Cómo hacer un interruptor de atenuación de luz Wi-Fi inteligente de bricolaje

Los interruptores y enchufes inteligentes basados ​​en Wi-Fi que puede comprar contienen un relé mecánico que se activa cuando el microcontrolador recibe una entrada binaria, como 0 o 1, generalmente enviada a través de una aplicación. Estos dispositivos solo le permiten controlar el estado de encendido/apagado de los dispositivos, como un ventilador, un motor o una luz. Si también desea controlar la velocidad o el brillo de la carga o el aparato de red de CA conectado, necesitará un interruptor de relé de estado sólido basado en TRIAC.

En esta guía de bricolaje, construiremos un módulo atenuador con un detector de cruce por cero desde cero y lo usaremos para controlar el estado de encendido/apagado, la velocidad y el brillo de la carga de CA conectada.

¿Qué es un detector de cruce por cero?

Un detector de cruce por cero (ZCD) es un comparador de voltaje o un circuito detector de amplificador operacional que se utiliza para detectar el voltaje. cambio del nivel positivo al negativo de la señal de onda sinusoidal de corriente alterna cuando cruza cero voltios En pocas palabras, el circuito se usa para detectar el cruce por cero de la señal de CA de entrada.

ZCD se utiliza para construir circuitos electrónicos para conmutación, contador de frecuencia, medidores de fase, etc. También se puede usar un circuito detector de cruce por cero y un relé de estado sólido basado en TRIAC con placas Wi-Fi basadas en Arduino o ESP8266 para controlar la fase del voltaje de CA.

En la mayoría de los países, la frecuencia de CA de 50 Hz (50 ciclos/segundo) se utiliza con un suministro de 220-240 V. Sin embargo, un puñado de países, como los Estados Unidos, utilizan electricidad de red de 120 V 60 Hz (60 ciclos/segundo). Con cada ciclo, la onda llega a cero, momento en el cual el microcontrolador la detecta y luego cambia o activa el relé de estado sólido (TRIAC) según el requisito.

A diferencia de un relé mecánico, un relé de estado sólido basado en TRIAC es un dispositivo electrónico de potencia de conmutación rápida y, por lo tanto, es el más adecuado para hacer un circuito de atenuación.

Cosas que necesitará

Reúna los siguientes componentes para construir un módulo atenuador de CA de bricolaje con un detector de cruce por cero aislado.

• NodeMCU o D1 Mini
• BT136 4A o BT139 16A TRIAC (según su carga)
• Optoacoplador MOC3021
• Optoacoplador MCT2E o 4N35
• Puente rectificador DB107
• Resistencia de 220 Ω ¼ W
• 2 resistencias de 10 kΩ ¼ W
• 2 resistencias de 100 kΩ ¼ W
• 2 terminales de tornillo de 2 pines
• Franja de témpano macho (opcional)
• PCB de uso general
• Soldador y soldadura
• Cables de puente (opcional, puede soldar los cables directamente a la placa de circuito impreso)

Estos componentes son para un módulo dimmer DIY de un solo canal. Para controlar más cargas, puede construir más relés de estado sólido de bricolaje e interfaz con el microcontrolador.

Conecte los componentes

Consulte el siguiente diagrama de circuito para conectar e interconectar todos los componentes en una placa PCB de uso general para construir un detector de cruce por cero. Use un soldador y estaño para asegurar todas las conexiones, como se muestra en el diagrama a continuación. Si nunca ha soldado antes, aprende a soldar con proyectos simples antes de empezar esto.

Consulte el siguiente diagrama para construir un módulo de relé de estado sólido donde se conectará la carga.

Estos circuitos le muestran un módulo atenuador de un solo canal. Al aumentar los relés de estado sólido, puede agregar y controlar una mayor cantidad de electrodomésticos o cargas de CA. En general, los resultados finales deberían ser similares a los siguientes. Es un módulo dimmer de 3 canales con un detector de cruce por cero.

