Симистор ардуино: Управление мощной нагрузкой

Содержание

Простой диммер на Ардуино

Диммер на базе Arduino – это одно из сотен простых и интересных устройств, с помощью которого можно плавно изменять сетевое напряжение от 0 до номинального значения. Каждый пользователь Arduino найдёт применение столь полезной самоделке, а опыт, полученный во время сборки своими руками, пополнит багаж знаний.

Схема и принцип её работы

Как и большинство недорогих диммеров, данная схема работает за счёт фазовой регулировки напряжения, что достигается путем принудительного открывания силового ключа – симистора.

Принцип действия схемы следующий. Arduino на программном уровне формирует импульсы, частота которых подстраивается сопротивлением потенциометра. Управляющий импульс с вывода P1 проходит через оптопару MOC3021 и поступает на управляющий электрод симистора. Он открывается и пропускает ток до перехода полуволны сетевого напряжения через ноль, после чего закрывается. Затем приходит следующий импульс и цикл повторяется. Благодаря сдвигу управляющих импульсов, в нагрузке формируется обрезанная по фронту часть синусоиды.

Чтобы симистор открывался в соответствии с заданным алгоритмом, частота следования импульсов должна быть засинхронизирована с напряжением сети 220 В. Другими словами Arduino должен знать, в какой момент синусоида сетевого напряжения проходит через ноль. Для этого в диммере на элементах R3, R4 и PC814 реализована цепь обратной связи, сигнал с которой поступает на вывод P2 и анализируется микроконтроллером. В цепь детектора нуля добавлен резистор R5 на 10 кОм, который нужен для подпитки выходного транзистора оптопары.

Один силовой вывод симистора подключается к фазному проводу, а ко второму – подключается нагрузка. Нулевой провод сети 220 В напрямую следует от клеммника J1 к J2, а затем к нагрузке. Применение оптопар необходимо для гальванической развязки силовой и низковольтной части схемы диммера. Потенциометр (на схеме не показан) средним выводом подключается на любой аналоговый вход Arduino, а двумя крайними – на +5 В и «общий».

Печатная плата и детали сборки

Минимум радиоэлементов позволяет сконструировать одностороннюю печатную плату, размер которой не превышает 20х35 мм. Как видно из рисунка на ней отсутствует переменный резистор, чтобы радиолюбитель мог самостоятельно подобрать потенциометр подходящего форм-фактора и определить место его крепления к корпусу готового диммера. Подключение к Arduino осуществляется через провода, которые запаивают в соответствующие отверстия на плате.

Для сборки своими руками диммера, управляемого Arduino, понадобятся следующие радиоэлементы и детали:

  1. Симистор BT136-600D, способный выдерживать обратное напряжение до 600 В и пропускать в нагрузку ток до 4 А (естественно с предварительным монтажом на радиатор). В схеме можно применить симистор и с большей нагрузочной способностью. Главное – обеспечить отвод тепла от его корпуса и правильно подобрать ток на управляющий электрод (справочный параметр). При подключении к нагрузке электроприбора большой мощности ширину печатных проводников в силовой части схемы необходимо будет пересчитать. Как вариант, силовые дорожки можно продублировать с другой стороны платы.
  2. Оптопара MOC3021 с симисторным выходом.
  3. Оптопара PC814 с транзисторным выходом.
  4. Резисторы номиналом 1 кОм, 220 Ом, 10 кОм мощностью 0,25 Вт и 2 резистора на 51 кОм мощностью 0,5 Вт.
  5. Переменный резистор на 10 кОм.
  6. Клеммные колодки – 2 шт., с двумя разъёмами и шагом 5 мм.

Все необходимые файлы по проекту находятся в ZIP-архиве: dimmer-arduino.zip

Алгоритм управления Arduino

Программа управления симистором создана на базе таймера Timer1 и библиотеки Cyber.Lib, благодаря чему отсутствует влияние на работу других программных кодов. Принцип её действия следующий. При переходе сетевого напряжения через ноль «снизу вверх» таймер перенастраивается на обратный переход «сверху вниз» и начинает отсчёт времени в соответствии со значением переменной «Dimmer». В момент срабатывания таймера Arduino формирует управляющий импульс и симистор открывается. При следующем переходе через ноль симистор перестаёт пропускать ток и ожидает очередное срабатывание таймера. И так 50 раз в секунду. За регулировку задержки на открывание симистора отвечает переменная «Dimmer». Она считывает и обрабатывает сигнал с потенциометра и может принимать значение от 0 до 255.

Область применения диммера на Arduino

Конечно, использовать дорогостоящий Arduino для управления яркостью галогенных ламп – избыточно. Для этой цели лучше заменить обычный выключатель диммером промышленного изготовления. Диммер на Arduino способен решать более серьёзные задачи:

  • управлять любыми видами активной нагрузки (температурой нагрева паяльника, проточного водонагревателя и т. д.) с точным удержанием заданного параметра;
  • одновременно выполнять несколько функций. Например, обеспечивать плавное включение утром (отключение вечером) света, а также контролировать температуру и влажность террариума.

Увидеть каким образом изменяется напряжение в нагрузке можно с помощью осциллографа. Для этого к выходным клеммам диммера припаивают резистивный делитель, благодаря которому сигнал в контрольной точке должен уменьшиться примерно в 20 раз. После этого к делителю подсоединяют щупы осциллографа и подают питание на схему. Изменяя положение ручки потенциометра, на экране осциллографа можно наблюдать насколько плавно Arduino управляет симистором и присутствуют ли при этом высокочастотные помехи.

Авторство вышеприведенных материалов принадлежит Youtube каналу AlexGyver.

Диммер на ардуино 220 | Gadget-apple.ru

Переключение нагрузки переменного тока с использованием Arduino довольно просто: используется либо механическое реле, либо твердотельное реле с оптически изолированным симистором. Становится немного сложнее, если необходимо уменьшать яркость лампы переменного тока используя Arduino: просто ограничивать ток симистором не представляется возможным из-за необходимости в мощном симисторе, и как следствие необходимости рассеивания большого количества тепла, а также это не эффективно с точки зрения использования энергии.

