- 构建固态继电器所需的组件
- 使用TRIAC的固态继电器-电路图
- ACS TRIAC（ASCT）如何工作？
- 使用TRIAC的固态继电器– PCB设计
- 从PCBWay订购PCB
- 组装固态继电器
- 编程ESP8266以控制我们的固态继电器
- 测试我们的固态继电器
继电器在许多需要控制（接通或断开）交流负载的开关电路中很常见。但是由于机电特性，机械继电器具有自寿命，并且它只能切换负载的状态，而不能执行调光或速度控制之类的其他切换操作。除此之外，当打开或关闭巨大的感性负载时，机电继电器还会产生喀哒声和高压火花。您可以查看有关“继电器工作”的文章，以了解有关继电器，其构造和类型的更多信息。
机电继电器的最佳替代品是固态继电器。固态继电器是一种基于半导体的继电器，可以替代机电继电器来控制电负载。它没有任何线圈，因此不需要磁场即可工作。它还没有弹簧或机械触点，因此没有磨损，并且可以在低电流下运行。这些固态继电器通常被认为是SSR，它使用半导体来控制负载的ON-OFF功能，并且可以用来控制电动机和调光器的速度。在以前的项目中，我们还使用了诸如TRIAC之类的固态设备来控制电机速度并控制AC负载的光强度。
在此项目中，我们将使用单个组件制造一个固态继电器，并在230VAC操作中控制交流负载。这里使用的规格是有限的，我们选择了2A的负载来使用该固态继电器进行操作。目的是为固态继电器构建紧凑的PCB，该PCB可以直接与Nodemcu或ESP8266的3.3V GPIO引脚进行接口和控制。为此，我们用PCBWay制造了PCB板，我们将在本项目中对其进行组装和测试。因此，让我们开始吧！
构建固态继电器所需的组件
- PCB板
- ACST210-8BTR
- 330R电阻¼瓦
- 接线端子（300V 5A）
- 0805 LED任何颜色
- 150R电阻
使用TRIAC的固态继电器-电路图
主要组成部分是ACS Triac或ACST。ACST的部件号为ACST210-8BTR。但是，电阻器R1用于将微控制器或次级电路（控制电路）GND与AC中性线相连。电阻的值可以在390R-470R之间的任何值，或者也可以使用得更小。
有关电路工作的更多信息，请参见以下部分。如前所述，主要组件是T1，即ACST210-8BTR。ACST是TRIAC的一种，也称为 交流电的三极管。
ACS TRIAC（ASCT）如何工作？
在了解ACST的工作原理之前，了解TRIAC的工作原理很重要。 TRIAC是一种三端电子元件，当使用其栅极触发时，它会沿任一方向传导电流。因此，它被称为双向三极晶闸管。 TRIAC具有三个端子，其中“ A1”是阳极1，“ A2”是阳极2，而“ G”是门。有时，它也分别称为阳极1和阳极2或主终端1（MT1）和主终端2（MT2）。现在，需要使用光电晶闸管（例如MOC3021）从交流电源向TRIAC的栅极提供少量电流。
但是，ACST与普通的TRIAC有点不同。ACST是意法半导体（STMicroelectronics）的TRIAC类型，但可以直接与微控制器单元连接，并且可以使用少量DC触发而无需光耦合器。根据数据表，对于2A的感性负载，ACST不需要任何缓冲电路。
上面的电路是ACST应用电路的示意图。线路是230VAC的带电线路，中性线与ACST的公共引脚相连。栅极电阻器用于控制输出电流。但是，根据MCU的电流输出，该电阻也可以用于接地的中性线，也可以不使用。
上图显示了ACST的引脚排列。一个有趣的事情是，标准TRIAC的引脚排列与ACS TRIAC的引脚排列之间存在差异。为了比较，下面显示了一个标准的TRIAC引脚排列，它是BT136 TRIAC引脚排列。
如我们所见，ACST具有Out和Common引脚，而不是T1和T2（端子1和端子2）。公共引脚需要与微控制器的接地引脚连接。因此，它不像双向可控硅那样双向。负载应与ACST串联。
使用TRIAC的固态继电器– PCB设计
PCB设计为24mm / 15mm尺寸。使用铜层在ACST上提供足够的散热器。但是，下面的链接中提供了此PCB的更新的Gerber。测试后会更新Gerber，因为存在一些设计错误。
在测试过程中，使用了具有不同电路的相同尺寸的PCB，其中提供了MOC3021，但后来在更新的Gerber中将其删除。
可以从下面的链接下载完整的PCB设计，包括Gerber文件和原理图。
- 下载用于固态继电器的Gerber文件和PCB设计
从PCBWay订购PCB
现在，完成设计后，您可以继续订购PCB：
第1步： 进入https://www.pcbway.com/，如果这是您第一次，请注册。然后，在“ PCB原型”选项卡中，输入PCB的尺寸，层数和所需的PCB数。
第2步： 点击“立即报价”按钮继续。您将转到一个页面，在其中设置一些其他参数，例如板类型，层，PCB的材料，厚度等。默认情况下，其中大多数处于选中状态，如果您选择任何特定参数，则可以选择它在这里。
第3步： 最后一步是上传Gerber文件并继续付款。为了确保过程顺利进行，PCBWAY会在进行付款之前先验证您的Gerber文件是否有效。这样，您可以确保您的PCB易于加工，并且能够按承诺达到您的要求。
组装固态继电器
几天后，我们收到了整齐的PCB板，PCB质量一如既往。电路板的顶层和底层如下所示。
因为这是我第一次与ACST合作，所以事情并没有按照我之前的计划进行。我必须进行一些更改。进行所有更改后的最终电路如下所示。您不必担心这些更改，因为这些更改已经在您从上述部分下载的Gerber文件中进行并更新。
编程ESP8266以控制我们的固态继电器
代码很简单。ESP8266-01提供了两个GPIO引脚。选择GPIO 0作为按钮引脚，选择GPIO 2作为中继引脚。读取按钮引脚时，如果按下按钮，则继电器将更改状态ON或OFF，反之亦然。但是，为实现无故障运行，还使用了反跳延迟。您可以在链接的文章中了解有关开关反跳的更多信息。由于代码非常简单，因此我们将不在这里讨论。完整的代码可以在本页底部找到。
测试我们的固态继电器
该电路通过3.3V电源与ESP8266-01相连。同样，将100瓦灯泡用于测试目的。如上图所示，我已经用面包板电源模块为ESP模块供电，并使用了两个按钮来打开和关闭负载。
按下按钮后，指示灯点亮。经过测试之后，我将固态继电器和ESP826模块都焊接到了一块板上，以实现如下所示的紧凑型解决方案。现在，出于演示目的，我们使用了一个按钮来打开负载，但是在实际应用中，我们将通过相应地编写程序来远程打开它。
完整的说明和工作视频可以在下面的链接中找到。希望您喜欢这个项目并学到一些有用的东西，如果您有任何疑问，请将其留在下面的评论部分，或使用我们的论坛来开始对此的讨论。