كيفية بناء مرحل الحالة الصلبة DIY باستخدام TRIAC

يمكنك شراء كل من وحدات الترحيل الميكانيكية وذات الحالة الصلبة. ومع ذلك ، فإن مرحلات الحالة الصلبة هي أحدث وتكلف أكثر قليلاً من وحدات تبديل الترحيل التقليدية التي قد تستخدمها بالفعل في مفاتيح التبديل الذكية DIY أو مشاريع أتمتة المنزل.

في هذا الدليل ، سنقوم ببناء مرحل الحالة الصلبة من عدد قليل من المكونات المتوفرة بسهولة. يمكنك استخدام مرحلات الحالة الصلبة هذه في بيئة إنتاج وفي أتمتة منزلك أو مشاريع التبديل الذكية.

مرحل الحالة الصلبة مقابل التتابع الميكانيكي: مقارنة سريعة

على عكس مفاتيح الترحيل الميكانيكية ، لا يحتوي مرحل الحالة الصلبة على أجزاء متحركة. إنه أقرب إلى مقارنة محرك أقراص ثابت ميكانيكي ومحرك أقراص مزود بذاكرة مصنوعة من مكونات صلبة ، وهو أسرع بكثير وفعال في استهلاك الطاقة.

وبالمثل ، يعمل مرحل الحالة الصلبة (SSR) بشكل أسرع ولا يستهلك أي طاقة عند عدم استخدامه أو إيقاف تشغيله. إنه يعمل أو يتم تشغيله عندما يتم توفير جهد الزناد بواسطة وحدة MCU المتصلة. الأهم من ذلك ، أن مرحل الحالة الصلبة يشغل مساحة أقل ولا يصدر ضوضاء نقر عند تشغيله.

يمكن أيضًا استخدام SSR لتبديل الحمل الاستقرائي. ومع ذلك ، يجب عليك إضافة

دائرة snubber إلى SSR لمنع تلف TRIAC (الصمام الثلاثي للتيار المتردد). قد لا يكون هذا مطلوبًا في بعض TRIACS ، مثل BTA16.

أيضًا ، يعد بناء مرحل الحالة الصلبة أرخص من شراء واحد أو بناء وحدة ترحيل ميكانيكية. لقد بنينا القليل منها ونستخدمها في بيئة إنتاج خلال الأشهر القليلة الماضية. أنها تعمل بشكل أكثر موثوقية مع عدم وجود مشاكل حتى الآن.

بناء مرحل الحالة الصلبة AC باستخدام TRIAC

يمكنك اختيار إنشاء مرحل الحالة الصلبة أحادي القناة أو ثنائي القناة أو متعدد القنوات بناءً على متطلباتك. لبناء مرحل الحالة الصلبة أحادي القناة ، ستحتاج إلى المكونات التالية:

• مقاوم 220 اوم وات
• 1K ¼ واط المقاوم
• BT136 أو TRIAC مشابه
• مقارن بصري MOC3021
• مأخذ المسمار
• موصل قطاع برج برج الذكر ثنائي السنون
• ثنائي الفينيل متعدد الكلور للأغراض العامة
• قاعدة IC ذات 6 سنون (اختيارية)
• المشتت الحراري (اختياري ولكنه موصى به لقيادة الأحمال الثقيلة)
• LED (اختياري)
• لحام الحديد ولحام

سوف تحتاج أيضا إلى تعلم كيفية اللحام، إذا لم تكن قد فعلت ذلك من قبل ، لبناء وحدة ترحيل الحالة الصلبة هذه.

الخطوة 1: جندى المكونات الموجودة على PCB

احصل على لوحة PCB للأغراض العامة وقم بتوصيل جميع المكونات كما هو موضح في الرسم التخطيطي التالي.

يجب أن يبدو هكذا بعد تجميع ولحام المكونات المطلوبة على السبورة.

الخطوة 2: اختبر مرحل الحالة الصلبة

لاختبار مرحل الحالة الصلبة DIY ، تحتاج إلى عدد قليل من الأسلاك ومصدر طاقة 3.3 فولت أو 5 فولت. يمكنك استخدام أي بطارية 3.3 فولت أو وحدة MCU ، مثل NodeMCU و D1 Mini و Arduino Uno وما إلى ذلك ، لتزويد جهد الزناد المطلوب لاختبار مفتاح ترحيل الحالة الصلبة.

يتضمن اختبار مرحل الحالة الصلبة وتركيبه التعامل مع مصدر طاقة تيار متردد بجهد 110-240 فولت. يرجى المتابعة فقط إذا كنت تعرف ما تفعله. قد يكون هذا مميتًا إذا لم يتم القيام به بعناية.