Правильным способом реализации является применение регулирования фазы: Симистор полностью открыт, но только в части синусоидальной волны переменного тока.
Можно просто открывать симистор на некоторое количество микросекунд при помощи Arduino, но проблема в том, что непредсказуемо в какой части синусоидальной волны симистор открывается и, следовательно, уровень затемнения непредсказуем. В синусоидальной волне необходима точка отсчета.

Для этого необходим детектор пересечения нуля. Это схема, которая сообщает Arduino (или другому микроконтроллеру), когда синусоидальная волна проходит через нуль и, следовательно, дает определенную точку на этой синусоидальной волне.

Открытие симистора на некоторое количество микросекунд, начиная от пересечения нуля, дает предсказуемый уровень затемнения.
Такую схему легко сделать: пересечение нуля берётся непосредственно из выпрямленного сетевого переменного тока — конечно через оптрон, и дает сигнал каждый раз, когда волна проходит через нуль. Так как синусоида сначала проходит двухфазное выпрямление, сигнал пересечения нуля подается независимо от того, вверх или вниз идет синусоидальная волна. Затем этот сигнал может быть использован для вызова прерывания Arduino.

Само собой разумеется, что должна быть гальваническая развязка между Arduino и сетью. Для тех, кто не понимает «гальваническая развязка», это значит «без металлических соединений», то есть —> оптопарами.

Схема изображенная здесь делает именно это. Сетевое напряжение 220 Вольт идет к мостовому выпрямителю через два резистора 30кОм, который выдает двухфазный выпрямленный сигнал на оптрон 4N25. Светодиод в этом оптроне при низком уровне работает на частоте 100 Гц, а на коллекторе выходит сигнал высокого уровня с частотой 100 Гц в соответствии с синусоидальной волной. Сигнал с 4N25 подается на прерывающий вывод в Arduino (или другого микропроцессора). Программа прерываний дает сигнал определенной длины на один из портов ввода/вывода. Сигнал с порта ввода/вывода сигнала уходит в нашу схему и открывает светодиод в MOC3021, который запускает оптотиристор. Светодиод последовательно MOC3021 указывает, проходит ли ток через MOC3021. Имейте в виду, что при затемнении, свечение будет не очень видно из-за коротких вспышек. Если вы решили использовать тиристорный переключатель непрерывно, то светодиод будет гореть ясно.

Имейте в виду, что только обычные лампы накаливания действительно подходят для затемнения. Схема также будет работать с галогенной лампой, но это сократит срок службы галогенной лампы. Она не будет работать с любыми КЛЛ лампами, если они специально не сделаны с возможностью диммирования.

Если у вас есть оптрон h21AA11, то его использование описано ниже.
Предупреждение: Эта схема работает с напряжением 110−220В. Не делайте её, если вы не уверены в своих действиях. Отключайте её, прежде чем приблизиться к печатной плате. Радиатор симистора подключен к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы и сделайте для него надлежащий корпус.

Эта схема безопасна, если она собрана человеком, который знает, что делает. Если вы понятия не имеете об этом или сомневаетесь в своих действиях, то вы можете погибнуть!

Материалы

Детектор пересечения нуля
4N25 или h21AA11 (см. текст).
Резистор 10кОм.
Мостовой выпрямитель 400В.
2x Резистор 30кОм ½ Вт (Скорее всего на каждом резисторе будет рассеиваться 200mW).
1 разъем.
Стабилитрон 5,1В(опционально).

Драйвер лампы
Светодиод
MOC3021
Резистор 220 Ом (я использовал 330 Ом, и всё хорошо работало).
Резистор 470 Ом-1кОм (Я закончил с использованием 560 Ом, и всё хорошо работало)
Симистор TIC206
1 разъем

Прочее
Кусок текстолит 6×3см.
Провода.

Плата

Я сделал плату при помощи ЛУТ и вытравил её в растворе солянной кислоты и перекиси водорода. В интернете есть много статей на эту тему. Вы можете сделать плату, используя прилагаемый рисунок ПП. Сборка платы достаточно проста. Я использовал панельки для оптронов и мостового выпрямителя. Скачать рисунок платы и его зеркальную версию можно внизу статьи.

Примечание: рисунок платы имеет текст. В незеркальной версии рисунка текст зеркален, а в зеркальной версии рисунка текст не зеркален. Это правильно. При ЛУТ, отпечатанный рисунок переноситься непосредственно на медь, где он и выглядит правильно.

Я использовал TIC206. Он может выдавать 6 ампер. Имейте в виду, что проводники платы не выдержат 6 ампер. При подключении мощной нагрузки припаяйте провод на проводники от симистора к разъемам и на проводники ко вторым разъемам.

Если неясно значение контактов: сверху вниз по второй фотографии:
+5 вольт.
Сигнал прерывания (Digital Pin 2 Arduino).
Сигнал для симистор (выходит из Digital Pin 3 на Arduino).
GND.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Если у вас есть оптрон h21AA11, то вам не нужен мостовой выпрямитель. h21AA11 имеет два не параллельных диода, и может работать с переменным током. Он совместим по выводам с 4N25, просто вставьте его в припоя и 2 перемычки между R5 и + и R7 и — .

Программа

Программа довольно проста. Нулевой Х сигнал генерируется в прерывании. Затем в прерывании симистор переключается на определенное время. Программа доступна ниже.

О программе: Теоретически в цикле можно было позволить переменной «i» начинается с ‘0 ‘. Однако, поскольку времени на прерывание мало, использование ‘0’(полностью вкл.) может немного испортить время. То же самое касается 128(полностью выкл.), хотя это кажется менее критичным. Точность ‘5’ или, возможно, ‘1’ является пределом настройки. Ваш диапазон может быть, например, от 2 до 126, вместо 0−128. Если у кого-то есть более точный способ настройки времени прерывания, я буду рад услышать его.

Результаты и применение

Посмотрите короткое видео о работе устройства, записанное на мобильный телефон.

Подобным способом можно сделать схему для смешивания RGB светодиодов. Это также возможно с текущей схемой, но необходимы две дополнительных симисторных схемы. Разумеется, нужен только один детектор пересечения нуля.

