Vaihtovalo himmennin arduino ja triac

Kotitalouksissamme suurin osa laitteista saa virtaa verkkovirrasta, kuten valot, televisiot ja tuulettimet, jne. Voimme tarvittaessa kytkeä ne päälle / pois päältä digitaalisesti käyttämällä Arduinoa ja releitä rakentamalla koti-automaatioasetukset. Mutta entä jos meidän on ohjattava näiden laitteiden tehoa esimerkiksi himmentämään AC-lamppua tai ohjaamaan tuulettimen nopeutta. Tällöin meidän on käytettävä vaiheen ohjaustekniikkaa ja staattisia kytkimiä, kuten TRIAC, vaihtovirtajännitteen vaiheen ohjaamiseksi.

Joten tässä opetusohjelmassa opit AC-lampun himmentimestä käyttämällä Arduinoa ja TRIACia. Tässä AC-lampun vaihtamiseen käytetään TRIAC-laitetta, koska tämä on sähköinen pikakytkentälaite, joka sopii parhaiten näihin sovelluksiin. Seuraamme koko artikkelia, josta löydät tämän projektin laitteistotiedot ja ohjelmoinnin. Tarkista myös edelliset oppaamme valon himmentämisestä:

IR-kauko-ohjattu TRIAC-himmenninpiiri
Arduino-pohjainen LED-himmennin PWM: n avulla
1 watin LED-himmenninpiiri
Virran LED-himmennin ATmega32-mikrokontrollerilla

Käytetyt komponentit:

Arduino UNO-1
MCT2E-optoerotin -1
MOC3021-optoerotin -1
BT136 TRIAC-1
(12-0) V, 500mA Vaihdemuuntaja-1
1K, 10K, 330ohmin vastukset
10K-potentiometri
AC-pidike lampulla
AC-johdot
Neulepuserot

Ennen kuin menemme pidemmälle, opimme nollan ylityksestä, TRIAC: sta ja optoerottimesta.

Zero Crossing Detection -tekniikka

AC-jännitteen hallitsemiseksi on ensinnäkin löydettävä AC-signaalin nollaristiriita. Intiassa vaihtosignaalin taajuus on 50 Hz ja koska se vaihtelee luonnossaan. Siksi joka kerta, kun signaali tulee nollapisteeseen, meidän on havaittava kyseinen piste ja sen jälkeen käynnistettävä TRIAC tehovaatimuksen mukaisesti. AC-signaalin nollapiste on esitetty alla:

TRIAC työskentelee

TRIAC on kolminapainen vaihtokytkin, joka voidaan laukaista pienenergiasignaalilla porttipäätteessään. SCR: ssä se johtaa vain yhteen suuntaan, mutta TRIAC: n tapauksessa tehoa voidaan ohjata molempiin suuntiin. Tässä käytämme BT136 TRIAC: tä AC-lampun himmennykseen.

Kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty, TRIAC laukaistaan 90 asteen polttokulmassa kohdistamalla siihen pieni hilapulssisignaali. Aika “t1” on viiveaika, joka meidän on annettava himmentämisvaatimuksemme mukaan. Esimerkiksi tässä tapauksessa, koska ampumakulma on 90 prosenttia, myös teho puolittuu ja lamppu hehkuttaa puoliksi.

Tiedämme, että vaihtosignaalin taajuus on tässä 50 Hz. Joten ajanjakso on 1 / f, joka on 20 ms., Joten puolen jakson ajan tämä on 10 ms tai 10000 mikrosekuntia. Näin ollen AC-lampun tehon säätämiseksi alue "t1" voi vaihdella 0-10000 mikrosekunnissa. Lue lisää Triacista ja sen työskentelystä täältä.

Optoeristin

Optoeristin tunnetaan myös nimellä Optoisolato r. Sitä käytetään kahden sähköpiirin, kuten DC- ja AC-signaalien, eristämisen ylläpitämiseen. Pohjimmiltaan se koostuu infrapunavaloa lähettävästä LEDistä ja sen tunnistavasta valosensorista. Tässä käytetään meitä MOC3021-optoeristimellä AC-lampun ohjaamiseen mikrokontrollerisignaaleista, joka on DC-signaali. Aikaisemmin käytimme samaa MOC3021-optoerotinta TRIAC-himmenninpiirissä. Opi myös lisää optoerottimista ja niiden tyypeistä seuraamalla linkkiä.

