Kompakt és kis teljesítményű szilárd anyag építése

A relék sok olyan kapcsolóáramkörben gyakoriak, ahol váltakozó áramú terhelés vezérlése (be- vagy kikapcsolás) szükséges. De az elektromechanikus jellemzők miatt a mechanikus relének önélete van, emellett csak a terhelés állapotát tudja megváltoztatni, és nem végezhet más kapcsolási műveleteket, például tompítást vagy sebességszabályozást. Ettől eltekintve az elektromechanikus relé kattogó hangokat és nagyfeszültségű szikrát is eredményez, ha hatalmas induktív terheléseket kapcsolnak be vagy ki. Megtekintheti a relék működése című cikket, hogy többet tudjon meg a relékről, azok felépítéséről és típusairól.

Az elektromechanikus relé legjobb alternatívája a szilárdtest relé. A szilárdtest relé egy olyan félvezető alapú relé, amely az elektromechanikus relé helyettesítésére használható az elektromos terhelések vezérléséhez. Nincsenek tekercsei, ezért működéséhez nincs szükség mágneses mezőre. Ezenkívül nincsenek rugói vagy mechanikus érintkezői, ezért nincs kopása, és alacsony áram mellett is működhet. Ezek a szilárdtest relék, amelyeket gyakran SSR- ként ismernek el, olyan félvezetőket használnak, amelyek vezérlik a terhelés BE-KI funkcióját, valamint felhasználhatók a motorok fordulatszámának szabályozására, valamint a dimmerre is. Korábbi projektekben olyan szilárdtest-eszközt is alkalmaztunk, mint a TRIAC, a motor fordulatszámának és az AC terhelés fényintenzitásának szabályozására.

Ebben a projektben egy szilárdtest relét készítünk egyetlen komponens felhasználásával, és egy AC feszültséget fogunk vezérelni 230 VAC üzemben. Az itt használt specifikáció korlátozott, a terhelés 2A-t választottuk a szilárdtest-relé működtetésére. A cél egy kompakt nyomtatott áramköri lap felépítése egy szilárdtest reléhez, amely közvetlenül összekapcsolható és vezérelhető a Nodemcu vagy az ESP8266 3,3 V GPIO tűivel. Annak elérése érdekében, hogy a PCB táblákat gyártottuk a PCBWay-től, és ugyanezt összeállítjuk és tesztelni fogjuk ebben a projektben. Tehát kezdjük !!!

A szilárdtest relé kiépítéséhez szükséges alkatrészek

1. A PCB
2. ACST210-8BTR
3. 330R ellenállás ¼ Watt
4. Sorkapocs (300V 5A)
5. 0805 LED bármilyen színnel
6. 150R ellenállás

Szilárdtest relé a TRIAC segítségével - áramkör diagram

A fő komponens az ACS Triac vagy röviden az ACST. Az ACST cikkszáma ACST210-8BTR. Az R1 ellenállást azonban a mikrokontroller vagy a GND szekunder áramkör (vezérlő áramkör) csatlakoztatására használják az AC semleges váltóárammal. Az ellenállás értéke bármi lehet a 390R-470R között, vagy ennél kisebb mértékben is használható.

Az áramkör működéséről további információkat az alábbi szakasz ismertet. Mint korábban említettük, a fő komponens a T1, az ACST210-8BTR. Az ACST egyfajta TRIAC, és váltakozó áram esetén triódának is nevezik.

Hogyan működik az ACS TRIAC (ASCT)?

Az ACST működésének megértése előtt fontos megérteni a TRIAC működését. A TRIAC egy három terminálos elektronikus alkatrész, amely mindkét irányban áramot vezet, ha a kapu segítségével kiváltják. Így kétirányú triódtirisztornak hívják. A TRIAC-nak három terminálja van, ahol "A1" az 1-es anód, "A2" a 2-es anód és "G" a kapu. Néha anód 1-nek és 2-es anódnak vagy 1-es fő terminálnak (MT1) és 2-es fő terminálnak (MT2) is nevezik. Most egy TRIAC kapujához kis mennyiségű áramot kell biztosítani a váltakozó áramú forrásból Opto tirisztorok, például MOC3021 felhasználásával.

De az ACST egy kicsit eltér a normál TRIAC-tól. Az ACST egyfajta TRIAC az STMicroelectronics-tól, de közvetlenül összekapcsolható egy mikrovezérlő egységgel, és kis mennyiségű egyenáram használatával kiváltható optocsatoló nélkül. Az adatlap szerint az ACST 2A induktív terhelésnél sem igényel semmiféle áramkört.

A fenti áramkör az ACST alkalmazási áramkörének illusztrációja. A vonal a 230 VAC ÉLŐ vonala, és a semleges vonal az ACST közös tűjével van összekötve. A kapuellenállást a kimeneti áram szabályozására használják. Ez az ellenállás azonban a semleges vezetékben is használható a talajjal, vagy megszüntethető az MCU áram kimenetétől függően.

