- Components utilitzats:
- Tècnica de detecció de creuament zero
- Treball TRIAC
- Optocoplador
- Esquema de connexions:
- Programació d'Arduino per regulador de llum AC:
- Funcionament del circuit de regulació de la llum Arduino
A casa nostra, la majoria dels electrodomèstics s’alimenten del subministrament de corrent altern, com ara llums, televisors i ventiladors, etc. Podem activar-los o apagar-los digitalment si cal, mitjançant Arduino i relés mitjançant la configuració d’una domòtica. Però, què passa si hem de controlar la potència d’aquests dispositius, per exemple, per atenuar la làmpada de corrent altern o controlar la velocitat del ventilador. En aquest cas, hem d’utilitzar tècniques de control de fase i interruptors estàtics com TRIAC per controlar la fase de tensió d’alimentació de CA.
Així, en aquest tutorial, coneixerem un regulador de llum de corrent altern que utilitza Arduino i TRIAC. Aquí s’utilitza un TRIAC per canviar la llum de corrent altern, ja que es tracta d’un dispositiu de commutació ràpida electrònica de potència que és el més adequat per a aquestes aplicacions. Seguiu l'article complet per obtenir informació detallada sobre el maquinari i la programació d'aquest projecte. Consulteu també els nostres tutorials anteriors sobre Light Dimming:
- Circuit dimmer controlat a distància per IR
- Dimmer LED basat en Arduino mitjançant PWM
- Circuit d’atenuació LED de 1 watt
- Dimmer d'energia LED mitjançant microcontrolador ATmega32
Components utilitzats:
- Arduino UNO-1
- Optocoplador MCT2E -1
- Optoacoblador MOC3021 -1
- BT136 TRIAC-1
- (12-0) V, 500 mA Transformador descendent-1
- Resistències de 1K, 10K, 330ohm
- Potenciòmetre de 10K
- Suport de corrent altern amb làmpada
- Cables AC
- Saltadors
Abans d’anar més enllà coneixerem l’encreuament zero, el TRIAC i l’optocoplador.
Tècnica de detecció de creuament zero
Per controlar la tensió de corrent altern, el primer que hem de fer és detectar el pas zero del senyal de corrent altern. A l'Índia, la freqüència del senyal de corrent altern és de 50 Hz i, ja que és de naturalesa alterna. Per tant, cada vegada que el senyal arriba al punt zero, hem de detectar aquest punt i després activar el TRIAC segons el requisit de potència. A continuació es mostra el punt de pas zero d’un senyal de corrent altern:
Treball TRIAC
TRIAC és un commutador de CA de tres terminals que es pot activar mitjançant un senyal de baixa energia al seu terminal de porta. En els SCR, només condueix en una direcció, però en el cas de TRIAC la potència es pot controlar en ambdues direccions. Aquí estem utilitzant un BT136 TRIAC per a la regulació de la llum AC.
Com es mostra a la figura anterior, el TRIAC s’activa amb un angle de tir de 90 graus aplicant-li un petit senyal d’impuls de porta. El temps "t1" és el temps de retard que hem de donar segons el nostre requisit de regulació. Per exemple, en aquest cas, ja que l’angle de cocció és del 90%, per tant, la potència de producció també es reduirà a la meitat i, per tant, la llum també brillarà amb mitja intensitat.
Sabem que la freqüència del senyal de CA és de 50 Hz aquí. Per tant, el període de temps serà 1 / f, que serà de 20 ms. Per tant, durant un cicle mitjà, serà de 10 ms o 10.000 microsegons. Per tant, per controlar la potència de la nostra làmpada de corrent altern, el rang de "t1" es pot variar entre 0-10000 microsegons. Obteniu més informació sobre Triac i el seu funcionament aquí.
Optocoplador
L’optocoplador també es coneix com Optoisolato r. S'utilitza per mantenir l'aïllament entre dos circuits elèctrics com els senyals de corrent continu i de corrent altern. Bàsicament, consisteix en un LED que emet llum infraroja i el fotosensor que la detecta. Aquí s’utilitza un optoacoblador MOC3021 per controlar la llum de corrent altern des dels senyals del microcontrolador, que és un senyal de CC. Anteriorment hem utilitzat el mateix optoacoblador MOC3021 al circuit dimmer TRIAC. També podeu obtenir més informació sobre els optoacopladors i els seus tipus seguint l’enllaç.
Esquema de connexions:
A continuació es mostra el diagrama de circuits per a AC Light Dimmer:
Diagrama de connexió TRIAC i Optocoupler:
He soldat un circuit de TRIAC i Optocoupler MOC3021 en una placa perf. Després de soldar, es veurà a continuació:
També he soldat l’ optocoplador MCT2E a la placa de perf per connectar-lo al transformador per al subministrament de CA:
I el circuit complet per a Arduino Lamp Dimmer serà el següent:
Programació d'Arduino per regulador de llum AC:
Després de completar amb èxit la configuració del maquinari, ara és el moment de programar l'Arduino. El programa complet amb un vídeo de demostració es dóna al final. Aquí hem explicat el codi de forma gradual per millorar-ne el discurs.
Al primer pas, declareu totes les variables globals que s’utilitzaran a tot el codi. Aquí el TRIAC està connectat al pin 4 d'Arduino. A continuació, es declara dim_val per emmagatzemar el valor del pas de regulació que utilitzarem al programa.
int LAMP = 4; int dim_val = 0;
A continuació, dins de la funció de configuració declarar el pin LAMP com a sortida i configurar una interrupció per detectar el pas zero. Aquí hem utilitzat una funció anomenada attachInterrupt, que configurarà el pin digital 2 d’Arduino com a interrupció externa i anomenarà la funció anomenada zero_cross quan detecti qualsevol interrupció al seu pin.
void setup () {pinMode (LAMP, OUTPUT); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, CANVI); }
Dins del bucle infinit, llegiu el valor analògic del potenciòmetre connectat a A0. A continuació, assigneu-lo a un interval de valors de (10-49). Per esbrinar-ho hem de fer un petit càlcul. Abans he dit que, cada mig cicle equival a 10.000 microsegons. Per tant, hem de controlar la regulació en 50 passos (que és un valor arbitrari. També podeu canviar-lo). He fet el pas mínim de 10, no zero, perquè 0-9 passos donen aproximadament la mateixa potència de sortida i pràcticament no es recomana fer el nombre màxim de passos. Per tant, he fet el pas màxim de 49.
Aleshores, cada temps de pas es pot calcular com a 10000/50 = 200 microsegons. S’utilitzarà a la següent part del codi.
bucle buit () {int data = analogRead (A0); int data1 = mapa (dades, 0, 1023,10,49); dim_val = dades1; }
Al darrer pas, configureu la funció zero_cross impulsada per interrupcions. Aquí es pot calcular el temps d’enfosquiment multiplicant el temps de pas individual amb el núm. de passos. Després d’aquest temps de retard, el TRIAC es pot activar utilitzant un petit impuls elevat de 10 microsegons que és suficient per encendre un TRIAC.
void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); digitalWrite (LAMP, HIGH); delayMicroseconds (10); digitalWrite (LAMP, LOW); }
Funcionament del circuit de regulació de la llum Arduino
A continuació es mostren les imatges que mostren tres etapes d’enfosquiment de la bombeta de CA mitjançant Arduino i TRIAC.
1. Pas d’enfosquiment baix
2. Pas d’atenuació mitjà
3. Pas màxim de regulació:
Així es pot construir fàcilment un circuit de regulador de llum AC mitjançant TRIAC i optoacoplador. A continuació es mostra un codi de regulador de llum de vídeo i Arduino
/>