Zx ssr01 manual

    Internet of Things (IoT)NodeMCU  73

 

  ขาพอรตของโมดูล NodeMCU มีความสามารถในการขับกระแสไฟฟาเมื่อทํางานเปนพอรต เอาตพุตไดสูงสุด 15mA ที่ +3.3V ซึงเพี ่ ยงพอตอกับโหลดกําลังไฟฟาตํา่ อาทิ LED หรือโมดูล LCD หาก ตองการนําไปขับโหลดกําลังไฟฟาสูง เชน หลอดไฟ หรือเครืองใช ่ ไฟฟา จะตองกระทําผานวงจรขับ โหลดกระแสไฟฟาสูง ซึงมี ่ อุปกรณหลักเปนตัวชวยคือ รีเลย หรือ โซลิดสเตตรีเลย ในบทนีจะนํ ้ าเสนอถึงขอมูลเบืองต ้ นและแนวทาง ตลอดจนตัวอยางการเขียนโปรแกรมเพือควบ ่ คุมใหโมดูล NodeMCU-12E ทํางานกับอุปกรณและวงจรขับโหลดกระแสไฟฟาสูงโดยใชอุปกรณทีเรี่ ยก วา โซลิดสเตตรีเลย (solid state relay) อันเปนรีเลยทีใช ่ อุปกรณอิเล็กทรอนิกสกําลังทําหนาทีในการตั ่ ด ตอแรงดันไฟฟา มีการแยกระบบกราวดของตัวควบคุมหรือบอรดไมโครคอนโทรลเลอรออกจากวงจร ขับโหลดกระแสไฟฟาสูงออกจากกัน ทําใหลดปญหาดานสัญญาณรบกวนลงไดอยางมาก

รูปที่ 5-1 วงจรภายในและการทํางานของโซลิดสเตตรีเลย

74      Internet of Things (IoT)NodeMCU

5.1 ความรูเบื้องตนเกี่ยวกับโซลิดสเตตรีเลย โซลิดสเตตรีเลย (solid-state relay) คือรีเลยที่ไมมีกลไกเคลื่อนไหว ภายในจะเปนอุปกรณสาร กึ่งตัวนําทั้งหมด ประกอบดวย LED อินฟราเรด และออปโตไตรแอก ดังแสดงวงจรภายในตามรูปที่ 5-1 สัญญาณควบคุมแรงดันตํ่าจะถูกสงมายัง LED อินฟราเรด เมื่อ LED ทํางานจะขับแสงอินฟราเรด ไปยังออปโตไตรแอก เพือให ่ นํากระแสไฟฟา ที่ขาเอาตพุตของออปโตไตรแอกก็จะมีตอกับไฟสลับ แรงดันสูง ทําใหแรงดันตํ่าจากวงจรควบคุมและแรงดันไฟสูงทางฝงของโหลดหรืออุปกรณไฟฟาที่ นํามาตอจะถูกแยกออกจากอยางเด็ดขาด และใชการเชื่อมโยงทางแสงในการควบคุมการทํางานแทน ปกติจะพบอุปกรณแบบนี้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรม แตปจจุบันมีการนํามาใชในเครื่องใชไฟฟาใน บาน อาทิ ในเครื่องซักผาอัตโนมัติ เปนตน

5.2 แนะนําบอรดโซลิดสเตตรีเลยสําหรับการทดลองและใชงานไดจริง บอรดโซลิดสเตตรีเลยที่นํามาแนะนําในบทนี้คือ ZX-SSR01 ดังแสดงหนาตาและสวน ประกอบตางๆ ในรูปที่ 5-2 โดยบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ZX-SSR01 ใชโซลิตสเตตรีเลยเบอร S202S02 ผลิตโดย Sharp Microelectronics ประเทศญีปุ่ น (http://sharp-world.com) เปนอุปกรณหลัก มีขอมูล ทางเทคนิคที่สําคัญดังนี้

  

 

L N AC INPUT

G S +

INPUT

   ZX-SSR01

S202S02

+



L N OUTPUT

CAUTION !

HIGH VOLTAGE

    

Solid-State Relay driver ON-OFF AC voltage

      รูปที่ 5-2 แสดงสวนประกอบสําคัญของบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ZX-SSR01