Также возможно сделать традиционную (назовем ей старомодной) гирлянду для рождественской елки, работающую непосредственно от 220 (или 110) вольт. Повесьте 3 провода с разными лампами на дерево и регулируйте их при помощи этой схемы с двумя дополнительными симисторными схемами.

Переключение нагрузки переменного тока с использованием Arduino довольно просто: используется либо механическое реле, либо твердотельное реле с оптически изолированным симистором. Становится немного сложнее, если необходимо уменьшать яркость лампы переменного тока используя Arduino: просто ограничивать ток симистором не представляется возможным из-за необходимости в мощном симисторе, и как следствие необходимости рассеивания большого количества тепла, а также это не эффективно с точки зрения использования энергии.

Правильным способом реализации является применение регулирования фазы: Симистор полностью открыт, но только в части синусоидальной волны переменного тока.
Можно просто открывать симистор на некоторое количество микросекунд при помощи Arduino, но проблема в том, что непредсказуемо в какой части синусоидальной волны симистор открывается и, следовательно, уровень затемнения непредсказуем. В синусоидальной волне необходима точка отсчета.

Для этого необходим детектор пересечения нуля. Это схема, которая сообщает Arduino (или другому микроконтроллеру), когда синусоидальная волна проходит через нуль и, следовательно, дает определенную точку на этой синусоидальной волне.

Открытие симистора на некоторое количество микросекунд, начиная от пересечения нуля, дает предсказуемый уровень затемнения.
Такую схему легко сделать: пересечение нуля берётся непосредственно из выпрямленного сетевого переменного тока — конечно через оптрон, и дает сигнал каждый раз, когда волна проходит через нуль. Так как синусоида сначала проходит двухфазное выпрямление, сигнал пересечения нуля подается независимо от того, вверх или вниз идет синусоидальная волна. Затем этот сигнал может быть использован для вызова прерывания Arduino.

Само собой разумеется, что должна быть гальваническая развязка между Arduino и сетью. Для тех, кто не понимает «гальваническая развязка», это значит «без металлических соединений», то есть —> оптопарами.

Схема изображенная здесь делает именно это. Сетевое напряжение 220 Вольт идет к мостовому выпрямителю через два резистора 30кОм, который выдает двухфазный выпрямленный сигнал на оптрон 4N25. Светодиод в этом оптроне при низком уровне работает на частоте 100 Гц, а на коллекторе выходит сигнал высокого уровня с частотой 100 Гц в соответствии с синусоидальной волной. Сигнал с 4N25 подается на прерывающий вывод в Arduino (или другого микропроцессора). Программа прерываний дает сигнал определенной длины на один из портов ввода/вывода. Сигнал с порта ввода/вывода сигнала уходит в нашу схему и открывает светодиод в MOC3021, который запускает оптотиристор. Светодиод последовательно MOC3021 указывает, проходит ли ток через MOC3021. Имейте в виду, что при затемнении, свечение будет не очень видно из-за коротких вспышек. Если вы решили использовать тиристорный переключатель непрерывно, то светодиод будет гореть ясно.

Имейте в виду, что только обычные лампы накаливания действительно подходят для затемнения. Схема также будет работать с галогенной лампой, но это сократит срок службы галогенной лампы. Она не будет работать с любыми КЛЛ лампами, если они специально не сделаны с возможностью диммирования.

Если у вас есть оптрон h21AA11, то его использование описано ниже.
Предупреждение: Эта схема работает с напряжением 110−220В. Не делайте её, если вы не уверены в своих действиях. Отключайте её, прежде чем приблизиться к печатной плате. Радиатор симистора подключен к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы и сделайте для него надлежащий корпус.

Эта схема безопасна, если она собрана человеком, который знает, что делает. Если вы понятия не имеете об этом или сомневаетесь в своих действиях, то вы можете погибнуть!

Материалы

Детектор пересечения нуля
4N25 или h21AA11 (см. текст).
Резистор 10кОм.
Мостовой выпрямитель 400В.
2x Резистор 30кОм ½ Вт (Скорее всего на каждом резисторе будет рассеиваться 200mW).
1 разъем.
Стабилитрон 5,1В(опционально).

Драйвер лампы
Светодиод
MOC3021
Резистор 220 Ом (я использовал 330 Ом, и всё хорошо работало).
Резистор 470 Ом-1кОм (Я закончил с использованием 560 Ом, и всё хорошо работало)
Симистор TIC206
1 разъем

Прочее
Кусок текстолит 6×3см.
Провода.

Плата

Я сделал плату при помощи ЛУТ и вытравил её в растворе солянной кислоты и перекиси водорода. В интернете есть много статей на эту тему. Вы можете сделать плату, используя прилагаемый рисунок ПП. Сборка платы достаточно проста. Я использовал панельки для оптронов и мостового выпрямителя. Скачать рисунок платы и его зеркальную версию можно внизу статьи.

Примечание: рисунок платы имеет текст. В незеркальной версии рисунка текст зеркален, а в зеркальной версии рисунка текст не зеркален. Это правильно. При ЛУТ, отпечатанный рисунок переноситься непосредственно на медь, где он и выглядит правильно.

Я использовал TIC206. Он может выдавать 6 ампер. Имейте в виду, что проводники платы не выдержат 6 ампер. При подключении мощной нагрузки припаяйте провод на проводники от симистора к разъемам и на проводники ко вторым разъемам.

Если неясно значение контактов: сверху вниз по второй фотографии:
+5 вольт.
Сигнал прерывания (Digital Pin 2 Arduino).
Сигнал для симистор (выходит из Digital Pin 3 на Arduino).
GND.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Если у вас есть оптрон h21AA11, то вам не нужен мостовой выпрямитель. h21AA11 имеет два не параллельных диода, и может работать с переменным током. Он совместим по выводам с 4N25, просто вставьте его в припоя и 2 перемычки между R5 и + и R7 и — .

Программа

Программа довольно проста. Нулевой Х сигнал генерируется в прерывании. Затем в прерывании симистор переключается на определенное время. Программа доступна ниже.

