So bauen Sie ein DIY-Solid-State-Relais mit einem TRIAC

Sie können sowohl mechanische als auch Solid-State-Relaismodule kaufen. Halbleiterrelais sind jedoch neuer und kosten etwas mehr als die herkömmlichen Relaisschaltmodule, die Sie möglicherweise bereits in Ihren Heimwerker-Smart-Switches oder Heimautomatisierungsprojekten verwenden.

In dieser Anleitung bauen wir ein Solid-State-Relais aus nur wenigen leicht verfügbaren Komponenten. Sie können diese DIY-Solid-State-Relais in einer Produktionsumgebung und in Ihren Heimautomatisierungs- oder Smart-Switch-Projekten verwenden.

Halbleiterrelais vs. mechanisches Relais: Ein schneller Vergleich

Im Gegensatz zu mechanischen Relaisschaltern hat ein Halbleiterrelais keine beweglichen Teile. Es ist vergleichbar mit dem Vergleich einer mechanischen Festplatte und eines Solid-State-Laufwerks, das viel schneller und energieeffizienter ist.

Ebenso arbeitet ein Solid-State-Relais (SSR) schneller und verbraucht keinen Strom, wenn es nicht verwendet oder ausgeschaltet ist. Es funktioniert oder schaltet sich ein, wenn die Triggerspannung von der angeschlossenen MCU bereitgestellt wird. Am wichtigsten ist, dass ein Halbleiterrelais einen geringeren Platzbedarf einnimmt und beim Auslösen kein Klickgeräusch erzeugt.

Ein SSR kann auch zum Schalten induktiver Lasten verwendet werden. Sie müssen jedoch a hinzufügen Snubber-Schaltung an das SSR, um Schäden am TRIAC (Triode für Wechselstrom) zu vermeiden. Dies ist in einigen TRIACS, wie z. B. dem BTA16, möglicherweise nicht erforderlich.

Außerdem ist der Bau eines Halbleiterrelais billiger als der Kauf eines solchen oder der Bau eines mechanischen Relaismoduls. Wir haben einige gebaut und verwenden sie seit einigen Monaten in einer Produktionsumgebung. Sie arbeiten zuverlässig reibungsloser ohne Probleme bis heute.

Aufbau eines AC-Halbleiterrelais mit einem TRIAC

Sie können wählen, ob Sie ein Einkanal-, Zweikanal- oder Mehrkanal-Solid-State-Relais basierend auf Ihren Anforderungen bauen möchten. Um ein einkanaliges Solid-State-Relais zu bauen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:

• 220 Ohm ¼ Watt Widerstand
• 1K ¼ Watt Widerstand
• BT136 oder ähnlicher TRIAC
• Optokoppler MOC3021
• Schraubklemme
• Zweipoliger Berg-Strip-Stecker
• Allzweck-Leiterplatte
• 6-poliger IC-Sockel (optional)
• Kühlkörper (optional, aber für den Antrieb schwererer Lasten empfohlen)
• LED (optional)
• Lötkolben und Lötzinn

Das müssen Sie auch löten lernen, wenn Sie es noch nie zuvor getan haben, für den Bau dieses DIY-Solid-State-Relaismoduls.

Schritt 1: Löten Sie die Komponenten auf der Platine

Holen Sie sich die Allzweck-PCB-Platine und verbinden Sie alle Komponenten wie im folgenden Diagramm gezeigt.

So sollte es nach dem Bestücken und Verlöten der benötigten Bauteile auf der Platine aussehen.

Schritt 2: Testen Sie das Halbleiterrelais

Um das DIY-Solid-State-Relais zu testen, benötigen Sie ein paar Drähte und eine 3,3-V- oder 5-V-Stromversorgung. Sie können eine beliebige 3,3-V-Batterie oder eine MCU wie NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno usw. verwenden, um die zum Testen des Halbleiterrelaisschalters erforderliche Auslösespannung bereitzustellen.

Das Testen des Halbleiterrelais und der Installation umfasst den Umgang mit einer 110-240-V-Wechselstromversorgung. Bitte fahren Sie nur fort, wenn Sie wissen, was Sie tun. Dies kann tödlich sein, wenn es nicht sorgfältig durchgeführt wird.

