Світловий диммер керований Arduino

  • Час 18-09-2015, 10:23
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Перемикання навантаження змінного струму з використанням Arduino досить просто: використовується або механічне реле, або твердотільне реле з оптично ізольованим сімістором. Стає трохи складніше, якщо необхідно зменшувати яскравість лампи змінного струму використовуючи Arduino: просто обмежувати струм сімістором не представляється можливим через необхідність у потужному симисторе, і як наслідок необхідності розсіювання великої кількості тепла, а також це не ефективно з точки зору використання енергії.

Правильний спосіб реалізації є застосування регулювання фази: Симистор повністю відкритий, але тільки в частині синусоїдальної хвилі змінного струму.
Можна просто відкривати симистор на деяку кількість мікросекунд за допомогою Arduino, але проблема в тому, що непередбачувано в якій частині синусоїдальної хвилі сімістор відкривається і, отже, рівень затемнення непередбачуваний. У синусоїдальної хвилі необхідна точка відліку.

Для цього потрібен детектор перетину нуля. Це схема, яка повідомляє Arduino (або іншого мікроконтролера), коли синусоїдальна хвиля проходить через нуль і, отже, дає певну точку на цій синусоїдальної хвилі.

Відкриття симістора на деяку кількість мікросекунд, починаючи від перетину нуля, дає передбачуваний рівень затемнення.
Таку схему легко зробити: перетин нуля береться безпосередньо з випрямленої мережевого змінного струму - звичайно через оптрон, і дає сигнал кожен раз, коли хвиля проходить через нуль. Так як синусоїда спочатку проходить двофазним випрямлення, сигнал перетину нуля подається незалежно від того, вгору або вниз йде синусоїдальна хвиля. Потім цей сигнал може бути використаний для виклику переривання Arduino.

Само собою зрозуміло, що повинна бути гальванічна розв'язка між Arduino і мережею. Для тих, хто не розуміє "гальванічна розв'язка", це означає "без металевих з'єднань", тобто ---gt; оптопарами.

Світловий диммер керований Arduino

Схема зображена тут робить саме це. Мережева напруга 220 Вольт йде до мостового випрямляча через два резистора 30кОм, який видає двофазний випрямлений сигнал на оптрон 4N25. Світлодіод в цьому оптроні при низькому рівні працює на частоті 100 Гц, а на колекторі виходить сигнал високого рівня з частотою 100 Гц відповідно до синусоїдальної хвилею. Сигнал з 4N25 подається на прерывающий висновок Arduino (або іншого мікропроцесора). Програма переривань дає сигнал певної довжини на один з портів вводу/виводу. Сигнал з порту введення/виводу сигналу йде в нашу схему і відкриває світлодіод в MOC3021, який запускає оптотиристор. Світлодіод послідовно MOC3021 вказує, проходить струм через MOC3021. Майте на увазі, що при затемненні, світіння буде не дуже видно з-за коротких спалахів. Якщо ви вирішили використовувати тиристорний перемикач безперервно, то світлодіод буде горіти ясно.

Майте на увазі, що тільки звичайні лампи розжарювання дійсно підходять для затемнення. Схема також буде працювати з галогенною лампою, але це скоротить термін служби галогенової лампи. Вона не буде працювати з будь-якими КЛЛ лампами, якщо вони спеціально не зроблені з можливістю регулювання яскравості.

Якщо у вас є оптрон H11AA11, то його використання описано нижче.
Попередження: Ця схема працює з напругою 110-220В. Не робіть її, якщо ви не впевнені у своїх діях. Вимикайте її, перш ніж наблизитися до друкованої плати. Радіатор симістора підключений до мережі. Не торкайтеся до нього під час роботи і зробіть для нього належний корпус.

Ця схема безпечна, якщо вона зібрана людиною, яка знає, що робить. Якщо ви поняття не маєте про це або сумніваєтеся в своїх діях, то ви можете загинути!

Матеріали

Детектор перетину нуля
4N25 або H11AA11 (див. текст).
Резистор 10кОм.
Мостовий випрямляч 400В.
2x Резистор 30кОм 1/2 Вт (Швидше всього на кожному резисторі буде розсіюватися 200mW).
1 роз'єм.
Стабілітрон 5,1(опціонально).

Драйвер лампи
Світлодіод
MOC3021
Резистор 220 Ом (я використовував 330 Ом, і все добре працювало).
Резистор 470 Ом-1кОм (Я закінчив з використанням 560 Ом, і все добре працювало)
Сімістор TIC206
1 роз'єм

Інше
Шматок текстоліт 6х3см.
Проводи.

Світловий диммер керований Arduino

Плата

Я зробив плату за допомогою ЛУТ і витравив її в розчині солянной кислоти і перекису водню. В інтернеті є багато статей на цю тему. Ви можете зробити плату, використовуючи додається малюнок ПП. Збірка плати досить проста. Я використовував панельки для оптронів та мостового випрямляча. Завантажити малюнок плати та його дзеркальну версію можна внизу статті.

Примітка: малюнок плати має текст. У незеркальной версії малюнка текст дзеркалі, а в дзеркальній версії малюнка текст не дзеркалі. Це правильно. При ЛУТ, надрукований малюнок переноситься безпосередньо на мідь, де він і виглядає правильно.

Я використовував TIC206. Він може видавати 6 ампер. Майте на увазі, що провідники плати не витримають 6 ампер. При підключенні потужної навантаження припаяйте провід на провідники від симістора до роз'ємів і на провідники до других роз'ємів.

Якщо неясно значення контактів: зверху вниз по другій фотографії:
+5 вольт.
Сигнал переривання (Digital Pin 2 Arduino).
Сигнал для симистор (виходить з Digital Pin 3 на Arduino).
GND.

ПРИМІТКА:
Якщо у вас є оптрон H11AA11, то вам не потрібен мостовий випрямляч. H11AA11 має два паралельних діода, і може працювати з змінним струмом. Він сумісний з висновками з 4N25, просто вставте його в припою і 2 перемички між R5 і + і R7 і -.

Світловий диммер керований Arduino

Програма

Програма досить проста. Нульовий Х сигнал генерується в перериванні. Потім в перериванні симистор переключається на певний час. Програма доступна нижче.

Про програму: Теоретично в циклі можна було дозволити змінної "i" починається з '0 '. Однак, оскільки часу на переривання мало, використання '0'(повністю вкл.) може трохи зіпсувати час. Те ж саме стосується 128(повністю викл.), хоча це здається менш критичним. Точність '5' або, можливо, '1' є межею налаштування. Діапазон може бути, наприклад, від 2 до 126, замість 0-128. Якщо у когось є більш точний спосіб налаштування часу переривання, я буду радий почути його.

Світловий диммер керований Arduino

Результати та застосування

Подивіться коротке відео про роботу пристрою, записане на мобільний телефон.

Подібним способом можна зробити схему для змішування RGB світлодіодів. Це також можливо з поточною схемою, але необхідні дві додаткових симісторних схеми. Зрозуміло, потрібен тільки один детектор перетину нуля.

Також можливо зробити традиційну (назвемо їй старомодною) гірлянду для різдвяної ялинки, що працює безпосередньо від 220 (або 110) вольт. Повісьте 3 дроти з різними лампами на дерево і регулюйте їх за допомогою цієї схеми з двома додатковими симисторными схемами.

Прикріплені файли:
  • dimmer2.rar (12 Кб)
Tags

Коментарі до новини