Kompaktin ja pienitehoisen kiinteän rakentaminen

Releet ovat yleisiä monissa kytkentäpiireissä, joissa tarvitaan AC-kuorman ohjaamista (päälle tai pois päältä). Mutta sähkömekaanisten ominaisuuksien vuoksi mekaanisella releellä on itsensä käyttöikä, ja se voi myös vaihtaa vain kuorman tilaa eikä voi suorittaa muita kytkentätoimia, kuten himmennystä tai nopeuden säätöä. Tämän lisäksi sähkömekaaninen rele tuottaa myös napsahdusääniä ja korkeajännitteistä kipinää, kun valtavat induktiiviset kuormat kytketään päälle tai pois päältä. Voit lukea releiden työskentelyä käsittelevän artikkelin saadaksesi lisätietoja releistä, niiden rakenteesta ja tyypeistä.

Paras vaihtoehto sähkömekaaniselle releelle on puolijohderele. Puolijohderele on eräänlainen puolijohdepohjainen rele, jota voidaan käyttää korvaamaan sähkömekaaninen rele sähköisten kuormien ohjaamiseksi. Siinä ei ole keloja, joten se ei tarvitse magneettikenttää toimiakseen. Siinä ei myöskään ole jousia tai mekaanisia koskettimia, joten ei kulumista ja se voi toimia matalalla virralla. Nämä SSR: ksi usein tunnustetut puolijohdereleet käyttävät puolijohteita, jotka ohjaavat kuorman ON-OFF-toimintoa, ja joita voidaan käyttää sekä moottoreiden nopeuden että himmentimen säätämiseen. Olemme myös käyttäneet TRIAC: n kaltaista SSD-laitetta moottorin nopeuden ja AC-kuormituksen valon voimakkuuden säätämiseen aikaisemmissa projekteissa.

Tässä projektissa teemme puolijohdereleen yhdellä komponentilla ja hallitsemme vaihtovirtakuormaa 230 VAC -käytössä. Tässä käytetty spesifikaatio on rajallinen, olemme valinneet 2A kuormaa käytettäväksi tällä puolijohdereleellä. Tavoitteena on rakentaa pienikokoinen piirilevy puolijohdereleelle, jota voidaan suoraan liittää ja ohjata Nodemcun tai ESP8266: n 3,3 V GPIO-nastoilla. Saavuttaaksemme, että olemme valmistaneet piirilevyt PCBWay: lta, koomme ja testaamme saman tässä projektissa. Joten aloitetaan !!!

Puolijohdereleen rakentamiseen tarvittavat komponentit

PCB
ACST210-8BTR
330R-vastus ¼ wattia
Riviliitin (300V 5A)
0805 LED kaikilla väreillä
150R vastus

Puolijohderele TRIAC: n avulla - piirikaavio

Pääkomponentti on ACS Triac tai lyhyt ACST. ACST: n osanumero on ACST210-8BTR. Vastusta R1 käytetään kuitenkin mikrokontrollerin tai toissijaisen piirin (ohjauspiiri) GND liittämiseen AC-neutraaliin. Vastuksen arvo voi olla mikä tahansa välillä 390R-470R tai sitä voidaan käyttää myös hieman enemmän.

Lisätietoja piirin toiminnasta on kuvattu alla olevassa osassa. Kuten aiemmin mainittiin, pääkomponentti on T1, ACST210-8BTR. ACST on eräänlainen TRIAC ja sitä kutsutaan myös vaihtovirran triodiksi.

Kuinka ACS TRIAC (ASCT) toimii?

Ennen kuin ymmärrät ACST: n toiminnan, on tärkeää ymmärtää, miten TRIAC toimii. TRIAC on kolminapainen elektroninen komponentti, joka johtaa virtaa kumpaankin suuntaan, kun se laukaistaan porttinsa avulla. Siksi sitä kutsutaan kaksisuuntaiseksi triodityristoriksi. TRIAC: lla on kolme päätettä, joissa "A1" on anodi 1, "A2" on anodi 2 ja "G" on portti. Joskus sitä kutsutaan myös anodiksi 1 ja anodiksi 2 tai pääterminaaliksi 1 (MT1) ja pääterminaaliksi 2 (MT2). Nyt TRIAC-portille on annettava pieni määrä virtaa AC-lähteestä esimerkiksi Opto-tyristoreilla, kuten MOC3021.

Mutta ACST on vähän erilainen kuin normaali TRIAC. ACST on eräänlainen TRIAC STMicroelectronicsilta, mutta se voidaan liittää suoraan mikrokontrolleriyksikköön ja se voidaan laukaista käyttämällä pientä määrää DC: tä ilman optoeristintä. Datalehden mukaan ACST ei vaadi mitään piiriä myös induktiivisen kuorman 2A: lle.

Yllä oleva piiri on esimerkki ACST: n sovelluspiiristä. Linja on 230 VAC: n LIVE-linja ja neutraali linja on kytketty ACST: n yhteiseen tapiin. Porttivastusta käytetään lähtövirran ohjaamiseen. Tätä vastusta voidaan kuitenkin käyttää myös neutraalissa linjassa maan kanssa tai se voidaan eliminoida MCU-virtalähdön mukaan.