Compile el firmware del atenuador de CA

Para compilar el firmware para el módulo de control inalámbrico, necesitará un Configuración de Home Assistant en una Raspberry Pi (o Docker) con el complemento ESPHome. Una vez que haya configurado Home Assistant y ESPHome, siga estos pasos para compilar el firmware:

1. En Home Assistant, ve a ESPHome y haz clic en +Nuevo dispositivo > Continuar.
2. Escriba el nombre del dispositivo de atenuación. Nombramos el nuestro enfriador de sinfonía ya que lo usaremos para controlar el ventilador del enfriador y la velocidad de la bomba. Hacer clic próximo.
3. Seleccione ESP8266 o Elige un tablero específico > Mini D1 y haga clic próximo > Saltar.
4. Busque el dispositivo de atenuación recién creado y haga clic en Editar.
5. En la ventana del editor YAML, ingrese sus credenciales de Wi-Fi:

Wifi:
 ID: "SuWIFiSSID"
 clave: "Contraseña de wifi"

Luego pegue el siguiente código justo debajo del portal cautivo:

producción:
 - plataforma: ac_dimmer
 id: symphony_cooler
 puerta_pin: D0
 zero_cross_pin:
 número: D2
 min_power: 70%
luz:
 - plataforma: monocromática
 salida: symphony_cooler
 nombre: Refrigerador de la sinfonía

Cambiar el identificación: y nombre: en el código según el dispositivo que controlará. Como se mencionó anteriormente, también puede agregar más relés de estado sólido para controlar el brillo o la velocidad de la carga de CA. El código debería verse así:

El módulo que fabricamos controla dos motores, para la bomba del enfriador y el ventilador del enfriador, por lo que los nombramos en consecuencia. Una vez que el código esté listo, haga clic en Ahorrar > Instalar> Conéctese a esta computadora y luego espere a que el firmware termine de compilarse. Una vez compilado, haga clic en Descargar proyecto para descargar el firmware compilado.

Actualice el firmware del atenuador de CA

Para actualizar el firmware, descargue e inicie la herramienta ESPHome Flasher. Luego sigue estos pasos:

1. Conecte NodeMCU o D1 Mini a su PC o Mac mediante un cable micro USB.
2. Hacer clic Navegar para seleccionar el archivo de firmware (.bin).
3. Selecciona el COM puerto donde está conectado el microcontrolador y haga clic en Destello ESP.
4. Después de actualizar el firmware, el dispositivo se reiniciará y se conectará a la red WI-Fi y se mostrará como en línea en el tablero de ESPHome.

Agregar controles al panel de Home Assistant

En Home Assistant (HA), ve a Configuración > Dispositivos e integraciones y siga estos pasos para agregar controles al tablero de alta disponibilidad para controlar los dispositivos de CA.

1. Por debajo integraciones, busque los dispositivos descubiertos y haga clic en CONFIGURAR > ENVIAR.
2. Después de agregar el dispositivo, el dispositivo aparecerá en la lista en ESPInicio. Haga clic en el dispositivo y luego haga clic en 1 dispositivo.
3. Hacer clic AÑADIR AL PANEL, luego elige un Vista y haga clic AÑADIR AL PANEL otra vez. El dispositivo se agregará al tablero.

Ahora puede controlar el encendido/apagado y la velocidad/brillo del dispositivo de CA conectado.

Además, puede utilizar la integración de tarjetas tipo hongo para agregar tarjetas atractivas para sus módulos de atenuación.

Haga su hogar más inteligente

A diferencia de los interruptores inteligentes tradicionales, puede usar un interruptor inteligente regulable de muchas maneras. Por ejemplo, puede configurar la automatización en Home Assistant para cambiar el brillo de la luz según la hora del día o comenzar a atenuar a medida que enciende su televisor inteligente o sistema de cine en casa.

Además, puede usar este circuito de atenuación de bricolaje para hacer que cualquier luz tradicional o dispositivo de CA sea más inteligente. Más importante aún, es más barato y mucho más conveniente construir uno. Puede construir estos interruptores para controlar una carga de 15 W o 4000 W según sus necesidades. Todo lo que necesita hacer es cambiar algunos componentes, como el TRIAC.