ДИММЕР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА АРДУИНО

     простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками


» ПОИСК СХЕМ


» РАДИОБЛОГИ
Блокиратор автомобиля на стекле (и как его снять)
Важнейшие тенденции в электронной промышленности на 2020 год
Светодиодный индикатор ЭПС конденсаторов
Про энергосберегающий Сэйвер
Преобразователь звуковых волн в электрический ток
Используем декатрон ОГ-4 как индикатор уровня звука (VU-metr)
ШИМ контроллер оборотов электромотора 12 В
Схема понижающего преобразователя напряжения DC / DC


Радиосхемы » Бытовые приборы

ДИММЕР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА АРДУИНО

      

Потребители переменного тока повсюду - практически вся бытовая техника получает питание от сети 220 В. Поэтому часто сталкиваемся с ситуациями, когда нужно иметь управление нагрузкой переменного тока, такой как лампа, двигатель, нагреватель и другие электроприборы. Понятно, что принцип управление нагрузкой переменного тока не совпадает с нагрузкой для постоянного тока. Поэтому требуется использовать разные электронные схемы для этой цели.

Теоретическая часть и схема

На рисунке показана синусоидальная волна сети с частотой 50 Гц. Для построения диммера важны точки пересечения нуля (точки, где волна меняет свою полярность). Чтобы зафиксировать эти точки, надо использовать детектор пересечения нуля.

Рисунок 1. Сетевая синусоида (зеленые стрелки показывают точки пересечения нуля)

На рисунке далее приведена принципиальная схема всего регулятора мощности переменного тока.

Рисунок 2. Принципиальная схема цифрового диммера переменного тока

Элементы R1, R2, IC1, D1 и C3 создают схему детектора пересечения нуля. Он предназначен для обеспечения надлежащей оптоизоляции сетевого напряжения. Таким образом получаем сигнал, который можно безопасно подключить к входам и выходам Arduino. Далее показан выходной сигнал детектора пересечения нуля (вывод 4 микросхемы IC1). Согласно спецификации TLP521-1 это микросхема состоящая из фототранзистора, оптически связанного с инфракрасным излучающим диодом на основе арсенида галлия. Конечно, можно использовать и другие аналогичные оптопары.

Рисунок 3. Выходной сигнал цепи детектора пересечения нуля

Итак, тут будем использовать импульс пересечения нуля в качестве триггера для главной цепи управления. Это легче понять, просмотрев код Arduino и выходную волну. Радиоэлемент IC3 - тиристор BT138. Нагрузка включена последовательно с тиристором и линией переменного тока, поэтому он определяет количество энергии, которое должно быть подано на нагрузку.

Внимание: монтажное основание BT138, что используется для крепления радиатора, подключено к контакту 2. Вы не должны касаться радиатора или прикручивать его к металлическому корпусу!

Радиодетали R4, R5 и C2 реализуют схему демпфирования для IC2, а C1 и R7 создают схему демпфирования для IC3. Эти детали помогают устройству быть совместимым с различными типами нагрузок, такими как индуктивные. Оптрон IC2 является компонентом обеспечивающим надлежащую гальваническую развязку между цифровой стороной и линией переменного тока 220 В. Выбранный тип - MOC3021. Также можете использовать другие аналогичные, но будьте осторожны, чтобы не использовать детали со встроенным детектором пересечения нуля. Они полезны для переключения нагрузок переменного тока (ВКЛ / ВЫКЛ), а не для диммирования.

Разработка печатной платы

На рисунке показана разработанная схема печатной платы. Линии переменного тока, которые должны пропускать большой ток, более толстые и двусторонние. Кроме того, обе стороны были усилены для уменьшения сопротивления и увеличения возможностей передачи мощности.

