Comment faire un gradateur de lumière intelligent Wi-Fi DIY

Les commutateurs et prises intelligents basés sur le Wi-Fi que vous pouvez acheter contiennent un relais mécanique qui s'active lorsque le microcontrôleur reçoit une entrée binaire, telle que 0 ou 1, généralement envoyée via une application. Ces appareils vous permettent uniquement de contrôler l'état marche/arrêt des appareils, tels qu'un ventilateur, un moteur ou une lumière. Si vous souhaitez également contrôler la vitesse ou la luminosité de l'appareil ou de la charge du secteur AC connecté, vous aurez besoin d'un commutateur de relais à semi-conducteurs basé sur TRIAC.

Dans ce guide de bricolage, nous allons construire un module de gradateur avec un détecteur de passage à zéro à partir de rien et l'utiliser pour contrôler l'état marche/arrêt, la vitesse et la luminosité de la charge CA connectée.

Qu'est-ce qu'un détecteur de passage à zéro ?

Un détecteur de passage par zéro (ZCD) est un comparateur de tension ou un circuit détecteur d'amplificateur opérationnel utilisé pour détecter la tension passer du niveau positif au niveau négatif du signal sinusoïdal de courant alternatif lorsqu'il passe par zéro volts. En un mot, le circuit est utilisé pour détecter le passage par zéro du signal AC d'entrée.

ZCD est utilisé pour la construction de circuits électroniques pour la commutation, le compteur de fréquence, les compteurs de phase, etc. On peut également utiliser un circuit détecteur de passage par zéro et un relais à semi-conducteurs basé sur TRIAC avec des cartes Wi-Fi basées sur Arduino ou ESP8266 pour contrôler la phase de la tension alternative.

Dans la plupart des pays, la fréquence AC 50Hz (50 cycles/seconde) est utilisée avec une alimentation 220-240V. Cependant, une poignée de pays, comme les États-Unis, utilisent l'électricité secteur 120 V 60 Hz (60 cycles/seconde). À chaque cycle, l'onde revient à zéro, à quel point le microcontrôleur la détecte, puis commute ou déclenche le relais à semi-conducteurs (TRIAC) selon l'exigence.

Contrairement à un relais mécanique, un relais statique à base de TRIAC est un dispositif électronique de puissance à commutation rapide et donc le mieux adapté à la réalisation d'un circuit de gradateur.

Choses dont vous aurez besoin

Rassemblez les composants suivants pour construire un module de gradateur AC DIY avec un détecteur de passage à zéro isolé.

• NodeMCU ou D1 Mini
• TRIAC BT136 4A ou BT139 16A (selon votre charge)
• Optocoupleur MOC3021
• Optocoupleur MCT2E ou 4N35
• Pont redresseur DB107
• Résistance 220Ω ¼W
• 2 résistances 10kΩ ¼W
• 2 résistances 100kΩ ¼W
• 2 bornes à vis à 2 broches
• Lanière d'iceberg mâle (facultatif)
• PCB à usage général
• Fer à souder et soudure
• Fils de raccordement (facultatif, vous pouvez souder les fils directement sur le circuit imprimé)

Ces composants sont destinés à un module gradateur DIY monocanal. Pour contrôler plus de charges, vous pouvez construire plus de relais à semi-conducteurs DIY et interface avec le microcontrôleur.

Connectez les composants

Reportez-vous au schéma de circuit suivant pour connecter et interfacer tous les composants sur une carte PCB à usage général pour construire un détecteur de passage par zéro. Utilisez un fer à souder et de la soudure pour sécuriser toutes les connexions, comme indiqué dans le schéma ci-dessous. Si vous n'avez jamais soudé auparavant, apprendre à souder avec des projets simples avant de commencer cela.

Reportez-vous au schéma suivant pour construire un module de relais à semi-conducteurs où la charge sera connectée.

Ces circuits vous montrent un module gradateur monocanal. En augmentant le nombre de relais à semi-conducteurs, vous pouvez ajouter et contrôler un plus grand nombre d'appareils ou de charges CA. Dans l'ensemble, les résultats finaux devraient ressembler à ce qui suit. Il s'agit d'un module gradateur à 3 canaux avec un détecteur de passage à zéro.

