- Použité komponenty:
- Technika detekcie nulového prechodu
- TRIAC pracuje
- Optočlen
- Schéma zapojenia:
- Programovanie Arduina pre stmievač svetla:
- Pracovanie obvodu stmievača lampy Arduino
V našej domácnosti je väčšina spotrebičov napájaná z elektrickej siete, napríklad zo svetiel, televízorov a ventilátorov atď. V prípade potreby ich môžeme digitálne ZAPNÚŤ / VYPNÚŤ pomocou Arduina a relé vytvorením nastavenia domácej automatizácie. Čo však robiť, ak potrebujeme ovládať výkon týchto zariadení, napríklad stlmiť AC lampu alebo ovládať rýchlosť ventilátora. V takom prípade musíme na riadenie fázy striedavého napájacieho napätia použiť techniku fázového riadenia a statické spínače ako TRIAC.
V tomto tutoriále sa teda dozvieme o stmievači žiaroviek pomocou Arduina a TRIAC. Tu sa na prepínanie žiarovky striedavého prúdu používa TRIAC, pretože ide o výkonové elektronické rýchle spínacie zariadenie, ktoré je pre tieto aplikácie najvhodnejšie. Postupujeme podľa celého článku, kde nájdete podrobnosti o hardvéri a programovaní tohto projektu. Skontrolujte tiež naše predchádzajúce návody týkajúce sa stmievania svetla:
- IR diaľkovo ovládaný stmievací obvod TRIAC
- Arduino LED stmievač využívajúci PWM
- 1 Wattový obvod stmievača LED
- Výkonový stmievač LED pomocou mikrokontroléra ATmega32
Použité komponenty:
- Arduino UNO-1
- Optočlen MCT2E -1
- Optočlen MOC3021 -1
- BT136 TRIAC-1
- (12-0) V, 500 mA Transformátor s poklesom napätia-1
- Rezistory 1K, 10K, 330ohm
- 10K potenciometer
- AC držiak s lampou
- Vodiče striedavého prúdu
- Skokani
Než pôjdeme ďalej, dozvieme sa o prechode nulou, TRIAC a optočlene.
Technika detekcie nulového prechodu
Prvá vec, ktorú musíme urobiť, aby sme ovládali striedavé napätie, je zistiť prechod nuly striedavého signálu. V Indii je frekvencia striedavého signálu 50 HZ a je striedavá. Preto vždy, keď signál príde do nulového bodu, musíme tento bod zistiť a potom spustiť TRIAC podľa požiadavky na výkon. Bod prechodu nuly striedavého signálu je uvedený nižšie:
TRIAC pracuje
TRIAC je trojpólový striedavý spínač, ktorý je možné spustiť nízkoenergetickým signálom na jeho hradlovom termináli. V SCRs vedie iba jedným smerom, ale v prípade TRIAC sa dá výkon riadiť v oboch smeroch. Tu používame modul BT136 TRIAC na stmievanie žiarovky.
Ako je znázornené na obrázku vyššie, TRIAC sa spúšťa pri uhle strely 90 stupňov aplikáciou malého hradlového impulzného signálu. Čas „t1“ je čas oneskorenia, ktorý musíme dať podľa našej požiadavky na stmievanie. Napríklad v tomto prípade, keď je uhol vypaľovania 90 percent, bude teda tiež výstup energie znížený na polovicu a lampa bude teda tiež svietiť polovičnou intenzitou.
Vieme, že frekvencia striedavého signálu je tu 50 Hz. Časové obdobie bude teda 1 / f, čo bude 20ms. Takže pri polovičnom cykle to bude 10ms alebo 10 000 mikrosekúnd. Preto pre riadenie výkonu našej žiarovky so striedavým prúdom sa rozsah „t1“ môže pohybovať od 0 do 10 000 mikrosekúnd. Viac informácií o Triaku a jeho práci sa dozviete tu.