О программе: Теоретически в цикле можно было позволить переменной «i» начинается с ‘0 ‘. Однако, поскольку времени на прерывание мало, использование ‘0’(полностью вкл.) может немного испортить время. То же самое касается 128(полностью выкл.), хотя это кажется менее критичным. Точность ‘5’ или, возможно, ‘1’ является пределом настройки. Ваш диапазон может быть, например, от 2 до 126, вместо 0−128. Если у кого-то есть более точный способ настройки времени прерывания, я буду рад услышать его.

Результаты и применение

Посмотрите короткое видео о работе устройства, записанное на мобильный телефон.

Подобным способом можно сделать схему для смешивания RGB светодиодов. Это также возможно с текущей схемой, но необходимы две дополнительных симисторных схемы. Разумеется, нужен только один детектор пересечения нуля.

Также возможно сделать традиционную (назовем ей старомодной) гирлянду для рождественской елки, работающую непосредственно от 220 (или 110) вольт. Повесьте 3 провода с разными лампами на дерево и регулируйте их при помощи этой схемы с двумя дополнительными симисторными схемами.

Ардуино дает возможность для легкой реализации множества различных устройств и функций, в том числе, переключения нагрузок переменного тока с помощью механического или твердотельного реле. Но чуть сложнее ситуация складывается тогда, когда вам приходится регулировать яркость ламп с помощью программы, ведь ограничить силу тока симистром уже нельзя.

В таком случае более эффективным будет использовать Ардуино диммер, КПД которого значительно выше в данной задаче, чем у того же симистра, учитывая необходимость рассеивать большое количество теплоты. Давайте разберёмся, как создать диммер, что необходимо прописать в программной части, и какие материалы вам потребуются.

Как сделать диммер на Ардуино своими руками

Вариант 1

Ардуино диммер 220 В проектируется таким образом, чтобы в него входили простые синусоиды из розеток, а выходили уже обрезанные. Таким образом, он не будет пропускать часть синусоид, в зависимости от размера которой будет изменяться и усреднённое напряжение на устройстве. Поэтому, с помощью изменения промежутков с нулевым напряжением возможно регулировать ток на выходе, с помощью того самого симистра.

Важно подобрать подходящий, ведь они различаются по размеру корпуса и принимаемому току, например, более крупные пропускают напряжение в 800 вольт, эквивалентное 30 квт.

У нас будет два варианта исполнения. Теоретический и конкретный альтернативный, уж, простите, за аналогии.

В первом варианте, чтобы проект поддавался контролю, потребуется пакет рассыпух, а также пара резисторов и несколько оптопар. Большая часть компонентов, полный список которых мы опишем ниже, продается за копейки в любом магазине радиотехники, поэтому вам не составит труда собрать всё, что необходимо.

Чтобы было удобнее подключать Аrduino симистор, потребуется несколько клемм, но можно обойтись и без них. А для сборки всей схемы необходимо спроектировать и сделать макетную плату. Удобнее всего использовать 3-Д принтер, но можно создать её и старым химическим способом.

В итоге у нас получится Аrduino диммер 220 В, который будет разрывать соответствующую сеть, а контролировать мы всё будем с помощью оптопары, для чего нам потребуется стандартная мигалка. Таким образом, выйдет, что сама плата останется развязанной с помощью сетевого напряжения, что поспособствует безопасности инженера и дальнейших пользователей.

Но для своевременного открытия симистра устройству потребуется узнавать, когда напряжение будет проходить через ноль, для чего и пригодится вторая оптопара, которую мы подключим к противоположной стороне.

С помощью такой незамысловатой схемы мы получим девайс, который будет отправлять нам сигнал каждый раз, когда напряжение проходит через 0 в сети, а управление симистром будет осуществляться с помощью верхней оптопары.

О том, какой алгоритм работы потребуется прописать программой, — мы расскажем чуть ниже, но давайте сначала разберёмся, какие инструменты и составляющие вам потребуются, чтобы собрать аппаратную часть проекта. Как уже упоминалось, все их вы сможете купить на рынке или в магазине радиотехники без затруднений.

Вариант 2

Во втором варианте мы настроим яркость лампы, подключенной к цепи последовательным портом. Яркость можно изменить в соответствии с командами, которые мы предоставляем для последовательного порта. Мы будем использовать эти конкретные команды в этом проекте Ардуино диммера:

  • 0 для ВЫКЛЮЧЕНИЯ
  • 1 для яркости 25%
  • 2 для яркости 50%
  • 3 для яркости 75%
  • 4 для 100% яркости

Мы разработаем схему диммера с импульсной волной (PWM), которая будет использовать IRF830A в диодном мосте, который используется для управления напряжением на лампе с импульсной модуляцией (PWM). Напряжение источника питания для управления затвором подается с напряжением на полевом транзисторе с полевым эффектом из оксида металла (MOSFET).

Материалы

Вариант 1

Для удобства следует разбить список покупок на несколько основных пунктов, в зависимости от того, для чего мы будем использовать те или иные инструменты. Так, вам будет необходимо собрать:

  1. Детектор для отслеживания пересечений с нулем. Для этой части проекта потребуется h21AA11 с парой резисторов на 10кОм, а также мостовой выпрямитель на 400 Вольт и ещё пара резисторов на 30 кОм. Для удобства стоит прикупить и 1 разъем, а также стабилизатор на 5.1 Вольт.
  2. Драйвер для лампы. Здесь достаточно будет простого светодиода, а также MOC3021 с резистором 220 Ом (можно и больше), а еще резистором на 470 Ом и 1 кОм, и один симистор, подойдет версия TIC Также можете докупить ещё один разъем.
  3. Вспомогательные элементы. Конечно, при спайке не обойтись без проводов и куска текстолита 6 на 3 см.

Когда вы соберёте все необходимые элементы, придёт время спайки, поэтому, помимо выше перечисленного, потребуются также паяльник и канифоль с припайкой. Плату вы можете расчертить и сделать самостоятельно или воспользоваться специальным принтером, если есть в наличии. Варианты расположения дорожек можно найти на нашем сайте или спроектировать всё самостоятельно, по вашему желанию.