    Internet of Things (IoT)NodeMCU  75

รูปที่ 5-3 ตัวถัง การจัดขา และไดอะแกรมการทํางานของโซลิดสเตตรีเลยเบอร S202S20 โซลิดสเตตรีเลย S202S20 มีตัวถัง, การจัดขา และไดอะแกรมการทํางานภายในแสดงดังรูปที่ 5-3 จะเห็นวามีการแบงสวนการทํางานเปน 2 สวนทีแยกจากกั ่ น นันคื ่ อ LED อินฟราเรดสําหรับรับ สัญญาณควบคุมแรงดันตํา่ และสวนของวงจรออปโตไตรแอกหรือสวิตชไฟฟาแรงดันสูงทีทํ่ างานดวย แสง วงจรทังสองส ้ วนจะเชือมโยงกั ่ นดวยแสง ทําใหกราวดของแรงดันตําไม ่ ไดเชือมต ่ อกับวงจรไฟฟา กระแสสลับโดยตรง ทําใหไมเกิดการรบกวนหรือแรงดันกระชากยอนกลับไปทําใหวงจรสวนควบคุม เสียหายได ในสวนของวงจรออปโตไตรแอกภายในโซลิดสเตตรีเลยยังมีวงจรเล็กๆ ทีเรี่ ยกวา วงจรกระตุน ทีมุ่ ม 0 องศาหรือ zero crossing trigger ซึงทํ ่ าหนาทีจั่ ดการใหสัญญาณกระตุนการทํ  างานของไตรแอก เกิดขึนที ้ มุ่ ม 0 องศาของสัญญาณไฟสลับ เพือช ่ วยลดสัญญาณรบกวนและทําใหการนํากระแสไฟฟาของ ไตรแอกทําไดอยางเต็มที่ คุณสมบัติทางเทคนิคที่สําคัญมีดังนี้  อินพุตรับแรงดันไฟตรงไดตั้งแต 1.2 ถึง 35Vdc ตองตอตัวตานทานจํากัดกระแสไฟฟา เพิมเติ ่ ม เพือให ่ เกิดแรงดันตกครอม LED อินฟราเรดภายในไมเกิน 1.4V  กระแสไฟฟากระตุนทางอินพุตตํ่าสุด 8mA  กระแสไฟฟาอินพุตสําหรับการกระตุนใหทํางานควรมีคา 16 ถึง 24mA และกระแส ไฟฟาอินพุตสําหรับหยุดการทํางานมีคา 0 ถึง 0.1mA  ขับโหลดไฟสลับไดตั้งแต 80 ถึง 240Vac กระแสไฟฟาสูงสุด 8A ความถี่ 47 ถึง 63Hz 

มีตัวถังเปนแบบ SIP 4 ขา ติดตั้งลงบนแผนวงจรพิมพได

 หากนํามาใชขับโหลดทีต ่ องการกระแสไฟฟาสูงกวา 3A จะตองติดตังแผ ้ นระบายความ

รอนที่ดานหลังของตัวถัง

76      Internet of Things (IoT)NodeMCU

ZX-SSR01 Solid State Relay driver board INPUT

D3/GPIO0

AC INPUT

NodeMCU-12E*

OUTPUT

 



รูปที่ 5-4 ตัวอยางวงจรใชงานโมดูล NodeMCU-12E กับบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ZX-SSR01

5.3 แนวทางการใชงานโมดูล NodeMCU-12E กับบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ตัวอยางวงจรสําหรับใชงานโมดูล NodeMCU-12E กับบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ZX-SSR01 แสดงในรูปที่ 5-4 อาจกลาวไดวา นีคื่ อวงจรเตารับไฟสลับแบบควบคุมดวยไมโครคอนโทรลเลอร โดย เตารับนี้จะทํางานเมื่อไดรับสัญญาณลอจิก “1” จากไมโครคอนโทรลเลอร และหยุดทํางานเมื่อไดรับ สัญญาณลอจิก “0” ในดานการเขียนโปรแกรมควบคุม ทําไดงายๆ โดยมีขั้นตอนดังนี้ 1. กําหนดใหขาพอรตของ NodeMCU-12E ที่ใชงานเปนเอาตพุต 2. เขียนขอมูล “1” ไปยังขาพอรตที่ตอกับอินพุตของ ZX-SSR01 หากตองการใหโซลิด สเตตรีเลยทํางาน 3. เขียนขอมูล “0” ไปยังขาพอรตที่ตอกับอินพุตของ ZX-SSR01 หากตองการใหโซลิด สเตตรีเลยหยุดทํางาน

    Internet of Things (IoT)NodeMCU  77

5.4 ตัวอยางการทดลองใชงาน NodeMCU-12E เพือขั ่ บโหลดกระแสไฟฟาสูงดวยโซลิดสเตตรีเลย การใชงาน NodeMCU-12E กับบอรดขับโซลิดสเตตรีเลยไมมีความยุงยากในเชิงการเขียน โปรแกรม เนื่องจากมีการทํางานคลายกับการขับ LED โดยเมื่อสงขอมูล “1” ไปยังบอรด ZX-SSR01 จะทําใหโซลิดสเตตรีเลยทํางาน LED ที่ใชแสดงสถานะจะติดสวาง หากสงขอมูล “0” ก็จะเปนการ สั่งใหโซลิดสเตตรีเลยหยุดทํางาน LED ที่ใชแสดงสถานะจะดับลง (1) ทําการตอวงจรตามรูปที่ 5-5 ในตอนแรกยังไมตองตอไฟสลับ 220Vac และโหลด (ในที่นี้ แนะนําเปนโคมไฟหลอดไสขนาด 10W แตไมเกิน 100W) เขามายังบอรด ZX-SSR01