Compiler le micrologiciel du gradateur AC

Pour compiler le firmware du module de commande sans fil, vous aurez besoin d'un Configuration de Home Assistant sur un Raspberry Pi (ou Docker) avec le module complémentaire ESPHome. Une fois que vous avez configuré Home Assistant et ESPHome, suivez ces étapes pour compiler le firmware :

1. Dans Home Assistant, accédez à ESPHome et cliquez sur +Nouvel appareil > Continuer.
2. Tapez le nom de l'appareil gradateur. Nous avons nommé le nôtre symphony-cooler puisque nous l'utiliserons pour contrôler le ventilateur du refroidisseur et la vitesse de la pompe. Cliquez sur Prochain.
3. Sélectionner ESP8266 ou Choisissez un tableau spécifique > Mini D1 et cliquez Prochain > Sauter.
4. Trouvez le gradateur nouvellement créé et cliquez sur Éditer.
5. Dans la fenêtre de l'éditeur YAML, saisissez vos identifiants Wi-Fi:

Wifi:
 ssid: "VotreWIFISSID"
 le mot de passe: "Mot de passe WiFi"

Collez ensuite le code suivant juste en dessous du portail captif:

production:
 - plate-forme: ac_dimmer
 identifiant: symphony_cooler
 gate_pin: D0
 zero_cross_pin :
 numéro: D2
 puissance_min: 70 %
lumière:
 - plate-forme: monochromatique
 sortie: symphony_cooler
 Nom: Symphony Cooler

Changer la identifiant: et Nom: dans le code selon l'appareil que vous contrôlerez. Comme mentionné précédemment, vous pouvez également ajouter plus de relais à semi-conducteurs pour contrôler la luminosité ou la vitesse de la charge CA. Le code devrait ressembler à ceci:

Le module que nous avons fabriqué contrôle deux moteurs, pour la pompe du refroidisseur et le ventilateur du refroidisseur, nous les avons donc nommés en conséquence. Une fois le code prêt, cliquez sur sauvegarder > Installer> Branchez-vous sur cet ordinateur puis attendez que le firmware finisse de compiler. Une fois compilé, cliquez sur Télécharger le projet pour télécharger le firmware compilé.

Flasher le micrologiciel du gradateur AC

Pour flasher le firmware, téléchargez et lancez l'outil ESPHome Flasher. Suivez ensuite ces étapes :

1. Connectez le NodeMCU ou le D1 Mini à votre PC ou Mac à l'aide d'un câble micro USB.
2. Cliquez sur Parcourir pour sélectionner le fichier du micrologiciel (.bin).
3. Sélectionnez le COM port où le microcontrôleur est connecté et cliquez sur Flash ESP.
4. Après avoir flashé le micrologiciel, l'appareil redémarrera et se connectera au réseau WI-Fi et s'affichera comme en ligne dans le tableau de bord ESPHome.

Ajouter des commandes au tableau de bord de l'assistant domestique

Dans Home Assistant (HA), accédez à Paramètres > Appareils et intégrations et suivez ces étapes pour ajouter des contrôles au tableau de bord HA pour contrôler les appareils AC.

1. En dessous de Intégrations, trouvez les appareils découverts et cliquez sur CONFIGURER > NOUS FAIRE PARVENIR.
2. Après avoir ajouté l'appareil, l'appareil sera répertorié sous ESPAccueil. Cliquez sur l'appareil, puis cliquez sur 1 appareil.
3. Cliquez sur AJOUTER AU TABLEAU DE BORD, puis choisissez un Voir et cliquez AJOUTER AU TABLEAU DE BORD encore. L'appareil sera ajouté au tableau de bord.

Vous pouvez maintenant contrôler la marche/arrêt et la vitesse/luminosité de l'appareil AC connecté.

Vous pouvez également utiliser l'intégration de cartes champignons pour ajouter de belles cartes à vos modules de gradateurs.

Rendez votre maison plus intelligente

Contrairement aux interrupteurs intelligents traditionnels, vous pouvez utiliser un interrupteur intelligent à intensité variable de plusieurs façons. Par exemple, vous pouvez configurer l'automatisation dans Home Assistant pour modifier la luminosité de la lumière en fonction de l'heure de la journée ou commencer à atténuer lorsque vous allumez votre téléviseur intelligent ou votre système de cinéma maison.

De plus, vous pouvez utiliser ce circuit de gradation DIY pour rendre n'importe quel éclairage traditionnel ou appareil AC plus intelligent. Plus important encore, il est moins cher et beaucoup plus pratique d'en construire un. Vous pouvez construire ces commutateurs pour contrôler une charge de 15 W ou 4000 W en fonction de vos besoins. Il suffit de changer quelques composants, comme le TRIAC.