Yllä oleva kuva kuvaa ACST: n pinoutia. Yksi mielenkiintoinen asia on, että pinoutin ja standardin TRIAC ja ACS TRIAC välillä on ero. Tavallinen TRIAC-nasta on esitetty vertailua varten, se on BT136 TRIAC-nasta.

Kuten voimme nähdä, T1: n ja T2: n (terminaalit 1 ja terminaali 2) sijaan ACST: llä on Out- ja Common-nastat. Yhteinen tappi on kytkettävä mikrokontrollerin maadoitustappiin. Siksi se ei toimi yhtä suuntaisesti kuin TRIAC. Kuorma on kytkettävä sarjaan ACST: n kanssa.

Puolijohderele TRIAC - piirilevysuunnittelulla

Piirilevy on suunniteltu kooltaan 24mm / 15mm. Riittävä jäähdytyselementti on järjestetty ACST: n läpi kuparikerrosta käyttäen. Päivitetty Gerber tälle piirilevylle on kuitenkin esitetty alla olevassa linkissä. Gerber päivitetään testauksen jälkeen, koska siinä oli joitain suunnitteluvirheitä.

Testin aikana käytetään saman kokoista piirilevyä eri piirillä, jos MOC3021: n varaus on annettu, mutta se poistetaan myöhemmin päivitetystä Gerberistä.

Täydellinen piirilevysuunnittelu, mukaan lukien Gerber-tiedosto ja kaavio, voidaan ladata alla olevasta linkistä.

Lataa Gerber-tiedosto ja piirilevysuunnittelu puolijohdereleelle

Piirilevyn tilaaminen PCBWay: lta

Nyt kun olet viimeistellyt suunnittelun, voit jatkaa tilaamista piirilevylle:

Vaihe 1: Mene osoitteeseen https://www.pcbway.com/, rekisteröidy, jos olet ensimmäinen kerta. Syötä sitten piirilevyn prototyyppi -välilehdelle piirilevyn mitat, kerrosten määrä ja tarvitsemasi piirilevyn määrä.

Vaihe 2: Jatka napsauttamalla 'Lainaa nyt' -painiketta. Sinut siirretään sivulle, jossa voit asettaa muutamia lisäparametreja, kuten levytyyppi, kerrokset, piirilevyn materiaali, paksuus ja paljon muuta. Useimmat niistä ovat oletusarvoisesti valittuja, jos valitset tiettyjä parametreja, voit valita se täällä.

Vaihe 3: Viimeinen vaihe on lähettää Gerber-tiedosto ja jatkaa maksua. Varmistaaksesi prosessin sujuvuuden, PCBWAY tarkistaa ennen maksun suorittamista, onko Gerber-tiedostosi kelvollinen. Näin voit olla varma, että piirilevysi on valmistusystävällinen ja tavoittaa sinut sitoutuneena.

Puolijohdereleen kokoaminen

Muutaman päivän kuluttua saimme piirilevyn siistissä pakkauksessa ja piirilevyn laatu oli hyvä kuin aina. Levyn ylempi ja alin kerros on esitetty alla.

Koska tämä oli ensimmäinen kerta työskennelläni ACST: n kanssa, asiat eivät sujuneet suunnitelman mukaisesti, kuten kerroin aiemmin. Minun piti tehdä joitain muutoksia. Viimeinen piiri kaikkien muutosten tekemisen jälkeen on esitetty alla. Sinun ei tarvitse huolehtia muutoksista, koska ne on jo tehty ja päivitetty Gerber-tiedostoon, jonka latasit edellisestä osiosta.

ESP8266: n ohjelmointi puolijohdereleemme ohjaamiseksi

Koodi on yksinkertainen. Kaksi GPIO-nastaa on saatavana mallista ESP8266-01. GPIO 0 valitaan napinastaksi ja GPIO 2 valitaan reletapiksi. Kun painikkeen tappi on luettu, jos painiketta painetaan, rele muuttaa tilan PÄÄLLE tai POIS tai päinvastoin. Häiriöttömässä käytössä käytetään kuitenkin myös poistumisviivettä. Lisätietoja linkin poistamisesta käytöstä linkitetystä artikkelista. Koska koodi on hyvin yksinkertainen, emme keskustele siitä täällä. Koko koodi löytyy tämän sivun alaosasta.

Testataan puolijohdereleemme

Piiri on kytketty ESP8266-01: een 3,3 V: n virtalähteellä. 100 watin polttimoa käytetään myös testaustarkoituksiin. Kuten yllä olevasta kuvasta näet, olen virrannut ESP-moduulimme leipälevyn virtalähdemoduulilla ja kytken kuormituksen päälle ja pois kahdella painikkeella.

Kun painiketta painetaan, valo syttyy. Myöhemmin testauksen jälkeen juotin sekä puolijohdereleen että ESP826-moduulin yhdelle levylle kompaktin ratkaisun saavuttamiseksi alla esitetyllä tavalla. Nyt esittelyä varten olemme käyttäneet painiketta kytkeäksesi kuorman päälle, mutta varsinaisessa sovelluksessa käynnistämme sen etänä kirjoittamalla ohjelmamme vastaavasti.

Täydellinen selitys ja toimiva video on nähtävissä alla olevassa linkissä. Toivottavasti pidit projektista ja opit jotain hyödyllistä. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne alla olevaan kommenttiosioon tai käytä foorumeitamme aloittaaksesi keskustelun tästä.