Kompakt ve düşük güçlü bir katı oluşturmak

Bir AC yükünün kontrol edilmesinin (AÇIK veya KAPALI hale getirilmesi) gerekli olduğu birçok anahtarlama devresinde röleler yaygındır. Ancak elektromekanik karakteristiği nedeniyle, mekanik bir rölenin kendi ömrü vardır ve ayrıca yalnızca yükün durumunu değiştirebilir ve kısma veya hız kontrolü gibi diğer anahtarlama işlemlerini gerçekleştiremez. Bunun dışında bir elektromekanik röle, büyük endüktif yükler AÇIK veya KAPALI konuma getirildiğinde tıklama sesleri ve yüksek voltaj kıvılcımı da üretir. Röleler, yapısı ve türleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için Rölelerin Çalışması hakkındaki makaleye göz atabilirsiniz.

Elektromekanik bir röle için en iyi alternatif bir katı hal rölesidir. Bir katı hal rölesi, elektrik yüklerini kontrol etmek için bir elektromekanik rölenin yerine kullanılabilen yarı iletken tabanlı bir röle türüdür. Herhangi bir bobini yoktur ve bu nedenle çalışması için manyetik bir alana ihtiyaç duymaz. Ayrıca herhangi bir yay veya mekanik kontak içermez, bu nedenle aşınma ve yıpranma olmaz ve düşük akımda çalışabilir. Genellikle SSR olarak tanınan bu katı hal rölesi, yükün AÇIK-KAPALI işlevini kontrol eden yarı iletkenler kullanır ve ayrıca motorların hızını ve dimmer'i kontrol etmek için kullanılabilir. Önceki projelerde motor hızını kontrol etmek ve bir AC yükünün Işık yoğunluğunu kontrol etmek için TRIAC gibi bir katı hal cihazı da kullandık.

Bu projede tek bileşen kullanarak Solid-State Röle yapacağız ve 230VAC çalışmada bir AC yükü kontrol edeceğiz. Burada kullanılan teknik özellikler sınırlıdır, bu Katı Hal Rölesi kullanılarak çalıştırılacak 2A Yükü seçtik. Amaç, Nodemcu veya ESP8266'nın 3,3V GPIO pinleriyle doğrudan arayüzlenebilen ve kontrol edilebilen katı hal rölesi için kompakt bir PCB oluşturmaktır. PCB panolarımızı PCBWay'den imal ettiğimizi başarmak için bu projede montajlayıp test edeceğiz. Öyleyse başlayalım !!!

Katı Hal Röle Oluşturmak için Gerekli Bileşenler

1. Bir PCB
2. ACST210-8BTR
3. 330R direnç ¼ Watt
4. Terminal Bloğu (300V 5A)
5. 0805 her renkte LED
6. 150R direnç

TRIAC kullanan Solid State Röle - Devre Şeması

Ana bileşen, kısaca ACS Triac veya ACST'dir. ACST'nin parça numarası ACST210-8BTR'dir. Bununla birlikte, direnç R1, mikro denetleyiciyi veya ikincil devreyi (kontrol devresi) GND'yi AC Nötr ile bağlamak için kullanılır. Direncin değeri 390R-470R arasında herhangi bir şey olabilir veya bundan biraz daha az kullanılabilir.

Devrenin çalışması hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki bölümde açıklanmıştır. Daha önce belirtildiği gibi, ana bileşen T1, ACST210-8BTR'dir. ACST, bir TRIAC türüdür ve alternatif akım için triyot olarak da adlandırılır.

ACS TRIAC (ASCT) nasıl çalışır?

Bir ACST'nin nasıl çalıştığını anlamadan önce, TRIAC'ın nasıl çalıştığını anlamak önemlidir. TRIAC, kapısı kullanılarak tetiklendiğinde akımı her iki yönde ileten üç terminalli bir elektronik bileşendir. Bu nedenle çift ​​yönlü triyot tristörü olarak adlandırılır. TRIAC, "A1" in Anot 1, "A2" nin Anot 2 ve "G" nin Kapı olduğu üç terminale sahiptir. Bazen, sırasıyla Anot 1 ve Anot 2 veya Ana Terminal 1 (MT1) ve Ana Terminal 2 (MT2) olarak da adlandırılır. Şimdi, bir TRIAC'ın kapısına, örneğin MOC3021 gibi Opto tristörler kullanılarak AC kaynağından küçük bir miktar akım sağlanması gerekir.

Ancak ACST, normal TRIAC'tan biraz farklıdır. ACST, STMicroelectronics'in bir TRIAC türüdür, ancak bir mikro denetleyici birimi ile doğrudan arayüzlenebilir ve bir optokuplöre ihtiyaç duymadan az miktarda DC kullanılarak tetiklenebilir. Veri sayfasına göre ACST , 2A Endüktif Yük için de herhangi bir snubber devresi gerektirmez.

Yukarıdaki devre, ACST'nin uygulama devresinin bir gösterimidir. Hat, 230VAC'nin CANLI Hattıdır ve Nötr hat, ACST'nin ortak pini ile bağlanmıştır. Kapı direnci, çıkış akımını kontrol etmek için kullanılır. Ancak bu direnç Nötr hattında da toprakla birlikte kullanılabilir veya MCU akım çıkışına bağlı olarak ortadan kaldırılabilir.

