एक ठोस और कम बिजली का निर्माण करना

कई स्विचिंग सर्किट में रिले सामान्य हैं जहां एक एसी लोड को नियंत्रित करना (चालू या बंद करना) आवश्यक है। लेकिन इलेक्ट्रोमैकेनिकल विशेषता के कारण, एक यांत्रिक रिले में एक स्व-जीवन है, और यह भी केवल लोड की स्थिति को चालू कर सकता है और अन्य स्विचिंग संचालन जैसे कि डिमिंग या गति नियंत्रण नहीं कर सकता है। इसके अलावा, एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले भी जब भारी प्रेरक भार चालू या बंद होता है, तो क्लिक ध्वनियां और उच्च वोल्टेज स्पार्क उत्पन्न करता है। आप रिले, इसके निर्माण और प्रकारों के बारे में अधिक जानने के लिए रिले के कार्य पर लेख देख सकते हैं।

इलेक्ट्रोकेमिकल रिले के लिए सबसे अच्छा विकल्प एक ठोस-राज्य रिले है । एक ठोस-राज्य रिले एक प्रकार का अर्धचालक-आधारित रिले है जिसका उपयोग विद्युत भार को नियंत्रित करने के लिए एक विद्युत रिले के विकल्प के रूप में किया जा सकता है। इसमें कोई कॉइल नहीं है और इसलिए इसे संचालित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता नहीं है। इसके पास कोई स्प्रिंग्स या मैकेनिकल संपर्क नहीं है इसलिए कोई भी पहनने और आंसू नहीं है और कम वर्तमान पर काम कर सकता है। एसएसआर के रूप में पहचाने जाने वाले ये ठोस-राज्य रिले अक्सर अर्धचालक का उपयोग करते हैं जो लोड के ओएन-ऑफ फ़ंक्शन को नियंत्रित करते हैं और साथ ही साथ मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। हमने मोटर की गति को नियंत्रित करने और पिछली परियोजनाओं में एसी लोड की हल्की तीव्रता को नियंत्रित करने के लिए TRIAC जैसे ठोस राज्य उपकरण का उपयोग किया है।

इस परियोजना में, हम एक एकल घटक का उपयोग करके एक सॉलिड-स्टेट रिले करेंगे और हम 230VAC ऑपरेशन में एक एसी लोड को नियंत्रित करेंगे। यहां उपयोग किया जाने वाला विनिर्देश सीमित है, हमने इस सॉलिड-स्टेट-रिले का उपयोग करके लोड होने के लिए 2A को चुना है । इसका उद्देश्य एक ठोस राज्य रिले के लिए एक कॉम्पैक्ट पीसीबी का निर्माण करना है जिसे नोडमस्कु या ईएसपी 8266 के 3.3V जीपीआई पिन के साथ सीधे हस्तक्षेप और नियंत्रित किया जा सकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि हमने PCBWay से अपने PCB बोर्ड का निर्माण किया है और हम इस परियोजना में उसी तरह इकट्ठा होंगे और परीक्षण करेंगे। तो चलो शुरू करते है !!!

एक ठोस राज्य रिले बनाने के लिए आवश्यक घटक

एक पीसीबी
ACST210-8BTR
330R रोकनेवाला ¼ वाट
टर्मिनल ब्लॉक (300 वी 5 ए)
0805 किसी भी रंग के साथ एलईडी
150R रोकनेवाला

TRIAC - सर्किट आरेख का उपयोग करके ठोस राज्य रिले

मुख्य घटक संक्षिप्त के लिए ACS Triac या ACST है। ACST का भाग संख्या ACST210-8BTR है । हालाँकि, रोकनेवाला R1 का उपयोग माइक्रोकंट्रोलर या सेकेंडरी सर्किट (कंट्रोल सर्किट) GND को AC न्यूट्रल से जोड़ने के लिए किया जाता है। रोकनेवाला का मान 390R-470R के बीच कुछ भी हो सकता है या उससे थोड़ा अधिक भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

सर्किट के काम के बारे में अधिक जानकारी के लिए, इसे नीचे दिए गए अनुभाग में वर्णित किया गया है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, मुख्य घटक T1, ACST210-8BTR है। ACST एक प्रकार का TRIAC है और इसे प्रत्यावर्ती धारा के लिए ट्रायोड भी कहा जाता है ।

ACS TRIAC (ASCT) कैसे काम करता है?

