Pametni prekidači i utikači koji se temelje na Wi-Fi-ju koje možete kupiti sadrže mehanički relej koji se aktivira kada mikrokontroler primi binarni ulaz, kao što je 0 ili 1, koji se obično šalje putem aplikacije. Ovi uređaji vam omogućuju samo kontrolu uključivanja/isključivanja uređaja, kao što su ventilator, motor ili svjetlo. Ako također želite kontrolirati brzinu ili svjetlinu spojenog AC mrežnog uređaja ili opterećenja, trebat će vam poluprovodnički relejni prekidač koji se temelji na TRIAC-u.

U ovom DIY vodiču izgradit ćemo modul za zatamnjivanje s detektorom prelaska nule od nule i koristiti ga za kontrolu statusa uključivanja/isključenja, brzine i svjetline spojenog AC opterećenja.

Što je detektor prelaska nule?

Detektor prelaska nule (ZCD) je komparator napona ili detektorski krug op-amp koji se koristi za detekciju napona promijeniti s pozitivne na negativnu razinu sinusnog signala izmjenične struje kada prijeđe nulu volti. Ukratko, krug se koristi za otkrivanje prelaska nule ulaznog AC signala.

ZCD se koristi za izradu elektroničkih sklopova za komutaciju, brojača frekvencije, mjerača faze itd. Za kontrolu faze izmjeničnog napona moguće je koristiti i krug detektora nula križanja i poluprovodnički relej baziran na TRIAC-u s Wi-Fi pločama baziranim na Arduino ili ESP8266.

U većini zemalja AC frekvencija od 50Hz (50 ciklusa/sekundi) koristi se s napajanjem od 220-240V. Međutim, nekoliko zemalja, poput Sjedinjenih Država, koristi električnu mrežu od 120V 60Hz (60 ciklusa/sekundi). Sa svakim ciklusom, val dolazi na nulu, u kojem trenutku ga mikrokontroler detektira i zatim prebacuje ili aktivira poluprovodnički relej (TRIAC) prema zahtjevu.

Za razliku od mehaničkog releja, TRIAC-based solid-state relej je brzopreklopni energetski elektronički uređaj i stoga je najprikladniji za izradu kruga dimmera.

Stvari koje će vam trebati

Prikupite sljedeće komponente za izradu DIY modula AC dimmera s izoliranim detektorom prelaska nule.

  • NodeMCU ili D1 Mini
  • BT136 4A ili BT139 16A TRIAC (zavisno od vašeg opterećenja)
  • MOC3021 optospojnik
  • MCT2E ili 4N35 optospojnik
  • DB107 mostni ispravljač
  • Otpornik 220Ω ¼ W
  • 2 x 10kΩ ¼ W otpornika
  • 2 x 100kΩ ¼ W otpornika
  • 2 x 2-pinske vijčane stezaljke
  • Muška berg traka (opcionalno)
  • PCB opće namjene
  • Lemilo i lemljenje
  • Premosne žice (opcionalno, možete lemiti žice izravno na PCB)

Ove komponente su za jednokanalni DIY dimmer modul. Da biste kontrolirali više opterećenja, možete izgraditi više DIY poluprovodničkih releja i sučelje s mikrokontrolerom.

Spojite komponente

Pogledajte sljedeću shemu sklopa za povezivanje i sučelja svih komponenti na PCB ploči opće namjene kako biste izgradili detektor nulte prelaska. Upotrijebite lemilo i lem za pričvršćivanje svih spojeva, kao što je prikazano na donjem dijagramu. Ako nikada prije niste lemili, naučite lemiti jednostavnim projektima prije početka ovoga.

Pogledajte sljedeći dijagram za izradu modula poluprovodničkog releja na koji će biti spojeno opterećenje.

Ovi vam krugovi pokazuju jednokanalni modul dimmera. Povećanjem poluprovodničkih releja možete dodati i kontrolirati veći broj uređaja ili AC opterećenja. Općenito, krajnji rezultati trebali bi izgledati slično sljedećem. To je 3-kanalni dimmer modul s detektorom prelaska nule.

