Интеллектуальные переключатели и вилки на основе Wi-Fi, которые вы можете купить, содержат механическое реле, которое активируется, когда микроконтроллер получает двоичный ввод, например 0 или 1, обычно отправляемый через приложение. Эти устройства позволяют вам управлять только состоянием включения/выключения устройств, таких как вентилятор, двигатель или освещение. Если вы также хотите контролировать скорость или яркость подключенного сетевого устройства переменного тока или нагрузки, вам потребуется полупроводниковый релейный переключатель на основе симистора.

В этом руководстве мы создадим модуль диммера с детектором перехода через ноль с нуля и будем использовать его для управления состоянием включения/выключения, скоростью и яркостью подключенной нагрузки переменного тока.

Что такое детектор пересечения нуля?

Детектор перехода через нуль (ZCD) — это компаратор напряжения или схема детектора на операционном усилителе, используемая для определения напряжения. изменение с положительного на отрицательный уровень синусоидального сигнала переменного тока при пересечении нуля вольт. В двух словах, схема используется для обнаружения пересечения нуля входным сигналом переменного тока.

instagram viewer

ZCD используется для построения электронных схем коммутации, частотомеров, фазометров и т.п. Можно также использовать схему детектора пересечения нуля и твердотельное реле на основе TRIAC с платами Wi-Fi на основе Arduino или ESP8266 для управления фазой переменного напряжения.

В большинстве стран используется частота переменного тока 50 Гц (50 циклов в секунду) при напряжении питания 220–240 В. Однако в некоторых странах, таких как США, используется сетевое электричество 120 В, 60 Гц (60 циклов в секунду). С каждым циклом волна достигает нуля, и в этот момент микроконтроллер обнаруживает ее, а затем переключает или запускает твердотельное реле (TRIAC) в соответствии с требованиями.

В отличие от механического реле, твердотельное реле на основе симистора представляет собой быстродействующее силовое электронное устройство и поэтому лучше всего подходит для создания схемы диммера.

Вещи, которые вам понадобятся

Соберите следующие компоненты, чтобы собрать самодельный модуль диммера переменного тока с изолированным детектором перехода через ноль.

  • NodeMCU или D1 Mini
  • BT136 4A или BT139 16A TRIAC (в зависимости от вашей нагрузки)
  • Оптопара MOC3021
  • Оптопара MCT2E или 4N35
  • Мостовой выпрямитель DB107
  • Резистор 220 Ом ¼ Вт
  • 2 резистора по 10 кОм ¼ Вт
  • 2 резистора по 100 кОм ¼ Вт
  • 2 x 2-контактные винтовые клеммы
  • Полоса мужской бергамота (по желанию)
  • Универсальная печатная плата
  • Паяльник и припой
  • Перемычки (опционально, можно припаять провода непосредственно к печатной плате)

Эти компоненты предназначены для самодельного одноканального модуля диммера. Чтобы контролировать больше нагрузок, вы можете создавайте больше твердотельных реле своими руками и интерфейс с микроконтроллером.

Соедините компоненты

Обратитесь к следующей принципиальной схеме для подключения и сопряжения всех компонентов на печатной плате общего назначения для создания детектора пересечения нуля. Используйте паяльник и припой, чтобы закрепить все соединения, как показано на схеме ниже. Если вы никогда раньше не паяли, научиться паять с помощью простых проектов прежде чем начать это.

Обратитесь к следующей схеме, чтобы построить модуль твердотельного реле, к которому будет подключена нагрузка.

На этих схемах показан одноканальный модуль диммера. Увеличивая твердотельные реле, вы можете добавлять и управлять большим количеством приборов или нагрузок переменного тока. В целом конечные результаты должны выглядеть примерно так, как показано ниже. Это 3-канальный модуль диммера с детектором пересечения нуля.

