Inteligentne przełączniki i wtyczki oparte na Wi-Fi, które możesz kupić, zawierają mechaniczny przekaźnik, który aktywuje się, gdy mikrokontroler otrzyma wejście binarne, takie jak 0 lub 1, zwykle wysyłane za pośrednictwem aplikacji. Te urządzenia pozwalają tylko kontrolować stan włączenia/wyłączenia urządzeń, takich jak wentylator, silnik lub światło. Jeśli chcesz również kontrolować prędkość lub jasność podłączonego urządzenia sieciowego lub obciążenia, będziesz potrzebować przełącznika półprzewodnikowego opartego na TRIAC.

W tym poradniku dla majsterkowiczów zbudujemy od podstaw moduł ściemniacza z detektorem przejścia przez zero i użyjemy go do kontroli stanu włączenia/wyłączenia, prędkości i jasności podłączonego obciążenia AC.

Co to jest detektor przejścia przez zero?

Detektor przejścia przez zero (ZCD) to komparator napięcia lub obwód detektora wzmacniacza operacyjnego używany do wykrywania napięcia zmiana z dodatniego na ujemny poziom sygnału sinusoidalnego prądu przemiennego przy przejściu przez zero wolty. W skrócie, obwód służy do wykrywania przejścia przez zero wejściowego sygnału AC.

ZCD służy do budowy obwodów elektronicznych do przełączania, licznika częstotliwości, mierników faz itp. Do sterowania fazą napięcia AC można również użyć obwodu detektora przejścia przez zero i przekaźnika półprzewodnikowego opartego na TRIAC z płytami Wi-Fi opartymi na Arduino lub ESP8266.

W większości krajów częstotliwość prądu przemiennego 50 Hz (50 cykli/sekundę) jest używana przy zasilaniu 220-240 V. Jednak kilka krajów, takich jak Stany Zjednoczone, używa prądu sieciowego 120 V 60 Hz (60 cykli/sekundę). Z każdym cyklem fala dochodzi do zera, w którym to momencie mikrokontroler ją wykrywa, a następnie przełącza lub wyzwala przekaźnik półprzewodnikowy (TRIAC) zgodnie z wymaganiami.

W przeciwieństwie do przekaźnika mechanicznego, przekaźnik półprzewodnikowy oparty na TRIAC jest szybko przełączającym urządzeniem elektronicznym, a zatem najlepiej nadaje się do tworzenia obwodu ściemniacza.

Rzeczy, których będziesz potrzebować

Zbierz następujące elementy, aby zbudować samodzielny moduł ściemniacza prądu przemiennego z izolowanym detektorem przejścia przez zero.

  • NodeMCU lub D1 Mini
  • BT136 4A lub BT139 16A TRIAC (w zależności od obciążenia)
  • Transoptor MOC3021
  • Transoptor MCT2E lub 4N35
  • Mostek prostowniczy DB107
  • Rezystor 220Ω ¼ W
  • Rezystory 2 x 10kΩ ¼ W
  • Rezystory 2 x 100kΩ ¼ W
  • 2 x 2-pinowe zaciski śrubowe
  • Pasek męski berg (opcjonalnie)
  • PCB ogólnego przeznaczenia
  • Lutownica i lutownica
  • Przewody połączeniowe (opcjonalnie, można przylutować przewody bezpośrednio do PCB)

Te komponenty są przeznaczone dla jednokanałowego modułu ściemniacza DIY. Aby kontrolować więcej ładunków, możesz Zbuduj więcej przekaźników półprzewodnikowych DIY! i interfejs z mikrokontrolerem.

Połącz komponenty

Zapoznaj się z poniższym schematem obwodu, aby połączyć i sprzęgać wszystkie komponenty na płytce PCB ogólnego przeznaczenia w celu zbudowania detektora przejścia przez zero. Użyj lutownicy i lutu, aby zabezpieczyć wszystkie połączenia, jak pokazano na poniższym schemacie. Jeśli nigdy wcześniej nie lutowałeś, naucz się lutować z prostymi projektami przed rozpoczęciem tego.

Zapoznaj się z poniższym schematem, aby zbudować moduł przekaźnika półprzewodnikowego, do którego będzie podłączone obciążenie.

Te obwody pokazują moduł ściemniacza jednokanałowego. Zwiększając przekaźniki półprzewodnikowe, można dodawać i kontrolować większą liczbę urządzeń lub obciążeń AC. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki końcowe powinny wyglądać podobnie do poniższych. Jest to 3-kanałowy moduł ściemniacza z detektorem przejścia przez zero.

