בניית מוצק קומפקטי וספק נמוך

ממסרים נפוצים במעגלי מיתוג רבים בהם יש צורך בשליטה (הפעלה או כיבוי) של עומס זרם חילופין. אך בשל המאפיין האלקטרומכני, לממסר מכני יש חיי עצמי, והוא גם יכול להחליף את מצב העומס ולא יכול לבצע פעולות מיתוג אחרות כמו עמעום או בקרת מהירות. מלבד זאת, ממסר אלקטרומכני מייצר צלילי לחיצה וניצוץ מתח גבוה כאשר עומסי אינדוקציה עצומים מופעלים או כבויים. אתה יכול לבדוק את המאמר על עבודה של ממסרים כדי לדעת יותר על ממסרים, בנייתם ​​וסוגיהם.

החלופה הטובה ביותר לממסר אלקטרומכני היא ממסר מצב מוצק. ממסר מצב מוצק הוא סוג של ממסר מבוסס מוליכים למחצה שיכול לשמש כתחליף לממסר אלקטרומכני לשליטה בעומסים חשמליים. אין לו סלילים ולכן אינו זקוק לשדה מגנטי בכדי שיפעל. אין לו גם קפיצים או מגעים מכניים ולכן אין בלאי והוא יכול לפעול בזרם נמוך. ממסר מצב מוצק זה המוכר לעתים קרובות כ- SSR משתמש במוליכים למחצה השולטים על פונקציית ה- ON-OFF של העומס, כמו גם באמצעותם ניתן לשלוט על מהירות המנועים וכן על העמם. השתמשנו גם במכשיר מצב מוצק כמו TRIAC כדי לשלוט על מהירות המנוע וכדי לשלוט בעוצמת האור של עומס זרם בפרויקטים קודמים.

בפרויקט זה נכין ממסר מצב מוצק באמצעות רכיב בודד ונשלוט על עומס זרם חילופין בפעולת 230 וולט. המפרט המשמש כאן מוגבל, בחרנו 2A של עומס להפעלה באמצעות ממסר מצב-מוצק זה. המטרה היא לבנות PCB קומפקטי עבור ממסר מצב מוצק שניתן יהיה להתממשק ולשלט אותו ישירות באמצעות פינים GPIO 3.3V של Nodemcu או ESP8266. כדי להשיג זאת, ייצרנו את לוחות ה- PCB שלנו מ- PCBWay ואנו נרכיב ונבדוק אותו בפרויקט זה. אז בואו נתחיל !!!

רכיבים נדרשים לבניית ממסר מצב מוצק

1. PCB
2. ACST210-8BTR
3. נגד 330R ¼ ואט
4. בלוק מסוף (300V 5A)
5. 0805 לד בכל צבע
6. נגד 150R

ממסר מצב מוצק באמצעות TRIAC - תרשים מעגלים

המרכיב העיקרי הוא ה- ACS Triac או בקיצור ACST. מספר החלק של ה- ACST הוא ACST210-8BTR. עם זאת, הנגד R1 משמש לחיבור המיקרו-בקר או המעגל המשני (מעגל הבקרה) עם ה- AC Neutral. הערך של הנגד יכול להיות כל דבר שבין 390R-470R או שניתן להשתמש בו מעט יותר מזה.

לקבלת מידע נוסף אודות פעולת המעגל, הוא מתואר בסעיף להלן. כאמור, המרכיב העיקרי הוא T1, ACST210-8BTR. ACST הוא סוג של TRIAC ונקרא גם טריודה לזרם חילופין.

כיצד עובד ACS TRIAC (ASCT)?

לפני שתבין כיצד ACST עובד, חשוב להבין כיצד TRIAC עובד. TRIAC הוא רכיב אלקטרוני בעל שלושה מסופים המוליך זרם לשני הכיוונים כאשר הוא מופעל באמצעות השער שלו. לפיכך הוא נקרא תיריסטור טריודה דו כיווני. ל- TRIAC שלושה מסופים בהם "A1" הוא אנודה 1, "A2" הוא אנודה 2 ו- "G" הוא שער. לפעמים זה מכונה גם Anode 1 ו- Anode 2 או Terminal 1 (MT1) ו- Terminal 2 (MT2) בהתאמה. כעת, יש לספק שער של TRIAC כמות קטנה של זרם ממקור ה- AC באמצעות תיריסטורי Opto, למשל, כגון MOC3021.

אבל, ACST שונה במקצת מ- TRIAC רגיל. ACST הוא סוג של TRIAC מבית STMicroelectronics אך ניתן לממשקו ישירות ליחידת מיקרו-בקר והוא יכול להיות מופעל באמצעות כמות קטנה של DC ללא צורך במצמד אופטי. בהתאם לגליון הנתונים, ACST אינו דורש שום מעגל סנבר עבור 2A של עומס אינדוקטיבי.

המעגל הנ"ל הוא המחשה למעגל היישום של ACST. הקו הוא קו LIVE של 230VAC והקו הניטרלי מחובר לסיכה המשותפת של ה- ACST. נגד השער משמש לבקרת זרם המוצא. עם זאת, ניתן להשתמש בנגד זה גם בקו הניטרלי עם הקרקע או ניתן לבטל אותו בהתאם לתפוקת MCU הנוכחית.