Скомпилируйте прошивку диммера переменного тока

Для сборки прошивки модуля беспроводного управления вам понадобится Настройка Home Assistant на Raspberry Pi (или Docker) с надстройкой ESPHome. После настройки Home Assistant и ESPHome выполните следующие действия, чтобы скомпилировать прошивку:

  1. В Home Assistant перейдите в ESPHome и нажмите +Новое устройство > Продолжать.
  2. Введите имя диммера. Мы назвали нашу симфонический кулер так как мы будем использовать его для управления вентилятором кулера и скоростью насоса. Нажмите Следующий.
  3. Выбирать ESP8266 или же Выберите конкретную доску > D1 Мини и нажмите Следующий > Пропускать.
  4. Найдите только что созданное диммерное устройство и нажмите Редактировать.
  5. В окне редактора YAML введите свои учетные данные Wi-Fi: 
Wi-Fi:
 SSID: "ВашWIFiSSID"
 пароль: "WiFi-пароль"

Затем вставьте следующий код чуть ниже захватывающий портал:

выход:
 - платформа: ac_dimmer
 идентификатор: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 ноль_кросс_пин:
 номер: Д2
 минимальная мощность: 70%
легкий:
 - платформа: однотонная
 вывод: symphony_cooler
 имя: Симфонический охладитель

Изменить я бы: а также имя: в коде в соответствии с устройством, которым вы будете управлять. Как упоминалось ранее, вы также можете добавить больше полупроводниковых реле для управления яркостью или скоростью нагрузки переменного тока. Код должен выглядеть так:

Модуль, который мы сделали, управляет двумя двигателями, насосом кулера и вентилятором кулера, поэтому мы назвали их соответственно. Когда код будет готов, нажмите Сохранять > Установить> Подключить к этому компьютеру а затем дождитесь окончания компиляции прошивки. После компиляции нажмите Скачать проект скачать скомпилированную прошивку.

Прошить прошивку диммера переменного тока

Чтобы прошить прошивку, скачайте и запустите инструмент ESPHome Flasher. Затем выполните следующие действия:

  1. Подключите NodeMCU или D1 Mini к ПК или Mac с помощью кабеля micro USB.
  2. Нажмите Просматривать выбрать файл прошивки (.bin).
  3. Выберите COM порт, к которому подключен микроконтроллер, и нажмите Вспышка ESP.
  4. После прошивки устройство перезагрузится и подключится к сети WI-Fi и будет отображаться как онлайн в панели управления ESPHome.

Добавить элементы управления на панель инструментов Home Assistant

В Home Assistant (HA) перейдите к Настройки > Устройства и интеграции и выполните следующие действия, чтобы добавить элементы управления на панель управления высокой доступностью для управления устройствами переменного тока.

  1. Под Интеграции, найдите обнаруженные устройства и нажмите НАСТРОЙКА > РАЗМЕСТИТЬ.
  2. После добавления устройства оно будет отображаться в списке ESPHome. Нажмите на устройство, а затем нажмите 1 устройство.
  3. Нажмите ДОБАВИТЬ В ИНФОРМАЦИОННУЮ ПАНЕЛЬ, затем выберите Вид и нажмите ДОБАВИТЬ В ИНФОРМАЦИОННУЮ ПАНЕЛЬ опять таки. Устройство будет добавлено на панель инструментов.

Теперь вы можете управлять включением/выключением и скоростью/яркостью подключенного устройства переменного тока.

Вы также можете использовать интеграцию с грибовидными картами, чтобы добавить красивые карты для ваших диммерных модулей.

Сделайте свой дом умнее

В отличие от традиционных интеллектуальных переключателей, интеллектуальный переключатель с регулируемой яркостью можно использовать разными способами. Например, вы можете настроить автоматизацию в Home Assistant, чтобы изменить яркость света в зависимости от времени суток или начать затемнение при включении вашего смарт-телевизора или системы домашнего кинотеатра.

Кроме того, вы можете использовать эту самодельную диммерную схему, чтобы сделать любое традиционное освещение или устройство переменного тока умнее. Что еще более важно, это дешевле и гораздо удобнее построить один. Вы можете создать эти переключатели для управления нагрузкой 15 Вт или 4000 Вт в зависимости от ваших потребностей. Все, что вам нужно сделать, это заменить несколько компонентов, таких как TRIAC.