Рисунок 5. Расположение деталей печатной платы диммера переменного тока

Все компоненты обычные по размеру. Поэтому будет легко паять и использовать схему в качестве готового модуля. R2, R4, R5 и R7 - резисторы мощностью 1 Вт. Резистор R1 и R6 0,25 Вт. C1 и C2 могут быть выбраны типа MKT или полиэстер, но убедитесь что они имеют номинальное напряжение не менее 400 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 250 В тоже в принципе можно брать, но 400 В - это разумный выбор при подстраховке для напряжений конденсаторов. K1 - разъем MKDSN. P1 - традиционный 4-контактный штекерный разъем.

Сборка схемы регулятора

На рисунке показан опытный образец печатной платы. Схема PCB и файл Gerber прилагаются в архиве. Установленный радиатор подходит для тестов. Для долгосрочного использования надо использовать больший по размеру радиатор. Расположение IC3 около границы печатной платы значительно облегчает задачу установки любого радиатора.

Рисунок 6. Первый прототип схемы управления

Теперь время подключить схему к плате Arduino и начать управлять нагрузкой переменного тока. Выбрана Arduino Nano, но вы можете использовать и другие подобные платы. Пример кода Arduino для диммера переменного тока смотрите далее:

  1. const byte ZCP = 2;
  2. const unsigned int dim = 5000;
  3. void setup() { 
  4. pinMode(ZCP, INPUT);
  5. pinMode(10, OUTPUT);
  6. digitalWrite(10, LOW); 
  7. void loop() { 
  8. if (digitalRead(ZCP) == HIGH)
  9. Zero_Cross(); 
  10. void Zero_Cross() { 
  11. digitalWrite(10, LOW);
  12. delayMicroseconds(dim);
  13. digitalWrite(10, HIGH);
  14. }

Нет необходимости писать более сложный код для тестирования диммера - этот итак будет работать хорошо. Существует два метода отслеживания импульсов детектора пересечения нуля: опрос и прерывание. В первом варианте было с помощью прерывания, но в некоторых ситуациях сталкивались с мерцанием нагрузки. Мерцание - раздражающая ситуация, которая случается с некоторыми диммерами. Причина в неправильном выборе времени. Как уже упоминалось ранее, точки пересечения нуля очень важны и любой случайный сдвиг времени приведет к нестабильности. Поэтому переключили на метод опроса (строки с 8 по 11).

Практические испытания

Все что нужно сделать, это изменить время отключения симистора в обоих циклах, чтобы переменная «dim» определяла мощность передаваемую нагрузке. В качестве отправной точки установим диммер на середину. Это означает что в течение 5 мс симистор отключен. А теперь давайте подтвердим теорию на практике, изучив форму волны нагрузки. Использовался обычный трансформатор на 220 В / 12 В.

Рисунок 7. Проверка нагрузки и необходимых соединений

На рисунке показана форма выходного сигнала (50%). Вы можете усовершенствовать код и добавить две кнопки для увеличения и уменьшения выходной мощности.

Рисунок 8. Форма выходного сигнала в 50% мощности (dim = 5000)

В общем получилась очень даже неплохая вещь, позволяющая цифровым сигналом управлять различными, в том числе очень мощными нагрузками, что повышает удобство пользования электроприборами и увеличивает их срок службы.

   Форум

   Обсудить статью ДИММЕР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА АРДУИНО



УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ - КОРПУСА

     Продолжаем сборку самодельного автоусилителя - конструктивная часть основного блока и акустической системы.

СЧЁТЧИК НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

СЧЁТЧИК НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ     Схема и фото простого реверсивного счётчика на микроконтроллере PIC16F628A. Прошивка и печатная плата в архиве.

СВЕТОДИОДНЫЙ ФОНАРИК В ПДУ

СВЕТОДИОДНЫЙ ФОНАРИК В ПДУ     Доработка пульта от автомобильной сигнализации – установка светодиодного фонарика.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЩЁЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЩЁЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ     Технология ремонта и восстановления малогабаритных щелочных аккумуляторов.






» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Моб. версия © 2010-2020, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта