Cách chế tạo rơ le trạng thái rắn tự làm bằng TRIAC

Bạn có thể mua cả mô-đun rơle cơ và trạng thái rắn. Tuy nhiên, các rơ le trạng thái rắn mới hơn và có giá cao hơn một chút so với các mô-đun công tắc rơ le truyền thống mà bạn có thể đã sử dụng trong các công tắc thông minh DIY của mình hoặc các dự án tự động hóa gia đình.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ xây dựng một rơle trạng thái rắn chỉ từ một vài thành phần sẵn có. Bạn có thể sử dụng các rơ le trạng thái rắn tự làm này trong môi trường sản xuất và trong các dự án tự động hóa hoặc công tắc thông minh tại nhà của bạn.

Rơ le trạng thái rắn so với Rơ le cơ học: So sánh nhanh

Không giống như công tắc rơ le cơ học, rơ le thể rắn không có bộ phận chuyển động. Nó giống như so sánh giữa ổ cứng cơ học và ổ cứng thể rắn, nhanh hơn và tiết kiệm điện hơn.

Tương tự như vậy, rơ le trạng thái rắn (SSR) hoạt động nhanh hơn và không tiêu thụ bất kỳ nguồn điện nào khi không sử dụng hoặc tắt. Nó hoạt động hoặc bật khi điện áp kích hoạt được cung cấp bởi MCU được kết nối. Quan trọng nhất, rơle trạng thái rắn chiếm ít diện tích hơn và không tạo ra bất kỳ tiếng nhấp chuột nào khi được kích hoạt.

Một SSR cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi tải cảm ứng. Tuy nhiên, bạn phải thêm mạch snubber vào SSR để tránh làm hỏng TRIAC (triode cho dòng điện xoay chiều). Điều này có thể không được yêu cầu trong một số TRIACS, chẳng hạn như BTA16.

Ngoài ra, việc xây dựng một rơle trạng thái rắn rẻ hơn so với việc mua một hoặc xây dựng một mô-đun rơle cơ khí. Chúng tôi đã chế tạo một vài chiếc và đã sử dụng chúng trong môi trường sản xuất trong vài tháng qua. Chúng hoạt động trơn tru hơn một cách đáng tin cậy mà không có vấn đề gì cho đến nay.

Xây dựng một rơle trạng thái rắn AC bằng TRIAC

Bạn có thể chọn xây dựng một rơle trạng thái rắn đơn kênh, kênh đôi hoặc đa kênh dựa trên yêu cầu của bạn. Để xây dựng một rơle trạng thái rắn một kênh, bạn sẽ cần các thành phần sau:

• Điện trở 220 ohm ¼ watt
• Điện trở 1K ¼ watt
• BT136 hoặc TRIAC tương tự
• Bộ ghép quang MOC3021
• Thiết bị đầu cuối vít
• Đầu nối dải berg nam hai chân
• PCB mục đích chung
• Đế IC 6 chân (tùy chọn)
• Tản nhiệt (tùy chọn nhưng được khuyến nghị để lái xe tải nặng hơn)
• LED (tùy chọn)
• Hàn sắt và thuốc hàn

Bạn cũng sẽ cần học cách hàn, nếu bạn chưa từng làm trước đây, để chế tạo mô-đun rơle trạng thái rắn tự làm này.

Bước 1: Hàn các thành phần trên PCB

Lấy bảng mạch PCB đa năng và kết nối tất cả các thành phần như trong sơ đồ sau.

Nó sẽ trông như thế này sau khi lắp ráp và hàn các thành phần cần thiết trên bo mạch.

Bước 2: Kiểm tra Rơ le trạng thái rắn

Để kiểm tra rơ le trạng thái rắn DIY, bạn cần một vài dây và nguồn điện 3,3V hoặc 5V. Bạn có thể sử dụng bất kỳ pin 3.3V hoặc MCU nào, chẳng hạn như NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, v.v., để cung cấp điện áp kích hoạt cần thiết để thử nghiệm công tắc rơle trạng thái rắn.

Kiểm tra rơ le trạng thái rắn và lắp đặt liên quan đến việc xử lý nguồn điện xoay chiều 110V-240V. Vui lòng chỉ tiếp tục nếu bạn biết mình đang làm gì. Điều này có thể gây chết người nếu không được thực hiện cẩn thận.