Вариант 2

Для нашего второго альтернативного варианта нам понадобятся:

1x — 330 Ом резистор
2x — 33К резистора
1x — 22К резистор
1x- 220 Ом резистор
4x — 1N4508 диоды
1x — 1N4007 диоды
1x — Диод Zener 10V.4W
1x — Конденсатор 2.2uF / 63V
1x — Конденсатор 220nF / 275V
1x — Arduino / Ардуино
1x — Оптрон: 4N35
1x — МОП-транзистор: IRF830A
1x — Лампа: 100 Вт
1x — Питание 230 В
1x — Розетка
1x — Паяльная плата и паяльный комплект

Создание платы

Мы рассмотрим самый бюджетный вариант — вытравку платы в соляном растворе, но прежде на неё необходимо будет наклеить проект, который вы можете создать в программе по желанию. Дальнейшая сборка не несёт никаких трудностей и секретов, необходимо будет воспользоваться панельками под оптроны и мостовые выпрямители. Также, при написании текста, для разметки элемента, его стоит делать зеркальным, так как при ЛУТе, отпечатавшийся рисунок примет правильный вид на меде, и перенесется так, что вы без проблем прочитаете все необходимые данные.

Хорошим выбором станет TIC206, который выдаст добротных 6 ампер. Но здесь стоит учесть, что те проводники, которые установлены на плате, просто не выдержат такую силу тока, поэтому дополнительно стоит припаять провод на проводник симистора у разъемов, а вторую часть — к другим разъемам.

Также, при наличии оптрона h21AA11, мостовой выпрямитель можно не использовать, ведь в нем уже имеются два не параллельных диода, а также возможность работы с переменными токами. Совместимость с выводами 4N25 позволяет просто вставить его к припою с двумя перемычками, находящимися между 5 и 7 резистором, на нашей схеме.

Во втором варианте схема будет выглядеть так:

Какая программа необходима для устройства

Вы можете подгрузить готовый код с библиотеками с сайта или написать его самостоятельно. Благо, программа под диммер на Ардуино не очень тяжелая, и в ней достаточно учитывать, что нулевой сигнал будет генерироваться в прерываниях, которые в симисторе переключаются на определённое время.

Единственное, что стоит учесть — это использование переменной цикла, её стартовое значение стоит поставить не в 0, а в 1, а максимальный шаг варьируется от 1 до 5. Таким образом, нам будет подходить два вида диапазонов измерения — от 2 до 126, и от 0 до 128.

Код для альтернативного варианта у нас такой:

Технологический процесс сборки

Мигалка на Ардуино без проблем собирается на макетной плате, и особенностей в спайке уже готового макета нет никаких. Единственное, стоит не забывать о примечаниях, приведённых выше, по поводу припайки одного провода к симистору, дабы не сжечь дорожки на плате, выстроив правильное прерывание. В остальном, даже новичку удастся без проблем собрать конечный проект, благодаря его простоте.

Как это выглядит в реальном виде:

Настройка и тестирование устройства

Наш второй вариант работает таким образом (на видео видно как к устройству подносится фонарик):

Уже распаянный Аrduino диммер подключите к Ардуино и двигайте потенциометр до тех пор, пока не достигнете максимума и минимума накала лампочки. Для того чтобы увидеть реальную картину волны, достаточно воспользоваться осциллографом, способным измерять напряжение до 12 вольт.

Но напрямую подключать также нельзя, здесь пригодится делитель напряжения в соотношении 1 к 20; дабы не греть лишний раз резисторы, подойдет номинал двести и десять килоОм. После аккуратного подключения устройство можно подсоединить к сети и, наконец, увидеть результаты своих трудов.


НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

Метки:  

Световой диммер управляемый Arduino « схемопедия

Переключение нагрузки переменного тока с использованием Arduino довольно просто: используется либо механическое реле, либо твердотельное реле с оптически изолированным симистором. Становится немного сложнее, если необходимо уменьшать яркость лампы переменного тока используя Arduino: просто ограничивать ток симистором не представляется возможным из-за необходимости в мощном симисторе, и как следствие необходимости рассеивания большого количества тепла, а также это не эффективно с точки зрения использования энергии.

Правильный способ реализации является применение регулирования фазы: Симистор полностью открыт, но только в части синусоидальной волны переменного тока.

Можно просто открывать симистор на некоторое количество микросекунд при помощи Arduino, но проблема в том, что непредсказуемо в какой части синусоидальной волны симистор открывается и, следовательно, уровень затемнения непредсказуем. В синусоидальной волне необходима точка отсчета.

Для этого необходим детектор пересечения нуля. Это схема, которая сообщает Arduino (или другому микроконтроллеру), когда синусоидальная волна проходит через нуль и, следовательно, дает определенную точку на этой синусоидальной волне.

Открытие симистора на некоторое количество микросекунд, начиная от пересечения нуля, дает предсказуемый уровень затемнения.

Такую схему легко сделать: пересечение нуля берётся непосредственно из выпрямленного сетевого переменного тока – конечно через оптрон, и дает сигнал каждый раз, когда волна проходит через нуль. Так как синусоида сначала проходит двухфазное выпрямление, сигнал пересечения нуля подается независимо от того, вверх или вниз идет синусоидальная волна. Затем этот сигнал может быть использован для вызова прерывания Arduino.

Само собой разумеется, что должна быть гальваническая развязка между Arduino и сетью. Для тех, кто не понимает «гальваническая развязка», это значит «без металлических соединений», то есть  —> оптопарами.

Схема изображенная здесь делает именно это. Сетевое напряжение 220 Вольт идет к мостовому выпрямителю через два резистора 30кОм, который выдает двухфазный выпрямленный сигнал на  оптрон 4N25. Светодиод в этом оптроне при низком уровне работает на частоте 100 Гц, а на коллекторе выходит сигнал высокого уровня с частотой 100 Гц в соответствии с синусоидальной волной. Сигнал с 4N25 подается на прерывающий вывод в Arduino (или другого микропроцессора). Программа прерываний дает сигнал определенной длины на один из портов  ввода/вывода. Сигнал с порта ввода/вывода сигнала уходит в нашу схему и открывает светодиод в MOC3021, который запускает оптотиристор. Светодиод последовательно MOC3021 указывает, проходит ли ток через MOC3021. Имейте в виду, что при затемнении, свечение будет не очень видно из-за коротких вспышек. Если вы решили использовать тиристорный переключатель непрерывно, то светодиод будет гореть ясно.

