- Componentes necesarios para construir un relé de estado sólido
- Relé de estado sólido con TRIAC - Diagrama de circuito
- ¿Cómo funciona un ACS TRIAC (ASCT)?
- Relé de estado sólido con TRIAC - Diseño de PCB
- Pedido de PCB de PCBWay
- Montaje del relé de estado sólido
- Programando ESP8266 para controlar nuestro relé de estado sólido
- Prueba de nuestro relé de estado sólido
Los relés son comunes en muchos circuitos de conmutación donde se requiere controlar (encender o apagar) una carga de CA. Pero debido a la característica electromecánica, un relé mecánico tiene una vida útil propia y también solo puede alternar el estado de la carga y no puede realizar otras operaciones de conmutación como atenuación o control de velocidad. Aparte de esto, un relé electromecánico también produce sonidos de clic y chispas de alto voltaje cuando se encienden o apagan grandes cargas inductivas. Puede consultar el artículo sobre Funcionamiento de relés para saber más sobre los relés, su construcción y tipos.
La mejor alternativa para un relé electromecánico es un relé de estado sólido. Un relé de estado sólido es un tipo de relé basado en semiconductores que se puede utilizar como sustituto de un relé electromecánico para controlar cargas eléctricas. No tiene bobinas y, por lo tanto, no necesita un campo magnético para funcionar. Tampoco tiene resortes ni contactos mecánicos, por lo tanto, no se desgasta y puede funcionar con poca corriente. Estos relés de estado sólido a menudo reconocidos como SSR usan semiconductores que controlan la función ON-OFF de la carga y también se pueden usar para controlar la velocidad de los motores y el atenuador. También hemos utilizado un dispositivo de estado sólido como TRIAC para controlar la velocidad del motor y para controlar la intensidad de la luz de una carga de CA en proyectos anteriores.
En este proyecto realizaremos un Relé de Estado Sólido de un solo componente y controlaremos una carga AC en funcionamiento 230VAC. La especificación utilizada aquí es limitada, hemos elegido 2A de carga para operar con este relé de estado sólido. El objetivo es construir una PCB compacta para un relé de estado sólido que pueda conectarse y controlarse directamente con los pines GPIO de 3.3V de Nodemcu o ESP8266. Para lograr eso, hemos fabricado nuestras placas PCB a partir de PCBWay y las ensamblaremos y probaremos en este proyecto. Entonces empecemos !!!
Componentes necesarios para construir un relé de estado sólido
- Un PCB
- ACST210-8BTR
- Resistencia 330R ¼ Watt
- Bloque de terminales (300V 5A)
- 0805 LED con cualquier color
- Resistencia 150R
Relé de estado sólido con TRIAC - Diagrama de circuito
El componente principal es el ACS Triac o ACST para abreviar. El número de pieza del ACST es ACST210-8BTR. Sin embargo, la resistencia R1 se usa para conectar el microcontrolador o circuito secundario (circuito de control) GND con el neutro de CA. El valor de la resistencia puede ser cualquiera entre 390R-470R o también puede usarse más levemente que eso.
Para obtener más información sobre el funcionamiento del circuito, se describe en la sección siguiente. Como se mencionó anteriormente, el componente principal es el T1, ACST210-8BTR. ACST es un tipo de TRIAC y también se llama triodo para corriente alterna.
¿Cómo funciona un ACS TRIAC (ASCT)?
Antes de comprender cómo funciona un ACST, es importante comprender cómo funciona TRIAC. TRIAC es un componente electrónico de tres terminales que conduce corriente en cualquier dirección cuando se activa mediante su puerta. Por eso se le llama tiristor triodo bidireccional. TRIAC tiene tres terminales donde "A1" es el ánodo 1, "A2" es el ánodo 2 y "G" es la puerta. A veces, también se conoce como Ánodo 1 y Ánodo 2 o Terminal principal 1 (MT1) y Terminal principal 2 (MT2) respectivamente. Ahora, la puerta de un TRIAC debe recibir una pequeña cantidad de corriente desde la fuente de CA utilizando tiristores opto, por ejemplo, como MOC3021.
Pero, el ACST es un poco diferente del TRIAC normal. ACST es un tipo de TRIAC de STMicroelectronics pero puede interactuar directamente con una unidad de microcontrolador y puede activarse usando una pequeña cantidad de CC sin necesidad de un optoacoplador. Según la hoja de datos, el ACST no requiere ningún circuito amortiguador también para 2A de carga inductiva.
El circuito anterior es una ilustración del circuito de aplicación de ACST. La Línea es la Línea EN VIVO de 230VAC y la Línea Neutra está conectada con el pin común del ACST. La resistencia de puerta se utiliza para controlar la corriente de salida. Sin embargo, esta resistencia también se puede usar en la línea neutra con tierra o se puede eliminar dependiendo de la salida de corriente de la MCU.
