Ściemniacz światła AC za pomocą arduino i triaka

W naszym gospodarstwie domowym większość urządzeń jest zasilana z sieci elektrycznej, takich jak oświetlenie, telewizory, wentylatory itp. W razie potrzeby możemy je włączyć / wyłączyć cyfrowo, używając Arduino i przekaźników, budując konfigurację automatyki domowej. Ale co, jeśli potrzebujemy kontrolować moc tych urządzeń, na przykład aby przyciemnić lampę AC lub kontrolować prędkość wentylatora. W takim przypadku musimy użyć techniki kontroli fazy i statycznych przełączników, takich jak TRIAC, do kontroli fazy napięcia zasilania AC.

W tym samouczku dowiemy się o ściemniaczu lampy AC za pomocą Arduino i TRIAC. Tutaj TRIAC jest używany do przełączania lampy AC, ponieważ jest to szybkie urządzenie przełączające Power electronic, które najlepiej nadaje się do tych zastosowań. Prześledźmy cały artykuł, aby poznać szczegóły dotyczące sprzętu i programowania tego projektu. Sprawdź również nasze poprzednie samouczki na temat ściemniania światła:

• Obwód ściemniacza TRIAC sterowany zdalnie na podczerwień
• Ściemniacz LED oparty na Arduino wykorzystujący PWM
• 1 watowy obwód ściemniacza LED
• Ściemniacz LED mocy wykorzystujący mikrokontroler ATmega32

Zastosowane komponenty:

• Arduino UNO-1
• Transoptor MCT2E -1
• Transoptor MOC3021 -1
• BT136 TRIAC-1
• (12-0) V, 500 mA Transformator obniżający napięcie-1
• Rezystory 1K, 10K, 330ohm
• Potencjometr 10 K.
• Uchwyt AC z lampką
• Przewody AC
• Zworki

Zanim przejdziemy dalej, poznamy przejście przez zero, TRIAC i transoptor.

Technika wykrywania przejścia przez zero

Aby kontrolować napięcie AC, pierwszą rzeczą, którą musimy zrobić, jest wykrycie przejścia sygnału AC przez zero. W Indiach częstotliwość sygnału AC wynosi 50 Hz i ma on charakter przemienny. Dlatego za każdym razem, gdy sygnał dochodzi do punktu zerowego, musimy wykryć ten punkt, a następnie wyzwolić TRIAC zgodnie z zapotrzebowaniem na moc. Punkt przejścia przez zero sygnału AC pokazano poniżej:

TRIAC działa

TRIAC to trójzaciskowy przełącznik prądu przemiennego, który może być wyzwalany przez sygnał o niskiej energii na jego zacisku bramki. W tyrystorach przewodzi tylko w jednym kierunku, ale w przypadku TRIAC moc można regulować w obu kierunkach. Tutaj używamy TRIAC BT136 do ściemniania lamp AC.

Jak pokazano na powyższym rysunku, TRIAC jest wyzwalany pod kątem wyzwalania 90 stopni przez zastosowanie do niego małego sygnału impulsu bramki. Czas „t1” to czas opóźnienia, który musimy podać zgodnie z naszymi wymaganiami ściemniania. Na przykład w tym przypadku kąt świecenia wynosi 90 procent, stąd moc wyjściowa również zmniejszy się o połowę, a zatem lampa będzie również świecić z połową intensywności.

Wiemy, że częstotliwość sygnału AC wynosi tutaj 50 Hz. Tak więc okres czasu będzie wynosił 1 / f, co będzie wynosić 20 ms., Więc dla połowy cyklu będzie to 10 ms lub 10 000 mikrosekund. Dlatego w celu kontrolowania mocy naszej lampy prądu przemiennego zakres „t1” można zmieniać od 0-10000 mikrosekund. Dowiedz się więcej o Triaku i jego działaniu tutaj.