यह समझने से पहले कि ACST कैसे काम करता है, यह समझना महत्वपूर्ण है कि TRIAC कैसे काम करता है। TRIAC एक तीन-टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो अपने गेट का उपयोग करके ट्रिगर होने पर किसी भी दिशा में वर्तमान का संचालन करता है। इस प्रकार इसे एक द्विदिश ट्रायोड थाइरिस्टर कहा जाता है । टीआरआईएसी के तीन टर्मिनल हैं जहां "ए 1" एनोड 1 है, "ए 2" एनोड 2 है, और "जी" गेट है। कभी-कभी, इसे क्रमशः एनोड 1 और एनोड 2 या मुख्य टर्मिनल 1 (एमटी 1) और मुख्य टर्मिनल 2 (एमटी 2) भी कहा जाता है। अब, TRIAC के गेट को ऑप्टो थाइरिस्टोर्स का उपयोग करके AC स्रोत से थोड़ी मात्रा में करंट प्रदान करने की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, जैसे MOC3021 ।

लेकिन, ACST सामान्य TRIAC से थोड़ा अलग है। ACST STMicroelectronics से TRIAC का एक प्रकार है, लेकिन इसे सीधे माइक्रोकंट्रोलर यूनिट के साथ हस्तक्षेप किया जा सकता है और ऑप्टोकॉपलर की आवश्यकता के बिना डीसी की एक छोटी राशि का उपयोग करके ट्रिगर किया जा सकता है। डेटाशीट के अनुसार, एसीएसटी को इंडेक्टिव लोड के 2 ए के लिए भी किसी स्नबर सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है ।

उपरोक्त सर्किट ACST के अनुप्रयोग सर्किट का एक चित्रण है । रेखा 230VAC की LIVE रेखा है और तटस्थ रेखा ACST के आम पिन से जुड़ी हुई है। गेट रेसिस्टर का उपयोग आउटपुट करंट को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। हालांकि, इस अवरोधक का उपयोग जमीन के साथ तटस्थ रेखा में भी किया जा सकता है या MCU वर्तमान आउटपुट के आधार पर इसे समाप्त किया जा सकता है।

उपरोक्त छवि ACST के पिनआउट को दर्शाती है । एक दिलचस्प बात यह है कि, मानक TRIAC और ACS TRIAC के साथ पिनआउट में अंतर है। एक मानक TRIAC पिनआउट तुलना के लिए नीचे दिखाया गया है, यह एक BT136 TRIAC पिनआउट है।

जैसा कि हम देख सकते हैं, T1 और T2 (टर्मिनल 1 और टर्मिनल 2) के बजाय, ACST में आउट और कॉमन पिन हैं। आम पिन को माइक्रोकंट्रोलर के ग्राउंड पिन के साथ जोड़ा जाना चाहिए। इस प्रकार, यह TRIAC के रूप में द्विदिश के रूप में कार्य नहीं कर रहा है। लोड को एसीएसटी के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाना चाहिए।

TRIAC - PCB डिज़ाइन का उपयोग करके ठोस राज्य रिले

पीसीबी 24 मिमी / 15 मिमी आकार में डिज़ाइन किया गया है। पर्याप्त परत तांबे की परत का उपयोग करके ACST के पार प्रदान की जाती है। हालाँकि, इस PCB के लिए अपडेट किया गया Gerber नीचे दिए गए लिंक में दिया गया है। Gerber को परीक्षण के बाद अद्यतन किया गया है क्योंकि कुछ डिज़ाइन गलतियाँ थीं।

परीक्षण के दौरान, अलग-अलग सर्किट वाले एक ही आकार के पीसीबी का उपयोग किया जाता है, जहां MOC3021 का प्रावधान दिया गया है, लेकिन बाद में इसे अपडेटेड गेरबर में हटा दिया गया है।

Gerber फ़ाइल और योजनाबद्ध सहित पूरा पीसीबी डिजाइन नीचे दिए गए लिंक से डाउनलोड किया जा सकता है।

ठोस राज्य रिले के लिए Gerber फ़ाइल और PCB डिज़ाइन डाउनलोड करें

PCBWay से पीसीबी को ऑर्डर करना

अब डिजाइन को अंतिम रूप देने के बाद, आप पीसीबी को ऑर्डर करने के साथ आगे बढ़ सकते हैं:

चरण 1: https://www.pcbway.com/ पर जाएं, साइन अप करें यदि यह आपकी पहली बार है। फिर, पीसीबी प्रोटोटाइप टैब में, अपने पीसीबी के आयाम, परतों की संख्या और आपके द्वारा आवश्यक पीसीबी की संख्या दर्ज करें।

