Cómo construir un relé de estado sólido de bricolaje usando un TRIAC

Puede comprar módulos de relé tanto mecánicos como de estado sólido. Sin embargo, los relés de estado sólido son más nuevos y cuestan un poco más que los módulos de interruptores de relé tradicionales que quizás ya esté utilizando en sus interruptores inteligentes de bricolaje o proyectos de automatización del hogar.

En esta guía, construiremos un relé de estado sólido a partir de unos pocos componentes fácilmente disponibles. Puede utilizar estos relés de estado sólido de bricolaje en un entorno de producción y en sus proyectos de automatización del hogar o interruptores inteligentes.

Relé de estado sólido frente a relé mecánico: una comparación rápida

A diferencia de los interruptores de relé mecánicos, un relé de estado sólido no tiene partes móviles. Es similar a comparar un disco duro mecánico y un disco de estado sólido, que es mucho más rápido y eficiente en energía.

De manera similar, un relé de estado sólido (SSR) funciona más rápido y no consume energía cuando no está en uso o está apagado. Funciona o se enciende cuando la MCU conectada proporciona el voltaje de activación. Lo que es más importante, un relé de estado sólido ocupa un espacio menor y no hace ningún ruido de clic cuando se activa.

Un SSR también se puede utilizar para la conmutación de carga inductiva. Sin embargo, debe agregar un circuito amortiguador al SSR para evitar daños al TRIAC (triodo para corriente alterna). Es posible que esto no sea necesario en algunos TRIACS, como el BTA16.

Además, construir un relé de estado sólido es más económico que comprar uno o construir un módulo de relé mecánico. Hemos creado algunos y los hemos estado usando en un entorno de producción durante los últimos meses. Funcionan de manera confiable y sin problemas hasta la fecha.

Construcción de un relé de estado sólido de CA usando un TRIAC

Puede elegir construir un relé de estado sólido de un solo canal, de dos canales o de varios canales según sus requisitos. Para construir un relé de estado sólido de un solo canal, necesitará los siguientes componentes:

• Resistencia de 220 ohmios ¼ de vatio
• Resistencia de 1K ¼ de vatio
• BT136 o similar TRIAC
• Optoacoplador MOC3021
• Terminal de tornillo
• Conector de tira Berg macho de dos pines
• PCB de uso general
• Base IC de 6 pines (opcional)
• Disipador de calor (opcional pero recomendado para conducir cargas más pesadas)
• LED (opcional)
• Soldador y soldadura

También necesitarás aprender a soldar, si nunca lo ha hecho antes, por construir este módulo de relé de estado sólido de bricolaje.

Paso 1: suelde los componentes en la PCB

Obtenga la placa PCB de propósito general y conecte todos los componentes como se muestra en el siguiente diagrama.

Debería verse así después de ensamblar y soldar los componentes necesarios en la placa.

Paso 2: pruebe el relé de estado sólido

Para probar el relé de estado sólido de bricolaje, necesita algunos cables y una fuente de alimentación de 3,3 V o 5 V. Puede usar cualquier batería de 3,3 V o una MCU, como NodeMCU, D1 Mini, Arduino Uno, etc., para suministrar el voltaje de activación necesario para probar el interruptor de relé de estado sólido.

Probar el relé de estado sólido y la instalación implica tratar con una fuente de alimentación de CA de 110 V-240 V. Continúe solo si sabe lo que está haciendo. Esto podría ser letal si no se hace con cuidado.

1. Obtenga una placa de extensión y asegúrese de que no esté enchufada o conectada a una toma de CA.
2. Consiga un aparato de CA, como un ventilador o una bombilla.
3. Tome dos cables y conéctelos a su carga de CA, p. un ventilador o bombilla.
4. Conecte uno de los cables conectados a la carga de CA al terminal de tornillo del relé de estado sólido (T1).
5. Tome un cable más y conecte un extremo al terminal de tornillo del relé de estado sólido (T2) y el otro al zócalo de la placa de extensión. Debería verse como el siguiente diagrama. Asegúrese de que las conexiones sean seguras para evitar cortocircuitos.
6. Ahora conecte los dos terminales de la batería de 3,3 V o los terminales de 3,3 V y GND de la MCU a las clavijas de entrada del relé de estado sólido como se muestra en el diagrama. Si está utilizando una MCU, utilice cables DuPont. Además, asegúrese de que la polaridad sea la correcta, como se muestra en el diagrama.
7. Enchufe la placa de extensión en el interruptor de CA y enciéndalo.
8. La carga debe encenderse. Si desconecta el suministro de 3,3 V de los terminales de entrada del relé de estado sólido, la carga debería apagarse.

Funcionamiento de relé de estado sólido

Cuando se suministra un voltaje de disparo de 3,3 V o al relé de estado sólido, el LED interno o el LED IR del optoacoplador se enciende y comienza a emitir luz al sensor óptico conectado al pin 4 y al pin 6.

Como resultado, la resistencia entre el pin 4 y el pin 6 baja, lo que activa el TRIAC y enciende la carga de CA conectada. El optoacoplador ayuda a separar los circuitos de alto y bajo voltaje, manteniendo el Arduino o MCU a salvo de cualquier interferencia o daño.

Paso 3: empareje el relé de estado sólido con Arduino o ESP8266

Ahora puede conectar el relé de estado sólido a un Arduino u otra MCU. En lugar de tres cables de puente para un relé mecánico, solo necesita dos para el SSR: uno para la señal de entrada (3.3V) y otro para tierra (GND).

En función de la carga, puede elegir TRIAC de mayor capacidad de carga, como el BTA16, con un disipador de calor para construir relés de estado sólido para cargas pesadas (2000 W o más). Recuerde usar un circuito amortiguador si va a usar el SSR para la conmutación de carga inductiva, como para un motor o una bomba.

Use relés de estado sólido de bricolaje para construir interruptores inteligentes

Puede utilizar estos módulos de relé de estado sólido en sus proyectos de hogar inteligente. Puede diseñar módulos de interruptores inteligentes alimentados por ESP12 con el relé de estado sólido integrado utilizando la herramienta de dibujo electrónico Fritzing. Una vez diseñado, puede obtener la PCB impresa de un proveedor de servicios de fabricación/prototipado de PCB o simplemente seguir usando PCB de uso general.

Puede utilizar este relé para construir un interruptor de luz inteligente con sensor de movimiento o conmutadores Wi-Fi e instálelos en su hogar u oficina. Los dispositivos inteligentes pueden ayudarlo a reducir el desperdicio de energía en gran medida, además de ser cómodos de usar. Además, también puede configurar un servidor Home Assistant en Raspberry Pi para agregar automatización.

Reemplace los relés mecánicos con relés de estado sólido

Ahora que ha aprendido a construir relés de estado sólido, puede reemplazar sus relés mecánicos con un SSR para una conmutación eficiente y evitar ruidos de clic. Con una huella menor en comparación con los relés mecánicos, puede diseñar y construir prototipos o interruptores inteligentes en cajas impresas en 3D mucho más pequeñas para su proyecto de hogar inteligente.

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