A0

G S +

+

POWER

5

D1

NodeMCU carrier board

16

+5Vdc

D0

AX-NodeMCU

Vin

D1

INPUT

4

TxD0 RxD0

+Vcc +5V +3V3

D10

1

D9

3

0

D3 14

D5 13

D7 5

WiFi

D8

D0 16 D1 5 D2 4 D3 0 D4 2 +3V3 GND D5 14 D6 12 D7 13 D8 15 D9 3 D10 1 GND

ESP-12E

D4

A0 RSV RSV SD3 10 D12 SD2 9 D11 INT/SD1 MOSI/CMD MISO/SD0 SCK/CLK GND +3V3 EN nRST GND

GPIO

12

INT/SD1 MOSI/CMD MISO/SD0 SCK/CLK

D2

D3 GPIO

D6

SD2

D11 9

ADC SELECT

ON

2

VR

TxD2

SD3

D12 10

A0

Solid-State Relay driver ON-OFF AC voltage

+S

ZX-SSR01





CAUTION !

HIGH VOLTAGE

D

OUTPUT

INPUT

D3/GPIO0

ZX-SSR01 Solid State Relay driver board

AC INPUT

SW1

ZX-SWITCH01

S202S02

D1/GPIO5

L N OUTPUT

 

R1 4.7k

L N AC INPUT

+3.3V

NodeMCU-12E*

    IoT Education Kit

รูปที่ 5-5 วงจรทดลองใชงานโมดูล NodeMCU-12E กับบอรดขับโซลิดสเตตรีเลย ZX-SSR01 เพื่อสราง เปนวงจรเตารับควบคุมดวยไมโครคอนโทรลเลอร (ในทีนี่ คื้ อ NodeMCU-12E)

78      Internet of Things (IoT)NodeMCU

#define sw1 D1 // Declare variables #define SSR1 D3 int st_sw1 = 0; int st_1 = 0; int last_st_sw1 = 0; // Set current state void setup() { pinMode(SSR1, OUTPUT); pinMode(sw1, INPUT); } void loop() { st_sw1 = digitalRead(sw1); // Read the input switch status if ((st_sw1 == 0) && (last_st_sw1 == 1)) // Check switch pressing { st_1 = ~st_1; // Toggle digitalWrite(SSR1, st_1) // Activate Solid-state relay delay(250); // Short delay } last_st_sw1 = st_sw1; // Keep the current status of switch }

โปรแกรมที่ 5-1 ไฟล NodeMCU_SSR.ino โปรแกรมสําหรับใชงาน NodeMCU-12E กับโซลิดสเตตรีเลย (2) เขียนโปรแกรมที่ 5-1 ทําการคอมไพลและอัปโหลดไปยัง NodeMCU-12E จากนั้นทําการ รันโปรแกรม เมือเริ ่ มทํ ่ างาน โซลิดสเตตรีเลยบนบอรด ZX-SSR01 ยังไมทํางาน จนกวาจะมีการกดสวิตช ที่ตอกับขาพอรต D1 เมื่อมีการกดสวิตช NodeMCU-12E จะทําการสงขอมูล “1” ออกไปยังขาพอรต D3 เพือขั ่ บใหโซลิดสเตตรีเลยบนบอรด ZX-SSR01 ทํางาน LED ที่ใชแสดงสถานะ Active ของบอรด ZX-SSR01 ติดสวาง และจะหยุดทํางานเมื่อมีการกดสวิตชที่ตอกับขาพอรต D1 อีกครั้ง (3) จากนั้นปลดไฟเลี้ยงวงจรออก ทําการเชื่อมตอสายไฟสลับ 220Vac และโคมไฟเขามายัง บอรด ZX-SSR01 โดยยังไมตองเสียบปลักเพื ๊ อจ ่ ายไฟสลับ ในขันตอนนี ้ ต้ องใชความระมัดระวังอยางสูง อยาใหเกิดการลัดวงจรอยางเด็ดขาด (4) เสียบปลั๊กเพือจ ่ ายไฟสลับ 220Vac เขาสูบอรด ZX-SSR01 (5) จายไฟใหแกวงจรของ NodeMCU-12E จากนั้นกดสวิตช จะเห็นโคมไฟทํางาน และหยุด ทํางานเมื่อกดสวิตชอีกครั้ง (6) หลังจากทดลองเสร็จแลว ใหถอดปลักไฟสลั ๊ บ 220Vac ออกกอนเปน ลําดับแรก เพื่อลดความเสี่ยงในการทํางานกับไฟสลับแรงดันสูง