A fenti kép szemlélteti az ACST pinoutját. Egy érdekes dolog az, hogy van különbség a standard TRIAC és az ACS TRIAC között. Az összehasonlításhoz az alábbiakban egy standard TRIAC csatlakozó látható, ez egy BT136 TRIAC csatlakozó.

Mint láthatjuk, a T1 és T2 (1. és 2. terminál) helyett az ACST Out és Common csapokkal rendelkezik. A közös csapot össze kell kötni a mikrovezérlő földelő tűjével. Így nem olyan kétirányú, mint a TRIAC. A terhelést sorosan kell csatlakoztatni az ACST-hez.

Szilárdtest relé a TRIAC segítségével - NYÁK tervezés

A NYÁK-t 24mm / 15mm méretben tervezték. A megfelelő hűtőbordát az ACST-n keresztül biztosítják a rézréteg felhasználásával. Ennek a NYÁK-nak a frissített Gerber-jét azonban az alábbi link tartalmazza. A Gerber a tesztelés után frissül, mert tervezési hibák voltak.

A teszt során azonos méretű PCB-t használnak a különböző áramkörökkel, ahol a MOC3021 előírása megadva van, de később a frissített Gerberben eltávolítják.

A teljes NYÁK-terv, beleértve a Gerber fájlt és a vázlatot, letölthető az alábbi linkről.

• Töltse le a Gerber fájlt és a NYÁK-t a szilárdtest reléhez

PCB rendelése a PCBWay-ről

A terv befejezése után folytathatja a NYÁK megrendelését:

1. lépés: Lépjen be a https://www.pcbway.com/ oldalra, és regisztráljon, ha most először jár. Ezután a NYÁK prototípus lapon adja meg a NYÁK méreteit, a rétegek számát és a szükséges NYÁK számát.

2. lépés: Folytassa a "Quote Now" gombra kattintva. Ön egy olyan oldalra kerül, ahol néhány további paramétert állíthat be, mint például az Alaplap típusa, Rétegek, Anyag a NYÁK-hoz, Vastagság és még sok más. A legtöbbet alapértelmezés szerint kiválasztják, ha bármilyen konkrét paramétert választ, akkor kiválaszthatja itt bent.

3. lépés: Az utolsó lépés a Gerber fájl feltöltése és a fizetés folytatása. Annak érdekében, hogy a folyamat zökkenőmentes legyen, a PCBWAY a fizetés folytatása előtt ellenőrzi, hogy Gerber fájlja érvényes-e. Így biztos lehet abban, hogy a NYÁK gyártásbarát és elkötelezetten eljut hozzád.

A szilárdtest relé összeállítása

Néhány nap múlva rendes csomagolásban kaptuk meg a NYÁK-kat, és a NYÁK minősége jó volt, mint mindig. A tábla felső és alsó rétege látható alább.

Mivel ez volt az első alkalom, hogy együtt dolgoztam az ACST-vel, a dolgok nem úgy mentek, mint a tervek, mint azt korábban elmondtam. Néhány változtatást kellett végrehajtanom. Az utolsó áramkört az összes változtatás után az alábbiakban mutatjuk be. Nem kell aggódnia a változtatások miatt, mert azokat már elvégezte és frissítette a Gerber fájlban, amelyet a fenti szakaszból töltött le.

Az ESP8266 programozása a szilárdtest relé vezérléséhez

A kód egyszerű. Az ESP8266-01 szabványban két GPIO érintkezõ áll rendelkezésre. A GPIO 0 van kiválasztva gombostűvé, a GPIO 2 pedig a Relé tűvé. A gomb rögzítésének elolvasása és a gomb megnyomásakor a relé megváltoztatja az ON vagy OFF állapotot, vagy fordítva. A problémamentes működéshez azonban visszavonási késleltetést is használnak. A kapcsolt cikkben többet megtudhat a kapcsoló visszavonásáról. Mivel a kód nagyon egyszerű, itt nem tárgyaljuk. A teljes kód az oldal alján található.

Szilárdtest relénk tesztelése

Az áramkör az ESP8266-01-hez van csatlakoztatva 3,3 V-os áramforrással. Ezenkívül egy 100 wattos izzót használnak tesztelési célokra. Amint az a fenti képen látható, az ESP modulunkat egy kenyérlap tápegységgel tápláltam, és két nyomógombot használtam a terhelés be- és kikapcsolásához.

A gomb megnyomásakor a lámpa bekapcsol. Később a tesztelés után mind a szilárdtest relét, mind az ESP826 modult egy táblára forrasztottam, hogy kompakt megoldást érjek el az alábbiak szerint. Most bemutató célból egy nyomógombot használtunk a terhelés bekapcsolásához, de a tényleges alkalmazásban a programot ennek megfelelően megírva távolról bekapcsoljuk.

A teljes magyarázat és a működő videó az alábbi linken látható. Remélem, hogy tetszett a projekt, és valami hasznosat tanult. Ha bármilyen kérdése van, kérjük, hagyja őket az alábbi megjegyzés részben, vagy fórumunk segítségével kezdje meg a vita tárgyát erről.