התמונה לעיל ממחישה את פינוי ה- ACST. דבר מעניין אחד הוא שיש הבדל בין ה- pinout עם ה- TRIAC הסטנדרטי ל- ACS TRIAC. להלן השוואה, pinout TRIAC סטנדרטי מוצג לשם השוואה, זהו pinout BT136 TRIAC.

כפי שאנו רואים, במקום T1 ו- T2 (טרמינל 1 וטרמינל 2), ל- ACST יש סיכות Out ו- Common. יש לחבר את הסיכה המשותפת לסיכה הקרקעית של המיקרו-בקר. לפיכך, הוא אינו פועל כמו דו כיווני כמו ה- TRIAC. יש לחבר את העומס בסדרה עם ה- ACST.

ממסר מצב מוצק באמצעות TRIAC - PCB Design

ה- PCB מתוכנן בגודל 24mm / 15mm. גוף הקירור המתאים מסופק ברחבי ה- ACST באמצעות שכבת הנחושת. עם זאת, הגרבר המעודכן עבור PCB זה מופיע בקישור למטה. הגרבר מעודכן לאחר הבדיקה מכיוון שהיו כמה טעויות בתכנון.

במהלך הבדיקה, נעשה שימוש באותו PCB בגודל המעגל השונה כאשר ניתנת הוראה של MOC3021 אך היא מוסרת מאוחר יותר בגרבר המעודכן.

ניתן להוריד את עיצוב ה- PCB המלא כולל קובץ הגרבר והסכמה מהקישור למטה.

• הורד את קובץ גרבר ועיצוב PCB עבור ממסר מצב מוצק

הזמנת PCB מ- PCBWay

כעת לאחר סיום התכנון תוכלו להמשיך ולהזמין את ה- PCB:

שלב 1: היכנס https://www.pcbway.com/, הירשם אם זו הפעם הראשונה שלך. לאחר מכן, בכרטיסיה אב טיפוס של PCB, הזן את הממדים של ה- PCB שלך, את מספר השכבות ואת מספר ה- PCB שאתה צריך.

שלב 2: המשך על ידי לחיצה על כפתור 'ציטוט עכשיו'. תועבר לדף שבו ניתן להגדיר כמה פרמטרים נוספים כמו סוג הלוח, שכבות, חומר ל- PCB, עובי ועוד, רובם נבחרים כברירת מחדל, אם אתה בוחר בפרמטרים ספציפיים כלשהם, תוכל לבחור זה כאן.

שלב 3: השלב האחרון הוא העלאת קובץ גרבר והמשך התשלום. כדי לוודא שהתהליך חלק, PCBWAY מאמת אם קובץ הגרבר שלך תקף לפני שתמשיך בתשלום. בדרך זו, אתה יכול להיות בטוח שה- PCB שלך הוא ידידותי לייצור ויגיע אליך כמחויב.

הרכבת ממסר מצב מוצק

לאחר מספר ימים קיבלנו את ה- PCB שלנו באריזה מסודרת ואיכות ה- PCB הייתה טובה כמו תמיד. השכבה העליונה והשכבה התחתונה של הלוח מוצגות למטה.

מכיוון שזו הייתה הפעם הראשונה שעבדתי עם ACST, הדברים לא התנהלו לפי התוכנית כפי שסיפרתי קודם. הייתי צריך לעשות כמה שינויים. המעגל הסופי לאחר ביצוע כל השינויים מוצג להלן. אינך צריך לדאוג לגבי השינויים מכיוון שהם כבר נעשו ומעודכנים בקובץ גרבר שהורדת מהסעיף לעיל.

תכנות ESP8266 לשליטה בממסר מצב מוצק שלנו

הקוד פשוט. שני סיכות GPIO זמינות ב- ESP8266-01. GPIO 0 נבחר כסיכת כפתור ו- GPIO 2 נבחר כסיכת ממסר. כאשר קוראים את סיכת הכפתור, אם לוחצים על הלחצן, הממסר ישנה את המצב ON או OFF או להיפך. עם זאת, לצורך הפעלה ללא בעיות, נעשה שימוש גם בעיכוב ההפצה. תוכל ללמוד עוד על שיפוץ מתג במאמר המקושר. מכיוון שהקוד פשוט מאוד, לא נדון בו כאן. הקוד השלם נמצא בתחתית עמוד זה.

בודק את ממסר מצב מוצק שלנו

המעגל מחובר ל- ESP8266-01 עם מקור כוח 3.3V. כמו כן, נורה של 100 ואט משמשת למטרות בדיקה. כפי שניתן לראות בתמונה שלמעלה, הפעלתי את מודול ה- ESP שלנו באמצעות מודול אספקת חשמל לחם והשתמשתי בשני כפתורים להפעלה וכיבוי של העומס שלנו.

כאשר לוחצים על הכפתור, האור נדלק. מאוחר יותר לאחר הבדיקה, הלחמתי הן את ממסר מצב מוצק והן את מודול ESP826 על גבי לוח יחיד כדי להשיג פיתרון קומפקטי כמוצג להלן. כעת למטרות הדגמה השתמשנו בלחצן כפתור להפעלת העומס, אך ביישום בפועל נפעיל אותו מרחוק על ידי כתיבת התוכנית שלנו בהתאם.

את ההסבר המלא וסרטון העבודה ניתן לראות בקישור למטה. מקווה שנהניתם מהפרויקט ולמדתם משהו שימושי, אם יש לכם שאלות, אנא השאירו אותן בקטע ההערות למטה או השתמשו בפורומים שלנו כדי להתחיל דיון בנושא.