Stmívač střídavého světla pomocí arduina a triaku

V naší domácnosti je většina spotřebičů napájena ze zdroje střídavého proudu, jako jsou světla, televizory a ventilátory atd. V případě potřeby je můžeme digitálně ZAPNOUT / VYPNOUT pomocí Arduina a relé vytvořením nastavení domácí automatizace. Ale co když potřebujeme ovládat výkon těchto zařízení, například ztlumit AC lampu nebo ovládat rychlost ventilátoru. V takovém případě musíme k řízení fáze střídavého napájecího napětí použít techniku fázového řízení a statické spínače, jako je TRIAC.

V tomto tutoriálu se tedy dozvíme o stmívači AC lamp pomocí Arduino a TRIAC. Zde se k přepínání střídavého proudu používá TRIAC, protože se jedná o rychlé elektronické spínací zařízení Power, které je pro tyto aplikace nejvhodnější. Postupujme podle úplného článku o hardwarových detailech a programování tohoto projektu. Podívejte se také na naše předchozí výukové programy týkající se stmívání světla:

IR dálkově ovládaný stmívací obvod TRIAC
Arduino LED stmívač pomocí PWM
1 W LED stmívací obvod
Napájení LED stmívače pomocí mikrokontroléru ATmega32

Použité komponenty:

Arduino UNO-1
MCT2E optočlen -1
MOC3021 optočlen -1
BT136 TRIAC-1
(12-0) V, 500mA Sestupný transformátor-1
Rezistory 1K, 10K, 330ohm
10K potenciometr
AC držák s lampou
AC vodiče
Svetry

Než půjdeme dále, naučíme se křížení nuly, TRIAC a optočlen.

Technika detekce nulového přechodu

Abychom mohli řídit střídavé napětí, první věcí, kterou musíme udělat, je zjistit průchod střídavého signálu nulou. V Indii je frekvence střídavého signálu 50 Hz a střídavě se mění. Proto pokaždé, když signál přijde do nulového bodu, musíme tento bod detekovat a poté spustit TRIAC podle požadavku na výkon. Níže je uveden bod přechodu nuly střídavého signálu:

TRIAC pracuje

TRIAC je třípólový střídavý spínač, který může být spuštěn signálem nízké energie na jeho hradlové svorce. Ve SCRs vede pouze v jednom směru, ale v případě TRIAC může být výkon řízen v obou směrech. Zde používáme BT136 TRIAC pro účely stmívání lampy AC.

Jak je znázorněno na obrázku výše, TRIAC se spouští v úhlu střelby 90 stupňů tím, že se na něj aplikuje malý pulzní signál brány. Čas „t1“ je doba zpoždění, kterou musíme dát podle našeho požadavku na stmívání. Například v tomto případě, protože úhel zážehu je 90 procent, bude tedy také výkon na polovinu a lampa bude tedy také svítit poloviční intenzitou.

Víme, že frekvence střídavého signálu je zde 50 Hz. Časové období bude tedy 1 / f, což bude 20 ms. Takže u polovičního cyklu to bude 10 ms nebo 10 000 mikrosekund. Proto pro řízení výkonu naší střídavé lampy lze rozsah „t1“ měnit od 0 do 10 000 mikrosekund. Zde se dozvíte více o Triaku a jeho práci.

Optočlen

Optočlen je také známý jako Optoisolato r. Používá se k udržení izolace mezi dvěma elektrickými obvody, jako jsou DC a AC signály. V zásadě se skládá z LED diody vyzařující infračervené světlo a fotosenzoru, který jej detekuje. Zde jsme použili optočlen MOC3021 k ovládání střídavého proudu ze signálů mikrokontroléru, což je stejnosměrný signál. Dříve jsme v obvodu stmívače TRIAC používali stejný optočlen MOC3021. Další informace o optočlenech a jejich typech se dozvíte také pomocí odkazu.

Kruhový diagram:

Schéma zapojení stmívače střídavého světla je uvedeno níže:

Zloženie: 100% bavlna.

Schéma připojení TRIAC a optočlenu:

Na desku perf jsem připájel obvod TRIAC a Optocoupler MOC3021. Po pájení to bude vypadat níže:

Také jsem připájel optočlen MCT2E na desce perf pro jeho připojení k transformátoru pro napájení střídavým proudem:

A kompletní obvod pro stmívač lampy Arduino bude vypadat níže:

Programování Arduina pro AC Light Dimmer:

Po úspěšném dokončení nastavení hardwaru je nyní čas programovat Arduino. Na konci je uveden kompletní program s demo videem. Zde jsme kód vysvětlili postupně, abychom lépe porozuměli.

V prvním kroku deklarujte všechny globální proměnné, které se budou používat v celém kódu. Zde je TRIAC připojen k pinu 4 Arduina. Potom je dim_val deklarován k uložení hodnoty kroku stmívání, kterou použijeme v programu.

int LAMP = 4; int dim_val = 0;

Dále funkce nastavení uvnitř deklaruje pin LAMP jako výstup a dále nakonfiguruje přerušení pro detekci přechodu nuly. Zde jsme použili funkci nazvanou attachInterrupt, která nakonfiguruje digitální Pin 2 Arduina jako externí přerušení a zavolá funkci s názvem zero_cross, když zjistí na svém pinu jakékoli přerušení.

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

V nekonečné smyčce odečtěte analogovou hodnotu z potenciometru, který je připojen na A0. Poté jej namapujte na rozsah hodnot (10–49). Abychom to zjistili, musíme udělat malý výpočet. Dříve jsem řekl, že každá polovina cyklu odpovídá 10 000 mikrosekund. Takže potřebujeme ovládat stmívání v 50 krocích (což je libovolná hodnota. Můžete ji také změnit). Udělal jsem minimální krok jako 10, ne nula, protože 0-9 kroků poskytuje přibližně stejný výkon a nedoporučuje se prakticky provádět maximální počet kroků. Udělal jsem tedy maximální krok 49.

Potom lze každý krok vypočítat jako 10 000/50 = 200 mikrosekund. Toto bude použito v další části kódu.

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

V posledním kroku nakonfigurujte funkci zero_cross řízenou přerušením. Zde lze vypočítat dobu stmívání vynásobením doby jednotlivých kroků s č. kroků. Poté po této době zpoždění může být TRIAC spuštěn pomocí malého vysokého impulzu 10 mikrosekund, který je dostatečný k zapnutí TRIAC.

void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); digitalWrite (LAMP, HIGH); delayMicroseconds (10); digitalWrite (LAMP, LOW); }

Práce s obvodem stmívače lampy Arduino

Níže jsou obrázky znázorňující tři fáze stmívání žárovky střídavého proudu pomocí Arduina a TRIAC.

1. Krok nízkého stmívání

2. Střední krok stmívání

3. Maximální krok stmívání:

Takto lze snadno vytvořit obvod stmívače střídavého světla pomocí TRIAC a optočlenu. Níže je uveden kód pracovního videa a stmívače světla Arduino