1. Nhận một bảng mở rộng và đảm bảo rằng nó không được cắm vào hoặc kết nối với ổ cắm AC.
2. Mua một thiết bị AC, chẳng hạn như quạt hoặc bóng đèn.
3. Lấy hai dây và kết nối chúng với tải AC của bạn, ví dụ như quạt hoặc bóng đèn.
4. Kết nối một trong các dây được kết nối với tải AC với đầu nối vít của rơle trạng thái rắn (T1).
5. Lấy thêm một dây và kết nối một đầu với đầu cuối vít của rơle trạng thái rắn (T2) và đầu kia với ổ cắm của bảng mở rộng. Nó sẽ giống như sơ đồ sau. Đảm bảo các kết nối được chắc chắn để tránh đoản mạch.

6. Bây giờ kết nối hai thiết bị đầu cuối của pin 3.3V hoặc 3.3V và GND của MCU đầu nối vào các chân đầu vào của rơle trạng thái rắn như trong sơ đồ. Nếu bạn đang sử dụng MCU, hãy sử dụng dây DuPont. Ngoài ra, hãy đảm bảo cực tính là chính xác, như thể hiện trong sơ đồ.
7. Cắm bảng mở rộng vào công tắc AC và bật nó lên.
8. Tải sẽ bật. Nếu bạn ngắt nguồn cung cấp 3,3V khỏi các cực đầu vào của rơle trạng thái rắn, tải sẽ tắt.

Rơ le trạng thái rắn làm việc

Khi một 3,3V hoặc điện áp kích hoạt được cung cấp cho rơle trạng thái rắn, đèn LED bên trong hoặc đèn LED hồng ngoại trong optocoupler bật và bắt đầu phát ra ánh sáng tới cảm biến quang được kết nối với chân 4 và chân 6.

Kết quả là, điện trở giữa chân 4 và chân 6 xuống thấp, điều này kích hoạt TRIAC và chuyển đổi trên tải AC được kết nối. Bộ ghép quang giúp tách các mạch điện áp cao và điện áp thấp, giữ cho Arduino hoặc MCU an toàn khỏi bất kỳ sự can thiệp hoặc hư hỏng nào.

Bước 3: Ghép nối Rơ le trạng thái rắn với Arduino hoặc ESP8266

Bây giờ bạn có thể kết nối rơle trạng thái rắn với Arduino hoặc MCU khác. Thay vì ba dây jumper cho rơ le cơ học, bạn chỉ cần hai dây cho SSR: một dây cho tín hiệu đầu vào (3.3V) và một dây nối đất (GND).

Dựa trên tải, bạn có thể chọn các TRIAC chịu tải cao hơn, chẳng hạn như BTA16, có tản nhiệt để chế tạo rơle trạng thái rắn cho tải nặng (2000W trở lên). Hãy nhớ sử dụng mạch snubber nếu bạn định sử dụng SSR để chuyển đổi tải cảm ứng, chẳng hạn như cho động cơ hoặc máy bơm.

Sử dụng rơ le trạng thái rắn tự làm để xây dựng công tắc thông minh

Bạn có thể sử dụng các mô-đun chuyển tiếp trạng thái rắn này trong các dự án nhà thông minh của mình. Bạn có thể thiết kế mô-đun công tắc thông minh hỗ trợ ESP12 với rơ le trạng thái rắn tích hợp bằng cách sử dụng công cụ phác thảo điện tử Fritzing. Sau khi được thiết kế, bạn có thể in PCB từ nhà cung cấp dịch vụ tạo mẫu / sản xuất PCB hoặc chỉ tiếp tục sử dụng PCB cho mục đích chung.

Bạn có thể sử dụng rơ le này để chế tạo công tắc đèn cảm biến chuyển động thông minh hoặc công tắc Wi-Fi và lắp đặt chúng trong nhà hoặc văn phòng của bạn. Các thiết bị thông minh có thể giúp bạn giảm thiểu lãng phí năng lượng ở mức độ đáng kể bên cạnh việc thuận tiện khi sử dụng. Hơn nữa, bạn cũng có thể thiết lập máy chủ Home Assistant trên Raspberry Pi để thêm tự động hóa.

Thay thế rơ le cơ học bằng rơ le trạng thái rắn

Bây giờ bạn đã học cách chế tạo rơle trạng thái rắn, bạn có thể thay thế rơle cơ học bằng SSR để chuyển đổi hiệu quả và tránh tiếng ồn khi nhấp chuột. Với ít diện tích hơn khi so sánh với rơ le cơ học, bạn có thể thiết kế và chế tạo các nguyên mẫu hoặc công tắc thông minh trong các trường hợp in 3D nhỏ hơn nhiều cho dự án nhà thông minh của mình.

Đọc tiếp