1. احصل على لوحة تمديد وتأكد من عدم توصيلها أو توصيلها بمقبس التيار المتردد.
2. احصل على جهاز تكييف ، مثل مروحة أو لمبة.
3. خذ سلكين وقم بتوصيلهما بحمل التيار المتردد ، على سبيل المثال مروحة أو لمبة.
4. قم بتوصيل أحد الأسلاك المتصلة بحمل التيار المتردد بالمحطة اللولبية لترحيل الحالة الصلبة (T1).
5. خذ سلكًا آخر ، وقم بتوصيل أحد طرفيه بالمحطة اللولبية لترحيل الحالة الصلبة (T2) والآخر بمقبس لوحة التمديد. يجب أن يبدو مثل الرسم التخطيطي التالي. تأكد من إحكام التوصيلات لتجنب حدوث ماس كهربائي.
6. قم الآن بتوصيل طرفي بطارية 3.3 فولت أو MCU's 3.3V و GNDterminals بدبابيس الإدخال لترحيل الحالة الصلبة كما هو موضح في الرسم التخطيطي. إذا كنت تستخدم MCU ، فاستخدم أسلاك DuPont. تأكد أيضًا من صحة القطبية ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي.
7. قم بتوصيل لوحة التمديد بمفتاح التيار المتردد وتشغيلها.
8. يجب أن يتم تشغيل الحمل. إذا قمت بفصل إمداد 3.3 فولت عن أطراف الإدخال لمرحل الحالة الصلبة ، فيجب إيقاف تشغيل الحمل.

عمل ترحيل الحالة الصلبة

عندما يتم توفير جهد الزناد 3.3V لمرحل الحالة الصلبة ، يتم تشغيل مصباح LED الداخلي أو IR LED في optocoupler ويبدأ في إصدار الضوء إلى المستشعر البصري المتصل بالدبوس 4 والدبوس 6.

نتيجة لذلك ، تنخفض المقاومة بين الدبوس 4 والدبوس 6 ، مما يؤدي إلى تشغيل TRIAC وتشغيل حمل التيار المتردد المتصل. يساعد optocoupler على فصل الدوائر ذات الجهد العالي والجهد المنخفض ، مما يحافظ على Arduino أو MCU في مأمن من أي تداخل أو ضرر.

الخطوة 3: قم بإقران مرحل الحالة الصلبة مع Arduino أو ESP8266

يمكنك الآن توصيل مرحل الحالة الصلبة بـ Arduino أو وحدة MCU أخرى. بدلاً من ثلاثة أسلاك توصيل لترحيل ميكانيكي ، فأنت تحتاج فقط إلى اثنين لـ SSR: أحدهما لإشارة الإدخال (3.3 فولت) والآخر للأرض (GND).

بناءً على الحمل ، يمكنك اختيار TRIACs ذات الأحمال الأعلى ، مثل BTA16 ، مع المشتت الحراري لبناء مرحلات الحالة الصلبة للأحمال الثقيلة (2000 واط أو أكثر). تذكر استخدام دائرة snubber إذا كنت ستستخدم SSR لتبديل الحمل الاستقرائي ، مثل المحرك أو المضخة.

استخدم مرحلات الحالة الصلبة التي تصنعها بنفسك لبناء محولات ذكية

يمكنك استخدام وحدات ترحيل الحالة الصلبة هذه في مشاريع المنزل الذكي. يمكنك تصميم وحدات التبديل الذكية التي تعمل بنظام ESP12 مع مرحل الحالة الصلبة المدمج باستخدام أداة رسم الإلكترونيات Fritzing. بمجرد التصميم ، يمكنك الحصول على ثنائي الفينيل متعدد الكلور مطبوعًا من مزود خدمة النماذج الأولية / التصنيع لثنائي الفينيل متعدد الكلور أو استمر في استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور للأغراض العامة.

يمكنك استخدام هذا التتابع ل بناء مفتاح ضوء ذكي مستشعر للحركة أو مفاتيح Wi-Fi وتثبيتها في منزلك أو مكتبك. يمكن أن تساعدك الأجهزة الذكية على تقليل إهدار الطاقة إلى حد كبير إلى جانب كونها مريحة في الاستخدام. علاوة على ذلك ، يمكنك أيضًا قم بإعداد خادم Home Assistant على Raspberry Pi لإضافة الأتمتة.

استبدل المرحلات الميكانيكية بمرحلات الحالة الصلبة

الآن بعد أن تعلمت بناء مرحلات الحالة الصلبة ، يمكنك استبدال المرحلات الميكانيكية الخاصة بك بـ SSR للتبديل الفعال وتجنب النقر فوق الضوضاء. مع وجود مساحة أقل مقارنة بالمرحلات الميكانيكية ، يمكنك تصميم وبناء نماذج أولية أو مفاتيح ذكية في حقائب مطبوعة ثلاثية الأبعاد أصغر بكثير لمشروع منزلك الذكي.

كيفية إضافة تحكم Wi-Fi إلى مكيف الهواء وجعله ذكيًا

اقرأ التالي