Piirikaavio:

AC-valon himmentimen kytkentäkaavio on annettu alla:

TRIAC- ja optoerottimen kytkentäkaavio:

Olen juotanut piirin TRIAC: n ja Optocoupler MOC3021: n perf-levylle. Juottamisen jälkeen se näyttää seuraavalta:

Olen myös juotanut optokytkimen MCT2E täydelliselle levylle sen kytkemiseksi muuntajaan vaihtovirtaa varten:

Ja Arduino Lamp Dimmerin koko piiri näyttää seuraavalta:

Arduinon ohjelmointi AC-himmentimelle:

Laitteiston asennuksen onnistuneen suorittamisen jälkeen on nyt aika ohjelmoida Arduino. Täydellinen ohjelma demo videon annetaan lopussa. Tässä olemme selittäneet koodin vaiheittain paremman ymmärtämisen vuoksi.

Ilmoita ensimmäisessä vaiheessa kaikki globaalit muuttujat, joita käytetään koko koodissa. Tässä TRIAC on kytketty Arduinon nastaan 4. Sitten dim_val ilmoitetaan tallentavan himmennysvaiheen arvon, jota käytämme ohjelmassa.

int LAMP = 4; int dim_val = 0;

Seuraavaksi sisäasennustoiminto ilmoittaa LAMP-nastan lähdöksi ja konfiguroi seuraavaksi keskeytyksen nollarajan havaitsemiseksi. Tässä olemme käyttäneet funktiota nimeltä attachInterrupt, joka määrittää Arduinon digitaalisen nastan 2 ulkoiseksi keskeytykseksi ja kutsuu toimintoa nimeltä zero_cross, kun se havaitsee keskeytykset nastastaan.

void setup () {pinMode (LAMP, OUTPUT); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), nolla_risti, CHANGE); }

Lue äärettömän silmukan sisällä analogiarvo potentiometristä, joka on kytketty kohtaan A0. Määritä se sitten arvoalueelle (10-49). Tämän selvittämiseksi meidän on tehtävä pieni laskelma. Aikaisemmin olen kertonut, että jokainen puolisykli vastaa 10000 mikrosekuntia. Joten meidän on ohjattava himmennystä 50 askeleella (mikä on mielivaltainen arvo. Voit myös muuttaa sitä). Olen ottanut vähimmäisvaiheen arvoksi 10, ei nollaa, koska 0–9 askelta antaa suunnilleen saman tehon eikä suurimman askelmäärän ottamista käytännössä suositella. Joten olen ottanut enimmäisvaiheen 49.

Tällöin jokainen vaihe-aika voidaan laskea 10000/50 = 200 mikrosekuntia. Tätä käytetään koodin seuraavassa osassa.

void loop () {int data = analogRead (A0); int data1 = kartta (data, 0, 1023,10,49); dim_val = data1; }

Määritä viimeisessä vaiheessa keskeytysohjattu toiminto zero_cross. Tässä himmennysaika voidaan laskea kertomalla yksittäinen askelaika ei. vaiheista. Tämän viiveen jälkeen TRIAC voidaan laukaista käyttämällä pientä 10 mikrosekunnin suurta pulssia, joka riittää TRIAC: n kytkemiseen päälle.

void zero_cross () {int himmennysaika = (200 * himmeä); delayMicroseconds (himmennysaika); digitalWrite (LAMPPU, KORKEA); viive mikrosekuntia (10); digitalWrite (LAMP, LOW); }

Arduino Lamp Dimmer -piirin toiminta

Alla on kuvia kolmesta vaiheesta, jossa hehkulamppu himmennetään Arduinolla ja TRIAC: lla.

1. Matala himmennysvaihe

2. Keskitason himmennysvaihe

3. Suurin himmennysvaihe:

Näin AC Light Dimmer -piiri voidaan rakentaa helposti TRIAC: n ja optoerottimen avulla. Työskentely Video ja Työläs valonsäätimellä Koodi on esitetty alla