Skompiluj oprogramowanie układowe ściemniacza AC

Aby skompilować oprogramowanie układowe modułu do sterowania bezprzewodowego, będziesz potrzebować: Konfiguracja Home Assistant na Raspberry Pi (lub Docker) z dodatkiem ESPHome. Po skonfigurowaniu Home Assistant i ESPHome wykonaj następujące kroki, aby skompilować oprogramowanie układowe:

  1. W Home Assistant przejdź do ESPHome i kliknij +Nowe urządzenie > Kontynuować.
  2. Wpisz nazwę ściemniacza. Nazwaliśmy nasze symfonia-cooler ponieważ będziemy go używać do sterowania wentylatorem chłodnicy i prędkością pompy. Kliknij Następny.
  3. Wybierz ESP8266 lub Wybierz konkretną tablicę > D1 Mini i kliknij Następny > Pomijać.
  4. Znajdź nowo utworzone urządzenie ściemniacza i kliknij Edytować.
  5. W oknie edytora YAML wprowadź swoje dane uwierzytelniające Wi-Fi: 
Wi-Fi:
 identyfikator: "TwójWFiSSID"
 hasło: "Hasło do wifi"

Następnie wklej następujący kod tuż pod portal przechwytujący:

wyjście:
 - platforma: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 bramka_pin: D0
 zero_cross_pin:
 numer: D2
 min_moc: 70%
światło:
 - platforma: monochromatyczna
 wyjście: symphony_cooler
 nazwa: Symphony Cooler

Zmienić ID: oraz Nazwa: w kodzie zgodnie z urządzeniem, którym będziesz sterować. Jak wspomniano wcześniej, możesz również dodać więcej przekaźników półprzewodnikowych, aby kontrolować jasność lub prędkość obciążenia AC. Kod powinien wyglądać tak:

Zbudowany przez nas moduł steruje dwoma silnikami, pompą chłodnicy i wentylatorem chłodnicy, dlatego nadaliśmy im odpowiednie nazwy. Gdy kod będzie gotowy, kliknij Ratować > zainstalować> Podłącz do tego komputera a następnie poczekaj na zakończenie kompilacji oprogramowania układowego. Po skompilowaniu kliknij Pobierz projekt aby pobrać skompilowany firmware.

Flash firmware ściemniacza AC

Aby sflashować oprogramowanie, pobierz i uruchom narzędzie ESPHome Flasher. Następnie wykonaj następujące kroki:

  1. Podłącz NodeMCU lub D1 Mini do komputera PC lub Mac za pomocą kabla micro USB.
  2. Kliknij Przeglądaj aby wybrać plik oprogramowania układowego (.bin).
  3. Wybierz COM port, do którego podłączony jest mikrokontroler i kliknij Flash ESP.
  4. Po sflashowaniu oprogramowania urządzenie uruchomi się ponownie i połączy się z siecią Wi-Fi i wyświetli jako online w desce rozdzielczej ESPHome.

Dodaj elementy sterujące do pulpitu Home Assistant

W Home Assistant (HA) przejdź do Ustawienia > Urządzenia i integracje i wykonaj następujące kroki, aby dodać elementy sterujące do pulpitu nawigacyjnego HA w celu sterowania urządzeniami AC.

  1. Pod Integracje, znajdź wykryte urządzenia i kliknij KONFIGURUJ > ZATWIERDŹ.
  2. Po dodaniu urządzenia zostanie ono wyświetlone na liście ESPHome. Kliknij urządzenie, a następnie kliknij 1 urządzenie.
  3. Kliknij DODAJ DO DASHBOARD, a następnie wybierz Pogląd i kliknij DODAJ DO DASHBOARD ponownie. Urządzenie zostanie dodane do deski rozdzielczej.

Możesz teraz sterować włączaniem/wyłączaniem oraz prędkością/jasnością podłączonego urządzenia AC.

Możesz dalej wykorzystać integrację kart grzybowych, aby dodać pięknie wyglądające karty do swoich modułów ściemniaczy.

Spraw, aby Twój dom był mądrzejszy

W przeciwieństwie do tradycyjnych inteligentnych przełączników, inteligentnego przełącznika z funkcją ściemniania można używać na wiele sposobów. Na przykład możesz ustawić automatyzację w Asystencie domowym, aby zmienić jasność światła w zależności od pory dnia lub rozpocząć ściemnianie po włączeniu inteligentnego telewizora lub systemu kina domowego.

Ponadto możesz użyć tego obwodu ściemniacza DIY, aby każde tradycyjne oświetlenie lub urządzenie AC stało się inteligentniejsze. Co ważniejsze, jest to tańsze i wygodniejsze w budowie. Możesz zbudować te przełączniki, aby kontrolować obciążenie 15 W lub 4000 W w zależności od potrzeb. Wszystko, co musisz zrobić, to zmienić kilka elementów, takich jak TRIAC.