Имейте в виду, что только обычные лампы накаливания действительно подходят для затемнения. Схема также будет работать с галогенной лампой, но это сократит срок службы галогенной лампы. Она не будет работать с любыми КЛЛ лампами, если они специально не сделаны с возможностью  диммирования.

Если у вас есть оптрон h21AA11, то его использование описано ниже.

Предупреждение: Эта схема работает с напряжением  110-220В. Не делайте её, если вы не уверены в своих действиях. Отключайте её, прежде чем приблизиться к печатной плате.  Радиатор симистора подключен к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы и сделайте для него надлежащий корпус.

Эта схема безопасна, если она собрана человеком, который знает, что делает. Если вы понятия не имеете об этом или сомневаетесь в своих действиях, то вы можете погибнуть!

Материалы

Детектор пересечения нуля

4N25 или h21AA11 (см. текст).

Резистор 10кОм.

Мостовой выпрямитель 400В.

2x Резистор 30кОм 1/2 Вт (Скорее всего на каждом резисторе будет рассеиваться 200mW).

1 разъем.

Стабилитрон 5,1В(опционально).

Драйвер лампы

Светодиод

MOC3021

Резистор 220 Ом (я использовал 330 Ом, и всё хорошо работало).

Резистор 470 Ом-1кОм (Я закончил с использованием 560 Ом, и всё хорошо работало)

Симистор TIC206

1 разъем

Прочее

Кусок текстолит 6×3см.

Провода.

Плата

Я сделал плату при помощи ЛУТ и вытравил её в растворе солянной кислоты и перекиси водорода. В интернете есть много статей на эту тему. Вы можете сделать плату, используя прилагаемый рисунок ПП. Сборка платы достаточно проста. Я использовал панельки для оптронов и мостового выпрямителя. Скачать рисунок платы и его зеркальную версию можно внизу статьи.

Примечание: рисунок платы имеет текст. В незеркальной версии рисунка текст зеркален, а в зеркальной версии рисунка текст не зеркален. Это правильно. При ЛУТ, отпечатанный рисунок переноситься непосредственно на медь, где он и выглядит правильно.

Я использовал TIC206. Он может выдавать 6 ампер. Имейте в виду, что проводники платы не выдержат 6 ампер. При подключении мощной нагрузки припаяйте провод на проводники от симистора к разъемам и на проводники ко вторым разъемам.

Если неясно значение контактов: сверху вниз по второй фотографии:

+5 вольт.

Сигнал прерывания (Digital Pin 2  Arduino).

Сигнал для симистор (выходит из Digital Pin 3 на Arduino).

GND.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Если у вас есть оптрон  h21AA11, то вам не нужен мостовой выпрямитель. h21AA11 имеет два не параллельных диода, и может работать с переменным током. Он совместим по выводам с 4N25, просто вставьте его в припоя и 2 перемычки между R5 и + и R7 и -.

Программа

Программа довольно проста. Нулевой Х сигнал генерируется в прерывании. Затем в прерывании симистор переключается на определенное время. Программа доступна ниже.

О программе: Теоретически в цикле можно было позволить переменной «i» начинается с ‘0 ‘. Однако, поскольку времени на прерывание мало, использование  ‘0’(полностью вкл.) может немного испортить время. То же самое касается 128(полностью выкл.), хотя это кажется менее критичным. Точность ‘5’ или, возможно, ‘1’ является пределом настройки. Ваш диапазон может быть, например, от 2 до 126, вместо 0-128. Если у кого-то есть более точный способ настройки времени прерывания, я буду рад услышать его.

Результаты и применение

Посмотрите короткое видео о работе устройства, записанное на мобильный телефон.

Подобным способом можно сделать схему для смешивания RGB светодиодов. Это также возможно с текущей схемой, но необходимы две дополнительных симисторных схемы. Разумеется, нужен только один детектор пересечения нуля.

Также возможно сделать традиционную (назовем ей старомодной) гирлянду для рождественской елки, работающую непосредственно от 220 (или 110) вольт. Повесьте 3 провода с разными лампами на дерево и регулируйте их при помощи этой схемы с двумя дополнительными симисторными схемами.

Скачать скетч и файлы печатных плат

Оригинал статьи на английском языке (перевод: Александр Касьянов для сайта cxem.net)

Модуль RP216.1M. Регулятор мощности симисторный (1 кВт 220 В)

Собранный модуль с инструкцией в упаковке.
  Устройство может использоваться для регулировки мощности нагревательных, осветительных приборов, асинхронных электродвигателей переменного тока, мощность которых не превышает 1 000 Вт.

Принципиальная схема

  Устройство состоит из симистора и времязадающей цепочки. Принцип регулировки мощности заключается, в изменении продолжительности времени включённого симистора (смотри диаграмму), чем больше время открытого симистора, тем больше мощность потребляемая нагрузкой. А так как симистор выключается в момент когда ток протекающий через симистор равен нулю, то задавать продолжительность открытия симистора будем в пределах половины периода.
  В начале положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается через делитель R1, R2. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32 В). Динистор замкнёт цепь D1-C1-D3 и откроет симистор U1. Симистор остаётся открытым до конца полупериода. Время зарядки конденсатора задаётся параметрами цепочки R1-R2-C1.
  Резистором R2 задаём время зарядки конденсатора, соответственно момент открытия динистора и симистора. Т.е. этим резистором производится регулировка мощности. При действии отрицательной полуволны принцип работы аналогичен.
  Светодиод LED индицирует рабочий режим регулятора мощности.

Схема расположения элементов
 
Временная диаграмма напряжения на симисторе

 Характеристики:
  • Рабочее напряжение: 160…300 В;
  • Диапазон регулировки мощности: 10…90 %;
  • Максимальный ток нагрузки: До 5 А.

 Комплект поставки:
  • Собранный модуль;
  • Инструкция по эксплуатации.