Transoptor

Transoptor jest również znany jako Optoisolato r. Służy do zachowania izolacji między dwoma obwodami elektrycznymi, takimi jak sygnały DC i AC. Zasadniczo składa się z diody LED emitującej światło podczerwone i fotoczujnika, który je wykrywa. Tutaj używamy transoptora MOC3021 do sterowania lampą AC z sygnałów mikrokontrolera, które są sygnałem DC. Wcześniej używaliśmy tego samego transoptora MOC3021 w obwodzie ściemniacza TRIAC. Dowiedz się więcej o transoptorach i ich typach, klikając łącze.

Schemat obwodu:

Schemat obwodu ściemniacza oświetlenia AC jest podany poniżej:

Wcześniejsze

Schemat połączeń TRIAC i transoptora:

Przylutowałem obwód TRIAC-a i transoptora MOC3021 na płytce perf. Po wlutowaniu będzie wyglądać jak poniżej:

Przylutowałem również transoptor MCT2E na płytce perf do podłączenia go do transformatora do zasilania AC:

A kompletny obwód ściemniacza lampy Arduino będzie wyglądał jak poniżej:

Programowanie Arduino dla ściemniacza oświetlenia AC:

Po pomyślnym zakończeniu konfiguracji sprzętu przyszedł czas na programowanie Arduino. Kompletny program z demo wideo jest podana na końcu. Tutaj wyjaśniliśmy krok po kroku kod, aby lepiej zrozumieć.

W pierwszym kroku zadeklaruj wszystkie zmienne globalne, które będą używane w całym kodzie. Tutaj TRIAC jest podłączony do pinu 4 Arduino. Następnie deklarowana jest wartość dim_val w celu przechowywania wartości kroku ściemniania, którego użyjemy w programie.

int LAMP = 4; int dim_val = 0;

Następnie wewnątrz funkcji konfiguracji zadeklaruj pin LAMP jako wyjście, a następnie skonfiguruj przerwanie w celu wykrycia przejścia przez zero. Tutaj użyliśmy funkcji o nazwie attachInterrupt, która skonfiguruje cyfrowy Pin 2 Arduino jako przerwanie zewnętrzne i wywoła funkcję o nazwie zero_cross, gdy wykryje jakiekolwiek przerwania na swoim pinie.

void setup () {pinMode (LAMPA, WYJŚCIE); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, CHANGE); }

Wewnątrz nieskończonej pętli odczytaj wartość analogową z potencjometru podłączonego na A0. Następnie przypisz go do zakresu wartości (10–49). Aby się tego dowiedzieć, musimy wykonać małe obliczenia. Wcześniej powiedziałem, że każde pół cyklu odpowiada 10 000 mikrosekund. Musimy więc sterować ściemnianiem w 50 krokach (jest to dowolna wartość. Możesz ją też zmienić). Przyjąłem minimalny krok jako 10, a nie zero, ponieważ kroki 0-9 dają w przybliżeniu taką samą moc wyjściową i praktycznie nie zaleca się przyjmowania maksymalnej liczby kroków. Zrobiłem więc maksymalny krok jako 49.

Wtedy czas każdego kroku można obliczyć jako 10000/50 = 200 mikrosekund. Zostanie to wykorzystane w następnej części kodu.

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

W ostatnim kroku skonfiguruj sterowaną przerwaniami funkcję zero_cross. Tutaj czas ściemniania można obliczyć, mnożąc indywidualny czas kroku bez. kroków. Następnie po tym czasie opóźnienia TRIAC można wyzwolić za pomocą małego wysokiego impulsu o długości 10 mikrosekund, który jest wystarczający do włączenia TRIAC.

void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); digitalWrite (LAMPA, WYSOKA); delayMicroseconds (10); digitalWrite (LAMPA, NISKA); }

Działanie obwodu ściemniacza lampy Arduino

Poniżej zdjęcia przedstawiające trzy etapy ściemniania żarówki AC za pomocą Arduino i TRIAC.

1. Niski stopień ściemniania

2. Średni krok ściemniania

3. Maksymalny krok ściemniania:

W ten sposób można łatwo zbudować obwód ściemniacza światła AC za pomocą TRIAC i transoptora. Robocza wideo i Arduino światła Kod Dimmer znajduje się poniżej

/>