جامد AC با استفاده از TRIAC

شما می توانید بر اساس نیاز خود، یک رله حالت جامد تک کاناله، دو کاناله یا چند کاناله بسازید. برای ساخت یک رله حالت جامد تک کاناله، به اجزای زیر نیاز دارید:

• مقاومت 220 اهم ¼ وات
• مقاومت 1K ¼ وات
• BT136 یا TRIAC مشابه
• کوپلر نوری MOC3021
• ترمینال پیچ
• کانکتور دو پین نوار برگ نری
• PCB همه منظوره
• پایه آی سی 6 پین (اختیاری)
• سینک حرارتی (اختیاری اما برای رانندگی با بارهای سنگین توصیه می شود)
• LED (اختیاری)
• لحیم کاری و لحیم کاری

برای ساخت این ماژول رله حالت جامد DIY همچنین باید یاد بگیرید که چگونه لحیم کاری کنید، اگر قبلاً این کار را انجام نداده اید.

مرحله 1: قطعات را روی PCB لحیم کنید

برد PCB همه منظوره را تهیه کنید و تمام قطعات را همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است وصل کنید.

پس از مونتاژ و لحیم کاری اجزای مورد نیاز روی برد باید به این شکل باشد.

مرحله 2: رله حالت جامد را تست کنید

برای تست رله حالت جامد DIY، به چند سیم و منبع تغذیه 3.3 ولت یا 5 ولت نیاز دارید. می توانید از هر باتری 3.3 ولتی یا MCU مانند NodeMCU، D1 Mini، Arduino Uno و غیره برای تامین ولتاژ ماشه مورد نیاز برای تست سوئیچ رله حالت جامد استفاده کنید.

آزمایش رله حالت جامد و نصب آن شامل یک منبع تغذیه 110-240 ولت متناوب است. لطفا فقط در صورتی ادامه دهید که می دانید چه کاری انجام می دهید. اگر با دقت انجام نشود، می تواند کشنده باشد.

1. یک برد جانبی تهیه کنید و مطمئن شوید که به پریز برق AC وصل نیست یا به آن متصل نیست.
2. یک دستگاه AC مانند فن یا لامپ تهیه کنید.
3. دو سیم را بردارید و آنها را به بار AC خود وصل کنید، به عنوان مثال. یک فن یا لامپ
4. یکی از سیم های متصل به بار AC را به ترمینال پیچ رله حالت جامد (T1) وصل کنید.
5. یک سیم دیگر بردارید و یک سر آن را به ترمینال پیچ رله حالت جامد (T2) و سر دیگر را به سوکت برد برد وصل کنید. باید شبیه نمودار زیر باشد. برای جلوگیری از اتصال کوتاه، اطمینان حاصل کنید که اتصالات ایمن هستند.
6. اکنون دو پایانه باتری 3.3 ولت یا پایانه های 3.3 ولت و GND MCU را به پایه های ورودی رله حالت جامد همانطور که در نمودار نشان داده شده است وصل کنید. اگر از MCU استفاده می کنید، از سیم های DuPont استفاده کنید. همچنین، همانطور که در نمودار نشان داده شده است، از درست بودن قطبیت اطمینان حاصل کنید.
7. برد جانبی را به سوئیچ AC وصل کنید و آن را روشن کنید.
8. بار باید روشن شود. اگر منبع تغذیه 3.3 ولت را از پایانه های ورودی رله حالت جامد جدا کنید، بار باید خاموش شود.

رله حالت جامد کار می کند

هنگامی که یک ولتاژ 3.3 ولت یا تریگر به رله حالت جامد وارد می شود، LED داخلی یا IR LED در اپتوکوپلر روشن می شود و شروع به انتشار نور به سنسور نوری متصل به پایه 4 و پایه 6 می کند.

در نتیجه، مقاومت بین پایه 4 و پایه 6 کم می شود، که TRIAC را فعال می کند و بار AC متصل را روشن می کند. اپتوکوپلر به جداسازی مدارهای ولتاژ بالا و ولتاژ پایین کمک می کند و آردوینو یا MCU را از هرگونه تداخل یا آسیب ایمن نگه می دارد.

مرحله 3: رله حالت جامد را با آردوینو یا ESP8266 جفت کنید

اکنون می توانید رله حالت جامد را به آردوینو یا MCU دیگری متصل کنید. به جای سه سیم جامپر برای یک رله مکانیکی، فقط به دو سیم برای SSR نیاز دارید: یکی برای سیگنال ورودی (3.3 ولت) و دیگری برای زمین (GND).

بر اساس بار، می‌توانید TRIAC‌های باربر بالاتر مانند BTA16 را با سینک حرارتی برای ساخت رله‌های حالت جامد برای بارهای سنگین (2000 وات یا بیشتر) انتخاب کنید. اگر می خواهید از SSR برای سوئیچینگ بار القایی مانند موتور یا پمپ استفاده کنید، به خاطر داشته باشید که از مدار snubber استفاده کنید.

از رله های حالت جامد DIY برای ساخت سوئیچ های هوشمند استفاده کنید

می توانید از این ماژول های رله حالت جامد در پروژه های خانه هوشمند خود استفاده کنید. شما می توانید ماژول های سوئیچ هوشمند با انرژی ESP12 را با رله یکپارچه حالت جامد با استفاده از ابزار طراحی الکترونیکی Fritzing طراحی کنید. پس از طراحی، می توانید PCB را از یک ارائه دهنده خدمات نمونه سازی/تولید PCB چاپ کنید یا فقط به استفاده از PCB های همه منظوره ادامه دهید.

شما می توانید از این رله برای ساخت سوئیچ نور سنسور حرکت هوشمند یا کلیدهای وای فای و نصب آنها در منزل یا محل کار خود استفاده کنید. دستگاه‌های هوشمند علاوه بر استفاده راحت، می‌توانند به شما در کاهش اتلاف انرژی تا حد قابل توجهی کمک کنند. علاوه بر این، می‌توانید یک سرور Home Assistant را روی Raspberry Pi راه‌اندازی کنید تا اتوماسیون را اضافه کنید.

رله های مکانیکی را با رله های حالت جامد جایگزین کنید

اکنون که ساخت رله‌های حالت جامد را آموخته‌اید، می‌توانید رله‌های مکانیکی خود را با یک SSR برای سوئیچینگ کارآمد و اجتناب از صداهای کلیک جایگزین کنید. با ردپای کمتر در مقایسه با رله‌های مکانیکی، می‌توانید نمونه‌های اولیه یا سوئیچ‌های هوشمند را در جعبه‌های پرینت سه بعدی بسیار کوچک‌تر برای پروژه خانه هوشمند خود طراحی و بسازید.

منبع مقاله