 Примечания:
  • При использовании нагрузки мощностью более 300 Вт, симистор необходимо установить на радиатор (в комплект не входит).
  • ВНИМАНИЕ! Устройство гальванически не развязано от сети! Запрещается прикасаться к элементам включённой схемы!

AlexGyver/AC_Dimmer: Диммер переменного тока на Ардуино

Описание проекта

Диммер переменки на Arduino, управляем симистором, опираясь на таймер timer1 и детектор нуля. Вся высоковольтная часть развязана с логической, все подробности смотрите на схемах.

Папки

  • Library — библиотеки для дисплея и прочего, скопировать в
    C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\ (Windows x64)
    C:\Program Files\Arduino\libraries\ (Windows x86)
  • Sketches — прошивки для Arduino, файлы в папках открыть в Arduino IDE (читай FAQ)
    • dimmer_timer — показанная в видео прошивка для 1 канала, с таймеромм и потенциометром
    • dimmer_6ch — прошивка для 6ти канального диммера с таймером, для платы из видео
    • dimmer_delay — версия, часто встречающаяся в интернете, с задержками. Чисто для ознакомления
  • Schematics&PCB — схемы и печатки. Весь проект полностью находится здесь https://easyeda.com/beragumbo/AC_Dimmer-76ae9ae002a64ab28c81e22fb88a56ab

Схема диммера

Подключаем к Ардуино

Вариант печатки с подтяжкой на плате

Материалы и компоненты

РАССЫПУХА

  • Симистор — любой на нужный ток, корпус TO-220AB
  • Оптопара симистора MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023
  • Оптопара детектора нуля PC814, FOD814
  • Резистор 51 кОм, 0.5 или 1 Вт
  • Резисторы 220 Ом, 10 кОм, 1 кОм
  • Клеммники 5 мм http://ali.ski/UCZN8

Вам скорее всего пригодится

Настройка и использование

  • Загрузка прошивки — ультра подробная статья по началу работы с Ардуино
  • Переменная Dimmer — величина диммирования, от 0 до 255. В этом коде на пин А0 подключен потенциометр для управления яркостью. Также можно вводить число для переменной Dimmer через монитор порта, для этого в лупе надо раскомментировать код

Настройки в коде

FAQ

Основные вопросы

В: Как скачать с этого грёбаного сайта?
О: На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

В: Скачался какой то файл .zip, куда его теперь?
О: Это архив. Можно открыть стандартными средствами Windows, но думаю у всех на компьютере установлен WinRAR, архив нужно правой кнопкой и извлечь.

В: Я совсем новичок! Что мне делать с Ардуиной, где взять все программы?
О: Читай и смотри видос http://alexgyver.ru/arduino-first/

В: Компьютер никак не реагирует на подключение Ардуины!
О: Возможно у тебя зарядный USB кабель, а нужен именно data-кабель, по которому можно данные передавать

В: Ошибка! Скетч не компилируется!
О: Путь к скетчу не должен содержать кириллицу. Положи его в корень диска.

В: Сколько стоит?
О: Ничего не продаю.

Вопросы по этому проекту

В: Работает нестабильно, мерцает!
О: Пайка приветствуется, соединение джамперами очень ненадёжно

Полезная информация

Управление мощной нагрузкой переменного тока / Хабр

Все знают, насколько ардуинщики гордятся миганием лампочками

Так как мигать светодиодами не интересно, речь пойдет про управление лампой накаливания на 220 вольт, включая управление её яркостью. Впрочем, материал относится и к некоторым другим типам нагрузки. Эта тема достаточно избита, но информация об особенностях, которые необходимо учесть, разрозненна по статьям и темам на форумах. Я постарался собрать её воедино и описать различия между схемами и обосновать выбор нужных компонентов.

Выбор управляемой нагрузки

Существует много различных типов ламп. Не все из них поддаются регулировке яркости. И, в зависимости от типа лампы, требуются разные способы управления. Про типы ламп есть хорошая

статья

. Я же буду рассматриваться только лампы, работающие от переменного тока. Для таких ламп существует три основных способа управления яркостью (диммирование по переднему фронту, по заднему фронту и синус-диммирование).

Иллюстрация в формате SVG, может не отображжаться в старых браузерах и, особенно, в IE

Отличаются они тем, какая часть периода переменного тока пропускается через лампу. О применимости этих методов можно прочитать

тут

. В этой статье речь пойдет только о диммировании по преднему фронту, так как это самая простой и распространенный способ. Он подходит для управления яркостью ламп накаливания (включая галогенные), в том числе подключенных через ферромагнитный (не электронный) трансформатор. Эта же схема может применяться для управления мощностью нагревательных элементов и, в некоторой степени, электромоторов, а также для включения/выключения других электроприборов (без управления мощностью).

Выбор элементной базы

Различных вариантов схем управления нагрузкой в интернете много. Отличаются они по следующим параметрам:Первые два пункта определяются элементной базой. Очень часто для управления нагрузкой используют реле, как проверенный многолетним опытом элемент. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы, её необходимо включать и выключать 100 раз в секунду. Реле не рассчитаны на такую нагрузку и быстро выйдут из строя, даже если смогут переключаться так часто. Если в схеме используется MOSFET, то его можно открывать и закрывать в любой момент. Нам нем можно построить и RL, и RC, и синус димер. Но так как он проводит ток только в одну сторону, понадобится два транзистора на канал. Кроме того, высоковольтные MOSFET относительно дороги. Самым простым и дешевым способом является использование симистора. Он проводит ток в обоих направлениях и сам закрывается, когда через него прекращает течь ток. Про то, как он работает можно прочитать в

статье DiHalt’а

. Далее я буду полагаться на то, что вы это знаете.

Фазовая модуляция

Чтобы управлять яркостью лампы нам нужно подавать импульсы тока на затвор симистора в моменты, когда ток через симистор достигает определенной величины. В схемах без микроконтроллера для этого применяется настраиваемый делитель напряжения и динистор. Когда напряжение на симисторе превышает порог, при котором открывается динистор, ток проходит на затвор симистора и открывает его.

