- Используемые компоненты:
- Техника обнаружения нулевого пересечения
- TRIAC работает
- Оптопара
- Принципиальная электрическая схема:
- Программирование Arduino для диммера переменного тока:
- Схема работы диммера лампы Arduino
В нашем доме большая часть бытовой техники питается от источника переменного тока, например, светильники, телевизоры, вентиляторы и т. Д. Мы можем включать и выключать их цифровым способом, если необходимо, используя Arduino и реле, построив систему домашней автоматизации. Но что, если нам нужно управлять мощностью этих устройств, например, чтобы уменьшить яркость лампы переменного тока или контролировать скорость вентилятора. В этом случае мы должны использовать технику управления фазой и статические переключатели, такие как TRIAC, для управления фазой напряжения питания переменного тока.
Итак, в этом руководстве мы узнаем о диммере лампы переменного тока с использованием Arduino и TRIAC. Здесь для переключения лампы переменного тока используется TRIAC, поскольку это электронное устройство быстрого переключения Power, которое лучше всего подходит для этих приложений. Давайте проследим всю статью, чтобы узнать об аппаратном обеспечении и программировании этого проекта. Также ознакомьтесь с нашими предыдущими уроками по затемнению света:
- Схема диммера TRIAC с ИК-пультом дистанционного управления
- Светодиодный диммер на базе Arduino с использованием ШИМ
- Схема светодиодного диммера на 1 Вт
- Power LED Dimmer с использованием микроконтроллера ATmega32
Используемые компоненты:
- Ардуино UNO-1
- Оптрон MCT2E -1
- Оптрон MOC3021 -1
- BT136 TRIAC-1
- (12-0) В, 500мА понижающий трансформатор-1
- Резисторы 1 кОм, 10 кОм, 330 Ом
- Потенциометр 10K
- Держатель переменного тока с лампой
- Провода переменного тока
- Джемперы
Прежде чем идти дальше, мы узнаем о переходе через нуль, TRIAC и оптопаре.
Техника обнаружения нулевого пересечения
Чтобы контролировать напряжение переменного тока, первое, что нам нужно сделать, это обнаружить переход сигнала переменного тока через нуль. В Индии частота сигнала переменного тока составляет 50 Гц, так как он имеет переменный характер. Следовательно, каждый раз, когда сигнал достигает нулевой точки, мы должны обнаруживать эту точку и после этого запускать TRIAC в соответствии с требованиями к мощности. Точка пересечения нуля сигнала переменного тока показана ниже:
TRIAC работает
TRIAC - это трехконтактный переключатель переменного тока, который может запускаться сигналом низкой энергии на его выводе затвора. В SCR он проводит только в одном направлении, но в случае TRIAC мощность может регулироваться в обоих направлениях. Здесь мы используем TRIAC BT136 для регулировки яркости ламп переменного тока.
Как показано на рисунке выше, TRIAC срабатывает при угле включения 90 градусов путем подачи на него небольшого сигнала стробирующего импульса. Время «t1» - это время задержки, которое мы должны предоставить в соответствии с нашим требованием к диммированию. Например, в этом случае, если угол зажигания составляет 90 процентов, выходная мощность также будет уменьшена вдвое, и, следовательно, лампа также будет светиться с половинной интенсивностью.
Мы знаем, что частота сигнала переменного тока здесь 50 Гц. Таким образом, период времени будет равен 1 / f, что составит 20 мсек. Таким образом, для полупериода это будет 10 мс или 10 000 микросекунд. Следовательно, для управления мощностью нашей лампы переменного тока диапазон «t1» может варьироваться от 0 до 10000 микросекунд. Узнайте больше о Triac и его работе здесь.
Оптопара
Оптопара также известна как Optoisolato r. Он используется для поддержания изоляции между двумя электрическими цепями, такими как сигналы постоянного и переменного тока. По сути, он состоит из светодиода, излучающего инфракрасный свет, и фотодатчика, который его обнаруживает. Здесь мы используем оптопару MOC3021 для управления лампой переменного тока с помощью сигналов микроконтроллера, которые являются сигналом постоянного тока. Ранее мы использовали ту же оптопару MOC3021 в схеме диммера TRIAC. Также узнайте больше об оптопарах и их типах, перейдя по ссылке.
Принципиальная электрическая схема:
Принципиальная схема диммера переменного тока приведена ниже:
Схема подключения TRIAC и оптопары:
Я припаял схему TRIAC и оптопары MOC3021 на перфорированной плате. После пайки это будет выглядеть так:
Я также припаял оптопару MCT2E на перфокарт для подключения к трансформатору для питания переменного тока:
А полная схема диммера Arduino Lamp Dimmer будет выглядеть так:
Программирование Arduino для диммера переменного тока:
После успешного завершения настройки оборудования пришло время запрограммировать Arduino. Полная программа с демо - видео дается в конце. Здесь мы пошагово объяснили код для лучшего понимания.
На первом этапе объявите все глобальные переменные, которые будут использоваться во всем коде. Здесь TRIAC подключен к контакту 4 Arduino. Затем объявляется dim_val для хранения значения шага затемнения, которое мы будем использовать в программе.
int LAMP = 4; int dim_val = 0;
Затем внутренняя функция настройки объявляет вывод LAMP как выход и затем настраивает прерывание для обнаружения пересечения нуля. Здесь мы использовали функцию под названием attachInterrupt, которая настроит цифровой контакт 2 Arduino как внешнее прерывание и вызовет функцию с именем zero_cross, когда обнаружит любые прерывания на своем выводе.
void setup () {pinMode (ЛАМПА, ВЫХОД); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, ИЗМЕНИТЬ); }
Внутри бесконечного цикла считайте аналоговое значение с потенциометра, подключенного к A0. Затем сопоставьте его с диапазоном значений (10-49). Чтобы узнать это, нам нужно провести небольшой расчет. Ранее я сказал, что каждый полупериод эквивалентен 10 000 микросекунд. Итак, позвольте нам управлять затемнением за 50 шагов (это произвольное значение. Вы также можете его изменить). Я выбрал минимальный шаг 10, а не ноль, потому что шаги 0–9 дают примерно одинаковую выходную мощность, и практически не рекомендуется брать максимальное количество шагов. Итак, я взял максимальный шаг - 49.
Тогда время каждого шага можно рассчитать как 10000/50 = 200 микросекунд. Это будет использовано в следующей части кода.
void loop () {данные int = analogRead (A0); int data1 = map (данные, 0, 1023,10,49); dim_val = data1; }
На последнем этапе настройте функцию zero_cross, управляемую прерываниями. Здесь время затемнения можно рассчитать, умножив время отдельного шага на номер. шагов. Затем по истечении этого времени задержки TRIAC может быть запущен с использованием небольшого импульса высокого уровня длительностью 10 микросекунд, которого достаточно для включения TRIAC.
void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); digitalWrite (ЛАМПА, ВЫСОКИЙ); delayMicroseconds (10); digitalWrite (ЛАМПА, НИЗКИЙ); }
Схема работы диммера лампы Arduino
Ниже приведены изображения трех этапов уменьшения яркости лампы переменного тока с помощью Arduino и TRIAC.
1. Низкая ступень диммирования
2. Средний шаг затемнения
3. Максимальный шаг затемнения:
Вот как можно легко построить схему AC Light Dimmer, используя TRIAC и оптопару. Рабочее видео и Arduino Light Dimmer код приведено ниже
/>