ADR-003: Selección del módulo SSR de 4 canales para control de actuadores con ACK

Fecha: 2026-06-10 (actualizado 2026-06-21) Estado: Aceptado

Contexto

El sistema de control ambiental requiere actuar sobre cargas de corriente alterna (ventiladores, resistencias calefactoras, humidificadores) en respuesta a las lecturas de los sensores. Se necesita un módulo de conmutación que aísle galvánicamente la lógica de 3.3V del ESP32-S3 de la línea de 220V AC, que soporte al menos 2A por canal, y que pueda ser controlado directamente desde los GPIOs.

Decisión

Usar un módulo SSR de 4 canales con activación por nivel alto (high-level trigger) a 3.3V, controlando:

• Canal 1 (D5/GPIO14): Ventilación
• Canal 2 (D7/GPIO13): Calefacción
• Canal 3 (D6/GPIO12): Humidificación
• Canal 4 (D0/GPIO16): iluminación

Motivos

1. Aislamiento galvánico por optoacoplador: Cada canal separa físicamente la lógica de control de la línea de potencia.
2. Conmutación silenciosa: SSRs con detección de cruce por cero eliminan ruido electromagnético.
3. Ausencia de partes móviles: Vida útil prácticamente ilimitada para cargas resistivas.
4. Activación por nivel alto (high-level trigger): Compatible directamente con los GPIOs del ESP32-S3 a 3.3V.
5. Cuatro canales para redundancia: Cubren ventilación, calefacción, humidificación e iluminación.

Consecuencias

• Corriente máxima limitada a 2A por canal: No apto para cargas de alta potencia (>400W).
• Solo apto para cargas resistivas o ligeramente inductivas: Verificar corriente de arranque de ventiladores.
• Disipación térmica: Cada SSR disipa ~0.8W por amperio conducido.
• Necesidad de fuente externa de 5V: Para la etapa de control del módulo SSR.
• Incompatibilidad con dimming: Solo conmutación ON/OFF completo.

Alternativas descartadas

• Relés electromecánicos: Generan ruido audible, desgaste mecánico y requieren más corriente.
• Módulo SSR individual (Fotek SSR-25DA): Mayor capacidad pero más costoso y voluminoso.
• Triac + MOC3021 discreto: Requiere diseño de PCB y mayor complejidad.

Detalle técnico

Mapeo de pines

Canal	Pin ESP32-S3	GPIO	Actuador
1	D5	GPIO14	Ventilación
2	D7	GPIO13	Calefacción
3	D6	GPIO12	Humidificación
4	D0	GPIO16	Iluminación

Configuración en firmware

// config.h
#define SSR_ACTIVE_HIGH 1
#define SSR1_PIN D5  // CH1 — Ventilación
#define SSR2_PIN D7  // CH2 — Calefacción (evita LED_BUILTIN en D4)
#define SSR3_PIN D6  // CH3 — Humidificación
#define SSR4_PIN D0  // CH4 — Iluminación

Clase SSRController

El firmware implementa SSRController con las siguientes características:

• Control de 4 canales independientes
• Lógica activa en alto (SSR_ACTIVE_HIGH=1)
• Temporizadores de seguridad (minOnTime, maxOnTime)
• Respuesta a comandos HTTP (ON/OFF por canal)
• Publicación de estado de actuadores

Control por histéresis

El HysteresisController evalúa las lecturas de sensores y activa/desactiva los SSRs:

• Temperatura < tempMin → activa calefacción (canal 2)
• Temperatura > tempMax → desactiva calefacción
• eCO₂ > co2Max → activa ventilación (canal 1)
• Humedad < humMin → activa humidificación (canal 3)
• Humedad > humMax → desactiva humidificación

Referencias

• Implementación: firmware/src/ssr_controller.cpp, firmware/src/hysteresis_controller.cpp
• Configuración: firmware/src/config.h
• Ver también: ADR-001 (placa ESP32-S3)