1. Besorgen Sie sich eine Erweiterungsplatine und stellen Sie sicher, dass sie nicht an eine Wechselstromsteckdose angeschlossen oder angeschlossen ist.
2. Holen Sie sich ein AC-Gerät, wie einen Ventilator oder eine Glühbirne.
3. Nehmen Sie zwei Drähte und verbinden Sie sie mit Ihrer AC-Last, z. ein Lüfter oder eine Glühbirne.
4. Schließen Sie einen der an die AC-Last angeschlossenen Drähte an die Schraubklemme des Halbleiterrelais (T1) an.
5. Nehmen Sie einen weiteren Draht und verbinden Sie ein Ende mit der Schraubklemme des Halbleiterrelais (T2) und das andere mit der Buchse der Erweiterungsplatine. Es sollte wie im folgenden Diagramm aussehen. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen sicher sind, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
6. Verbinden Sie nun die beiden Anschlüsse der 3,3-V-Batterie oder die 3,3-V- und GND-Anschlüsse der MCU mit den Eingangspins des Halbleiterrelais, wie in der Abbildung gezeigt. Wenn Sie eine MCU verwenden, verwenden Sie Kabel von DuPont. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Polarität korrekt ist, wie in der Abbildung gezeigt.
7. Stecken Sie die Erweiterungsplatine in den AC-Schalter und schalten Sie sie ein.
8. Die Last sollte einschalten. Wenn Sie die 3,3-V-Versorgung von den Eingangsklemmen des Halbleiterrelais trennen, sollte die Last abschalten.

Solid-State-Relais funktioniert

Wenn dem Solid-State-Relais eine Triggerspannung von 3,3 V zugeführt wird, schaltet sich die interne LED oder IR-LED im Optokoppler ein und sendet Licht an den an Pin 4 und Pin 6 angeschlossenen optischen Sensor.

Dadurch wird der Widerstand zwischen Pin 4 und Pin 6 niedrig, was den TRIAC auslöst und die angeschlossene AC-Last einschaltet. Der Optokoppler hilft dabei, die Hochspannungs- und Niederspannungskreise zu trennen, wodurch das Arduino oder die MCU vor Störungen oder Beschädigungen geschützt sind.

Schritt 3: Koppeln Sie das Halbleiterrelais mit Arduino oder ESP8266

Sie können das Solid-State-Relais jetzt an ein Arduino oder eine andere MCU anschließen. Anstelle von drei Drahtbrücken für ein mechanisches Relais benötigen Sie für das SSR nur zwei: eine für das Eingangssignal (3,3 V) und eine weitere für Masse (GND).

Je nach Last können Sie höher belastbare TRIACs wie den BTA16 mit Kühlkörper wählen, um Solid-State-Relais für hohe Lasten (2000 W oder mehr) zu bauen. Denken Sie daran, einen Snubber-Schaltkreis zu verwenden, wenn Sie das SSR zum Schalten induktiver Lasten verwenden, z. B. für einen Motor oder eine Pumpe.

Verwenden Sie DIY-Solid-State-Relais, um intelligente Schalter zu bauen

Sie können diese Solid-State-Relais-Module in Ihren Smart-Home-Projekten verwenden. Sie können ESP12-betriebene Smart-Switch-Module mit dem integrierten Solid-State-Relais mit dem Elektronik-Skizzentool Fritzing entwerfen. Nach dem Entwurf können Sie die Leiterplatte von einem Dienstleister für Leiterplatten-Prototyping/-Fertigung drucken lassen oder einfach weiter Allzweck-Leiterplatten verwenden.

Sie können dieses Relais verwenden Bauen Sie einen intelligenten Lichtschalter mit Bewegungserkennung oder Wi-Fi-Switches und installieren Sie sie in Ihrem Haus oder Büro. Intelligente Geräte können Ihnen dabei helfen, Energieverschwendung in erheblichem Maße zu reduzieren, abgesehen davon, dass sie bequem zu bedienen sind. Darüber hinaus können Sie auch Richten Sie einen Home Assistant-Server auf dem Raspberry Pi ein Automatisierung hinzuzufügen.

Ersetzen Sie mechanische Relais durch Halbleiterrelais

Nachdem Sie nun gelernt haben, Halbleiterrelais zu bauen, können Sie Ihre mechanischen Relais durch ein SSR ersetzen, um effizient zu schalten und Klickgeräusche zu vermeiden. Mit einem geringeren Platzbedarf im Vergleich zu mechanischen Relais können Sie Prototypen oder intelligente Schalter in viel kleineren 3D-gedruckten Gehäusen für Ihr Smart-Home-Projekt entwerfen und bauen.

So fügen Sie Ihrer Klimaanlage Wi-Fi-Steuerung hinzu und machen sie intelligent

Lesen Sie weiter