La imagen de arriba ilustra el pinout del ACST. Una cosa interesante es que hay una diferencia entre el pinout con el TRIAC estándar y un ACS TRIAC. A continuación se muestra un pinout TRIAC estándar para comparar, es un pinout BT136 TRIAC.
Como podemos ver, en lugar de T1 y T2 (Terminal 1 y Terminal 2), el ACST tiene pines Out y Common. El pin común debe estar conectado con el pin de tierra del microcontrolador. Por tanto, no actúa tan bidireccionalmente como el TRIAC. La carga debe conectarse en serie con el ACST.
Relé de estado sólido con TRIAC - Diseño de PCB
El PCB está diseñado en un tamaño de 24 mm / 15 mm. Se proporciona el disipador de calor adecuado a través del ACST utilizando la capa de cobre. Sin embargo, el Gerber actualizado para esta PCB se proporciona en el siguiente enlace. El Gerber se actualiza después de las pruebas porque hubo algunos errores de diseño.
Durante la prueba, se usa el mismo tamaño de PCB con el circuito diferente donde se proporciona una provisión de MOC3021 pero luego se elimina en el Gerber actualizado.
El diseño completo de la PCB, incluido el archivo Gerber y el esquema, se puede descargar desde el siguiente enlace.
- Descargue el archivo Gerber y el diseño de PCB para relé de estado sólido
Pedido de PCB de PCBWay
Ahora, después de finalizar el diseño, puede proceder con el pedido de la PCB:
Paso 1: Ingrese a https://www.pcbway.com/, regístrese si esta es su primera vez. Luego, en la pestaña Prototipo de PCB, ingrese las dimensiones de su PCB, el número de capas y el número de PCB que necesita.
Paso 2: Continúe haciendo clic en el botón 'Cotizar ahora'. Se lo llevará a una página donde establecer algunos parámetros adicionales como el tipo de placa, capas, material para PCB, grosor y más, la mayoría de ellos están seleccionados de forma predeterminada, si está optando por algún parámetro específico, puede seleccionar esto aquí.
Paso 3: El paso final es cargar el archivo Gerber y proceder con el pago. Para asegurarse de que el proceso sea fluido, PCBWAY verifica si su archivo Gerber es válido antes de proceder con el pago. De esta manera, puede estar seguro de que su PCB es amigable con la fabricación y le llegará cuando esté comprometido.
Montaje del relé de estado sólido
Después de unos días, recibimos nuestra PCB en un paquete ordenado y la calidad de la PCB fue buena como siempre. La capa superior y la capa inferior del tablero se muestran a continuación.
Dado que esta fue la primera vez que trabajé con ACST, las cosas no salieron según el plan como dije anteriormente. Tuve que hacer algunos cambios. El circuito final después de realizar todos los cambios se muestra a continuación. No necesita preocuparse por los cambios porque ya están hechos y actualizados en el archivo Gerber que descargó de la sección anterior.
Programando ESP8266 para controlar nuestro relé de estado sólido
El código es simple. Hay dos pines GPIO disponibles en ESP8266-01. GPIO 0 se selecciona como pin de botón y GPIO 2 se selecciona como pin de relé. Cuando se lee el pin del botón, si se presiona el botón, el relé cambiará el estado ENCENDIDO o APAGADO o viceversa. Sin embargo, para un funcionamiento sin problemas, también se utiliza un retardo antirrebote. Puede obtener más información sobre la eliminación de rebotes de interruptores en el artículo vinculado. Dado que el código es muy simple, no lo discutiremos aquí. El código completo se puede encontrar al final de esta página.
Prueba de nuestro relé de estado sólido
El circuito está conectado con el ESP8266-01 con una fuente de alimentación de 3.3V. Además, se utiliza una bombilla de 100 vatios para realizar pruebas. Como puede ver en la imagen de arriba, he alimentado nuestro módulo ESP con un módulo de fuente de alimentación de placa de prueba y usé dos botones para encender y apagar nuestra carga.
Cuando se presiona el botón, la luz se enciende. Más tarde, después de las pruebas, soldé el relé de estado sólido y el módulo ESP826 en una sola placa para lograr una solución compacta como se muestra a continuación. Ahora, con fines de demostración, hemos utilizado un botón para activar la carga, pero en la aplicación real, lo activaremos de forma remota escribiendo nuestro programa en consecuencia.
La explicación completa y el video de trabajo se pueden ver en el enlace a continuación. Espero que haya disfrutado del proyecto y haya aprendido algo útil. Si tiene alguna pregunta, déjela en la sección de comentarios a continuación o utilice nuestros foros para iniciar una discusión sobre esto.