Yukarıdaki görüntü ACST'nin pin çıkışını göstermektedir. İlginç bir şey, standart TRIAC ile pin çıkışı ile ACS TRIAC arasında bir fark olmasıdır. Karşılaştırma için standart bir TRIAC pin çıkışı aşağıda gösterilmiştir, bu bir BT136 TRIAC pin çıkışıdır.

Gördüğümüz gibi, T1 ve T2 (Terminal 1 ve Terminal 2) yerine ACST'nin Out ve Common pinleri var. Ortak pinin, mikro denetleyicinin toprak pimi ile bağlanması gerekir. Bu nedenle, TRIAC kadar çift yönlü hareket etmez. Yük, ACST ile seri bağlanmalıdır.

TRIAC kullanan Katı Hal Röle - PCB Tasarımı

PCB, 24mm / 15mm boyutlarında tasarlanmıştır. Bakır katman kullanılarak ACST boyunca yeterli soğutucu sağlanır. Ancak, bu PCB için güncellenmiş Gerber aşağıdaki bağlantıda verilmiştir. Gerber testten sonra güncellendi çünkü bazı tasarım hataları vardı.

Test sırasında, MOC3021'in verildiği yerde farklı devre ile aynı boyutta PCB kullanılır, ancak daha sonra güncellenmiş Gerber'de kaldırılır.

Gerber dosyası ve şematik dahil olmak üzere eksiksiz PCB tasarımı aşağıdaki bağlantıdan indirilebilir.

• Gerber dosyasını ve Katı Hal Röle için PCB Tasarımını indirin

PCBWay'den PCB siparişi

Şimdi tasarımı tamamladıktan sonra PCB siparişine devam edebilirsiniz:

Adım 1: https://www.pcbway.com/ adresine girin, ilk seferinizse kaydolun. Ardından, PCB Prototype sekmesinde PCB'nizin boyutlarını, katman sayısını ve ihtiyacınız olan PCB sayısını girin.

Adım 2: 'Şimdi Alıntı Yap' düğmesine tıklayarak devam edin. Pano tipi, Katmanlar, PCB için Malzeme, Kalınlık ve daha fazlası gibi birkaç ek parametrenin ayarlanacağı bir sayfaya yönlendirileceksiniz, bunların çoğu varsayılan olarak seçilir, herhangi bir özel parametreyi seçerseniz, seçebilirsiniz. burada.

3. Adım: Son adım, Gerber dosyasını yüklemek ve ödemeye devam etmektir. İşlemin sorunsuz olduğundan emin olmak için PCBWAY, ödemeye devam etmeden önce Gerber dosyanızın geçerli olup olmadığını doğrular. Bu şekilde, PCB'nizin imalat dostu olduğundan ve kararlı bir şekilde size ulaşacağından emin olabilirsiniz.

Katı Hal Rölesinin Montajı

Birkaç gün sonra PCB'mizi temiz bir pakette aldık ve PCB kalitesi her zamanki gibi iyiydi. Kartın üst katmanı ve alt katmanı aşağıda gösterilmiştir.

Bu benim için ilk kez ACST ile çalıştığım için işler daha önce söylediğim gibi plana göre gitmedi. Bazı değişiklikler yapmam gerekiyordu. Tüm değişiklikleri yaptıktan sonraki son devre aşağıda gösterilmiştir. Yukarıdaki bölümden indirdiğiniz Gerber dosyası üzerinde zaten yapılmış ve güncellenmiş olduğundan, değişiklikler için endişelenmenize gerek yok.

Katı Hal Röle'imizi kontrol etmek için ESP8266'yı programlama

Kod basit. ESP8266-01'de iki GPIO pini mevcuttur. Bir düğme pini olarak GPIO 0 seçilir ve Röle pimi olarak GPIO 2 seçilir. Düğme pimi okunduğunda, düğmeye basılırsa, röle AÇIK veya KAPALI durumunu veya tersini değiştirecektir. Bununla birlikte, sorunsuz çalışma için, bir geri tepme gecikmesi de kullanılır. Bağlantılı makaleden geçiş iptali hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz. Kod çok basit olduğu için burada tartışmayacağız. Kodun tamamı bu sayfanın altında bulunabilir.

Katı Hal Rölesimizi Test Etmek

Devre, bir 3.3V güç kaynağı ile ESP8266-01 ile bağlanmıştır. Ayrıca test amaçlı 100 Watt'lık bir Ampul kullanılır. Yukarıdaki resimde görebileceğiniz gibi, ESP modülümüzü bir devre tahtası güç kaynağı modülüyle çalıştırdım ve yükümüzü açıp kapatmak için iki düğme kullandım.

Düğmeye basıldığında Işık AÇILIR. Daha sonra testten sonra, aşağıda gösterildiği gibi kompakt bir çözüm elde etmek için hem katı hal rölesini hem de ESP826 modülünü tek bir karta lehimledim. Şimdi gösterim amacıyla, yükü açmak için bir düğme kullandık, ancak gerçek uygulamada, programımızı buna göre yazarak uzaktan açacağız.

Tam açıklama ve çalışma videosu aşağıdaki bağlantıda görülebilir. Projeden keyif aldığınızı ve faydalı bir şeyler öğrendiğinizi umuyoruz, herhangi bir sorunuz varsa, lütfen bunları aşağıdaki yorum bölümüne bırakın veya bununla ilgili bir tartışma başlatmak için forumlarımızı kullanın.