Optočlen
Optočlen je tiež známy ako Optoisolato r. Používa sa na udržanie izolácie medzi dvoma elektrickými obvodmi, ako sú jednosmerné a striedavé signály. V zásade sa skladá z LED diódy vyžarujúcej infračervené svetlo a fotosenzora, ktorý ho detekuje. Tu sa používa optočlen MOC3021 na riadenie striedavého prúdu zo signálov mikrokontroléra, ktorý je jednosmerným signálom. Predtým sme v obvode stmievača TRIAC používali ten istý optočlen MOC3021. Ďalej sa dozviete viac o optočlenoch a ich typoch pomocou odkazu.
Schéma zapojenia:
Schéma zapojenia stmievača svetla je uvedená nižšie:
Schéma zapojenia TRIAC a optočlenov:
Na dosku perf som pripájal obvod TRIAC a Optocoupler MOC3021. Po spájkovaní to bude vyzerať takto:
Na dosku perf som tiež pripájal optočlen MCT2E na pripojenie k transformátoru na napájanie striedavým prúdom:
A kompletný obvod pre stmievač lampy Arduino bude vyzerať nižšie:
Programovanie Arduina pre stmievač svetla:
Po úspešnom dokončení nastavenia hardvéru je čas programovať Arduino. Na konci je uvedený kompletný program s demo videom. Tu sme postupne vysvetlili kód, aby sme lepšie porozumeli.
V prvom kroku deklarujte všetky globálne premenné, ktoré sa budú v celom kóde používať. Tu je TRIAC pripojený k pinu 4 Arduina. Potom sa deklaruje dim_val na uloženie hodnoty kroku stmievania, ktorú použijeme v programe.
int LAMP = 4; int dim_val = 0;
Ďalej vo vnútri funkcie nastavenia vyhlásite pin LAMP za výstup a potom nakonfigurujte prerušenie na detekciu prechodu nulou. Tu sme použili funkciu s názvom attachInterrupt, ktorá nakonfiguruje digitálny Pin 2 Arduina ako externé prerušenie a bude nazývať funkciu s názvom zero_cross, keď zistí akékoľvek prerušenia na jeho pinu.
void setup () {pinMode (LAMP, OUTPUT); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, CHANGE); }
Vo vnútri nekonečnej slučky odčítajte analógovú hodnotu z potenciometra, ktorý je pripojený na A0. Potom ho namapujte na rozsah hodnôt (10–49). Aby sme to zistili, musíme urobiť malý výpočet. Skôr som povedal, že každá polovica cyklu je ekvivalentná 10 000 mikrosekundám. Potrebujeme teda riadiť stmievanie v 50 krokoch (čo je ľubovoľná hodnota. Môžete ju tiež zmeniť). Minimálny krok som urobil ako 10, nie nula, pretože 0-9 krokov poskytuje približne rovnaký výstupný výkon a neodporúča sa prakticky robiť maximálny počet krokov. Urobil som teda maximálny krok ako 49.
Potom možno každý krok vypočítať ako 10 000/50 = 200 mikrosekúnd. Toto bude použité v ďalšej časti kódu.
void loop () {int data = analogRead (A0); int data1 = mapa (data, 0, 1023,10,49); dim_val = data1; }
V poslednom kroku nakonfigurujte funkciu riadenú prerušením zero_cross. Tu je možné vypočítať čas stmievania vynásobením času jednotlivých krokov číslom. krokov. Potom po tomto čase oneskorenia môže byť TRIAC spustený pomocou malého vysokého impulzu 10 mikrosekúnd, ktorý stačí na zapnutie TRIAC.
void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); digitalWrite (LAMP, HIGH); delayMicroseconds (10); digitalWrite (LAMP, LOW); }
Pracovanie obvodu stmievača lampy Arduino
Nižšie sú uvedené obrázky, ktoré ukazujú tri stupne stmievania žiarovky AC pomocou Arduina a TRIAC.
1. Krok nízkeho stmievania
2. Krok stredného stmievania
3. Maximálny krok stmievania:
Takto je možné ľahko zostaviť obvod stmievača svetla AC pomocou TRIAC a optočlenu. Working Video a Arduino Light Dimmer kód je uvedený nižšie
/>