चरण 2: 'भाव अब' बटन पर क्लिक करके आगे बढ़ें। आपको एक ऐसे पृष्ठ पर ले जाया जाएगा जहां बोर्ड प्रकार, परतें, पीसीबी के लिए सामग्री, मोटाई, और अधिक जैसे कुछ अतिरिक्त पैरामीटर सेट करने के लिए, उनमें से अधिकांश डिफ़ॉल्ट रूप से चुने गए हैं, यदि आप किसी विशिष्ट पैरामीटर के लिए चयन कर रहे हैं, तो आप चयन कर सकते हैं यहाँ में है।

चरण 3: अंतिम चरण Gerber फ़ाइल अपलोड करने और भुगतान के साथ आगे बढ़ना है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रक्रिया सुचारू है, यदि आपके Gerber फ़ाइल को भुगतान के साथ आगे बढ़ने से पहले वैध है तो PCBWAY सत्यापित करता है। इस तरह, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि आपका पीसीबी फेब्रिकेशन फ्रेंडली है और आपके लिए प्रतिबद्ध होगा।

सॉलिड-स्टेट रिले को असेंबल करना

कुछ दिनों के बाद, हमने अपने पीसीबी को एक साफ पैकेज में प्राप्त किया और पीसीबी की गुणवत्ता हमेशा की तरह अच्छी थी। बोर्ड की शीर्ष परत और नीचे की परत नीचे दिखाई गई है।

चूँकि मेरे लिए ACST के साथ काम करने का यह पहला अवसर था, जैसा कि मैंने पहले बताया था। मुझे कुछ बदलाव करने थे। सभी परिवर्तन करने के बाद अंतिम सर्किट नीचे दिखाया गया है। आपको उन परिवर्तनों के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि वे पहले से ही किए गए और Gerber फ़ाइल पर अपडेट किए गए हैं जो आपने उपरोक्त अनुभाग से डाउनलोड किया था।

हमारे ठोस राज्य रिले को नियंत्रित करने के लिए ESP8266 प्रोग्रामिंग

कोड सरल है। ESP8266-01 में दो GPIO पिन उपलब्ध हैं। GPIO 0 को एक बटन पिन के रूप में और GPIO 2 को रिले पिन के रूप में चुना गया है। जब बटन पिन पढ़ा जाता है, यदि बटन दबाया जाता है, तो रिले राज्य को चालू या बंद या इसके विपरीत बदल देगा। हालांकि, परेशानी से मुक्त ऑपरेशन के लिए, एक डिब्यू विलंब में भी उपयोग किया जाता है। आप लिंक किए गए लेख में स्विच डिबॉन्डिंग के बारे में अधिक जान सकते हैं। चूंकि कोड बहुत सरल है, हम यहां इसकी चर्चा नहीं करेंगे। पूरा कोड इस पृष्ठ के नीचे पाया जा सकता है।

हमारे ठोस-राज्य रिले का परीक्षण

सर्किट 3.3V पावर स्रोत के साथ ESP8266-01 के साथ जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, परीक्षण प्रयोजनों के लिए एक 100-वाट बल्ब का उपयोग किया जाता है। जैसा कि आप ऊपर की छवि में देख सकते हैं, मैंने हमारे ईएसपी मॉड्यूल को एक ब्रेडबोर्ड बिजली आपूर्ति मॉड्यूल के साथ संचालित किया है और हमारे लोड को चालू और बंद करने के लिए दो बटन का उपयोग किया है।

जब बटन दबाया जाता है, तो लाइट चालू हो जाती है। बाद में परीक्षण के बाद, मैंने नीचे दिखाए गए एक कॉम्पैक्ट समाधान को प्राप्त करने के लिए एक एकल बोर्ड पर ठोस-राज्य रिले और ईएसपी 826 मॉड्यूल दोनों को मिलाया। अब प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए, हमने लोड को चालू करने के लिए एक पुश बटन का उपयोग किया है लेकिन वास्तविक अनुप्रयोग में, हम इसे अपने कार्यक्रम के अनुसार दूरस्थ रूप से चालू करेंगे।

पूरी व्याख्या और काम करने वाला वीडियो नीचे दिए गए लिंक में देखा जा सकता है। आशा है कि आपने परियोजना का आनंद लिया है और कुछ उपयोगी सीखा है, यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो कृपया उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या इस पर चर्चा शुरू करने के लिए हमारे मंचों का उपयोग करें।