Kompilirajte AC Dimmer firmware

Za kompajliranje firmvera za modul za bežično upravljanje trebat će vam a Postavljanje Home Assistant na Raspberry Pi (ili Docker) s dodatkom ESPHome. Nakon što postavite Home Assistant i ESPHome, slijedite ove korake za kompajliranje firmwarea:

  1. U Home Assistantu idite na ESPHome i kliknite +Novi uređaj > Nastaviti.
  2. Upišite naziv uređaja za prigušivanje. Nazvali smo naše simfonija-hladnjak budući da ćemo ga koristiti za kontrolu ventilatora hladnjaka i brzine pumpe. Klik Sljedeći.
  3. Odaberi ESP8266 ili Odaberite određenu ploču > D1 Mini i kliknite Sljedeći > Preskočiti.
  4. Pronađite novostvoreni dimmer uređaj i kliknite Uredi.
  5. U prozoru YAML editora unesite svoje Wi-Fi vjerodajnice: 
wifi:
 ssid: "VašWIFiSSID"
 zaporka: "WIFI-lozinka"

Zatim zalijepite sljedeći kod odmah ispod zarobljeni portal:

izlaz:
 - platforma: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin:
 broj: D2
 min_snaga: 70%
svjetlo:
 - platforma: jednobojna
 izlaz: symphony_cooler
 naziv: Symphony Cooler

Promijeni iskaznica: i Ime: u kodu prema uređaju koji ćete kontrolirati. Kao što je ranije spomenuto, također možete dodati više poluprovodničkih releja za kontrolu svjetline ili brzine AC opterećenja. Kod bi trebao izgledati ovako:

Modul koji smo napravili upravlja s dva motora, za pumpu hladnjaka i ventilator hladnjaka, pa smo ih prema tome i nazvali. Kada je kod spreman, kliknite Uštedjeti > Instalirati> Uključite se u ovo računalo a zatim pričekajte da firmware završi kompajliranje. Nakon što je sastavljeno, kliknite Preuzmite projekt da preuzmete kompilirani firmver.

Flash AC Dimmer firmware

Za flešovanje firmvera preuzmite i pokrenite alat ESPhome Flasher. Zatim slijedite ove korake:

  1. Povežite NodeMCU ili D1 Mini na PC ili Mac pomoću mikro USB kabela.
  2. Klik pretraživati za odabir datoteke firmvera (.bin).
  3. Odaberite COM port na koji je spojen mikrokontroler i kliknite Flash ESP.
  4. Nakon flešovanja firmware-a, uređaj će se ponovno pokrenuti i spojiti na WI-Fi mrežu te će se prikazati kao na liniji na ESPHome nadzornoj ploči.

Dodajte kontrole na nadzornu ploču Home Assistant

U Home Assistant (HA) idite na Postavke > Uređaji i integracije i slijedite ove korake da dodate kontrole na HA nadzornu ploču za upravljanje AC uređajima.

  1. Pod, ispod Integracije, pronađite otkrivene uređaje i kliknite KONFIGURIRATI > PODNIJETI.
  2. Nakon dodavanja uređaja, uređaj će biti naveden pod ESPhome. Kliknite na uređaj, a zatim kliknite 1 uređaj.
  3. Klik DODAJTE NA UPRAVLJAČKU PLOČU, zatim odaberite a Pogled i kliknite DODAJTE NA UPRAVLJAČKU PLOČU opet. Uređaj će biti dodan na nadzornu ploču.

Sada možete kontrolirati uključivanje/isključivanje i brzinu/svjetlinu povezanog AC uređaja.

Dodatno možete koristiti integraciju gljiva-kartica da dodate kartice lijepog izgleda za svoje module zatamnjivanja.

Učinite svoj dom pametnijim

Za razliku od tradicionalnih pametnih prekidača, pametni prekidač koji se može zatamniti možete koristiti na mnogo načina. Na primjer, možete postaviti automatizaciju u Home Assistantu da promijeni svjetlinu svjetla na temelju doba dana ili da počne prigušivati ​​kad uključite svoj pametni TV ili sustav kućnog kina.

Osim toga, možete koristiti ovaj DIY krug za prigušivanje kako biste bilo koji tradicionalni uređaj za rasvjetu ili izmjeničnu struju učinili pametnijim. Što je još važnije, jeftinije je i mnogo praktičnije izgraditi ga. Možete izraditi ove prekidače za upravljanje opterećenjem od 15W ili 4000W ovisno o vašim potrebama. Sve što trebate učiniti je promijeniti nekoliko komponenti, kao što je TRIAC.