Как построить твердое тело своими руками

Твердотельные реле обеспечивают более эффективное переключение для проектов автоматизации умного дома. Создайте свою собственную ССР своими руками, следуя этому руководству.

Вы можете купить как механические, так и твердотельные релейные модули. Однако твердотельные реле новее и стоят немного дороже, чем традиционные модули релейных переключателей, которые вы, возможно, уже используете в своих интеллектуальных переключателях своими руками или в проектах домашней автоматизации.

В этом руководстве мы построим твердотельное реле всего из нескольких легкодоступных компонентов. Вы можете использовать эти твердотельные реле, сделанные своими руками, в производственной среде, а также в проектах домашней автоматизации или интеллектуальных переключателей.

В отличие от механических релейных переключателей, твердотельное реле не имеет движущихся частей. Это похоже на сравнение механического жесткого диска и твердотельного накопителя, который намного быстрее и энергоэффективнее.

Точно так же твердотельное реле (SSR) работает быстрее и не потребляет энергию, когда оно не используется или выключено. Он работает или включается, когда триггерное напряжение подается подключенным MCU. Самое главное, твердотельное реле занимает меньшую площадь и не издает щелчков при срабатывании.

SSR также можно использовать для переключения индуктивной нагрузки. Однако к твердотельному реле необходимо добавить снабберную цепь, чтобы предотвратить повреждение симистора (триода для переменного тока). Это может не потребоваться в некоторых ТРИАКСах, таких как BTA16.

Кроме того, создание твердотельного реле обходится дешевле, чем покупка его или создание механического релейного модуля. Мы создали несколько из них и используем их в производственной среде в течение последних нескольких месяцев. На сегодняшний день они работают более плавно и без каких-либо проблем.

Вы можете создать одноканальное, двухканальное или многоканальное твердотельное реле в зависимости от ваших требований. Для сборки одноканального твердотельного реле потребуются следующие компоненты:

Вам также нужно будет научиться паять, если вы никогда раньше этого не делали, чтобы собрать модуль твердотельного реле своими руками.

Возьмите печатную плату общего назначения и соедините все компоненты, как показано на следующей схеме.

Вот так должно выглядеть после сборки и пайки необходимых компонентов на плате.

Чтобы проверить твердотельное реле, сделанное своими руками, вам понадобится несколько проводов и источник питания 3,3 В или 5 В. Вы можете использовать любую батарею на 3,3 В или микроконтроллер, например NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno и т. д., для подачи триггерного напряжения, необходимого для тестирования твердотельного релейного переключателя.

Проверка и установка твердотельного реле предполагает работу с источником питания переменного тока напряжением 110–240 В. Пожалуйста, продолжайте, только если вы знаете, что делаете. Это может быть смертельным, если не делать это осторожно.

Когда 3,3 Вили на твердотельное реле подается напряжение срабатывания, внутренний светодиод или ИК-светодиод в оптопаре включается и начинает излучать свет на оптический датчик, подключенный к контактам 4 и 6.

В результате сопротивление между контактами 4 и 6 становится низким, что приводит к срабатыванию симистора и включению подключенной нагрузки переменного тока. Оптопара помогает разделить цепи высокого и низкого напряжения, защищая Arduino или MCU от любых помех или повреждений.

Теперь вы можете подключить твердотельное реле к Arduino или другому микроконтроллеру. Вместо трех перемычек для механического реле вам понадобятся только две для твердотельного реле: одна для входного сигнала (3,3 В), а другая для заземления (GND).

В зависимости от нагрузки вы можете выбрать симисторы с более высокой несущей способностью, например BTA16, с радиатором для построения твердотельных реле для больших нагрузок (2000 Вт и более). Не забудьте использовать снабберную схему, если вы собираетесь использовать твердотельное реле для переключения индуктивной нагрузки, например двигателя или насоса.

Вы можете использовать эти твердотельные релейные модули в своих проектах умного дома. Вы можете спроектировать модули интеллектуальных переключателей с питанием от ESP12 и встроенным твердотельным реле, используя инструмент для создания эскизов электроники Fritzing. После проектирования вы можете распечатать печатную плату у поставщика услуг по прототипированию/производству печатных плат или просто продолжать использовать печатные платы общего назначения.

Вы можете использовать это реле для создания интеллектуального выключателя света с датчиком движения или переключателей Wi-Fi и установить их в своем доме или офисе. Умные устройства могут помочь вам значительно сократить потери энергии, а также удобны в использовании. Кроме того, вы также можете настроить сервер Home Assistant на Raspberry Pi для автоматизации.