Если же управление ведется с микроконтроллера, то возможны два варианта:

  1. Подавать импульсы равно в тот момент времени, когда нужно. Для этого придётся завести на микроконтроллер сигнал с детектора перехода напряжения через ноль
  2. К затвору симистора подключить компаратор, на который завести сигнал с делителя напряжения и с аналогового выхода микроконтроллера

Первый способ хорош тем, что позволяет легко организовать гальваническую развязку высоковольтной части и микроконтроллера. О её важности будет сказано позже. Но любители arduino будут огорчены: чтобы лапа горела ровно, не вспыхивая и не погасая, импульсы нужно подавать вовремя. Для этого управлять выводом нужно из прерывания таймера, а моменты перехода напряжения через ноль фиксировать с помощью «input capture». Это «недокументированные» функции. Проблема решается отказом от библиотек arduino и внимательным чтением datasheet’а на процессоры avr. Это не так сложно, как кажется.

Второй способ управления симистором крайне прост в программном плане, но из-за отсутствия гальванической развязки я бы не стал его применять.

Гальваническая развязка

Самый простой способ управлять симистором — это подключить к затвору ножку микроконтроллера. Есть даже специальная серия симисторов BTA-600SW управляемых малыми токами.Но тогда контроллер и вся низковольтная часть не будет защищена от помех, гуляющих по бытовой сети. Некоторое из них могут быть достаточно мощными, чтобы сжечь микроконтроллер, другие будут вызывать сбои. Кроме того, сразу возникают проблемы со связью микроконтроллера с компьютером или другими микроконтроллерами: нужно будет делать развязку в линии связи или использовать дифференциальные линии, ведь, чтобы управлять симистором прямо с ноги микроконтроллера, нулевой потенциал для него должен совпадать с потенциалом нуля в бытовой сети. У компьютера или другого такого же микроконтроллера, подключенного в другой точке сети, нулевой потенциал почти наверняка будет другим. Результат будет плачевным.

Простой способ обеспечить гальваническую развязку: использовать драйвер симистора MOC30XX. Эти микросхемы отличаются:

  1. Расчетным напряжением. Если для сетей 110 вольт, есть для 220
  2. Наличием детектора нуля
  3. Током, открывающим драйвер

Драйвер с детектором нуля (MOC306X) переключается только в начале периода. Это обеспечивает отсутствие помех в электросети от симистора. Поэтому, если нет необходимости управлять выделяемой мощностью или управляемый прибор обладает большой инерционностью (например это нагревательный элемент в электроплитке), драйвер с детектором нуля будет оптимальным выбором. Но, если вы хотите управлять яркостью лампы освещения, необходимо использовать драйвер без детектора нуля (MOC305X) и самостоятельно открывать его в нужные моменты.

Ток, необходимый для открытия важен, если вы хотите управлять несколькими нагрузками одновременно. У MOC3051 он 15 мА, у MOC3052 10мА. При этом микроконтроллеры stm могут пропускать через себя до 80-120 мА, а avr до 200 мА. Точные цифры нужно смотреть в соответствующих datasheet’ах.

Устойчивость к помехам/возможность коммутации индуктивной нагрузки

В электросети могут быть помехи, вызывающие самопроизвольное открытие симистора или его повреждение. Источником помех может служить:

  1. Нагрузка, управляемая симистором (обмотка мотора)
  2. Фильтр (snubber), расположенный рядом с симистором и призванный его защищать
  3. Внешняя помеха (грозовой разряд)

Помеха может быть как по напряжению, так и по току, причем более критичны скорости изменения соответствующих значений, чем их амплитуды. В datasheet’ах соответствующие значения указаны как:

V

— максимальное напряжение, при котором может работать симистор. Максимальное пиковое напряжение не намного больше.

I

— Максимальный ток, который может пропускать через себя симистор. Максимальный пиковый ток как правило значительно больше.

dV/dt

— Максимальная скорость изменения напряжения на закрытом симисторе. При превышении этого значения он самопроизвольно откроется.

dI/dt

— Максимальная скорость изменения тока при открытии симистора. При превышении этого значения он

сгорит

из-за того, что не успеет полностью открыться.

(dV/dt)c

— Максимальная скорость изменения напряжения в момент закрытия симистора. Значительно меньше dV/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.

(dI/dt)c

— Максимальная скорость изменения тока в момент закрытия симистора. Значительно меньше dI/dt. При превышении симистор продолжит проводить ток.

Подробно о природе этих ограничений и о том, как сделать фильтр, защищающий от превышения этих величин описано в

Application Note AN-3008

. К немо можно только добавить, что существуют 3Q симисторы, у которых значения dV/dt и dI/dt выше, чем у обычных за счет невозможности работать в 4ом квадранте (что обычно не требуется).

Выбор симистора

Максимальный ток коммутации

Максимальный ток коммутации ограничивается двумя параметрами: максимальным током, который может пропустить симистор и количеством тепла, которое вы можете от него отвести. С первым параметром все просто, он указан в datasheet’е. Но если посмотреть внимательно, то при токе в 16 ампер на BTA16-600BW выделяется около 20 ватт. Такую грелку уже не получится засунуть в коробку выключателя без вентиляции.

Минимальный ток коммутации

Симистор сохраняет проводимость до тех пор, пока через него идёт ток. Минимально необходимый ток указан в datasheet’е под именем latching current. Соответственно, слишком мощный симистор не сможет включать маломощную лампочку так как будет выключаться, как только с затвора пропадёт управляющий сигнал. Но так, как этот сигнал мы самостоятельно формируем микроконтроллером, то можно удерживать управляющий сигнал почти до самого конца полупериода, тем самым убрав ограничение на минимальную нагрузку. Однако, если не успеть снять сигнал, симистор не закроется и лампа не погаснет. При плохо подобранных константах лампы, работающие на не полной яркости периодически вспыхивают.

Изоляция

Симисторы в корпусе TO-220 могут быть изолированными или не изолированными. Я сначала сделал ошибку и купил BT137, в результате радиаторы охлаждения оказались под напряжением, что в моем случае нежелательно. Симисторы с маркировкой BTA изолированы, с маркировкой BTB нет.

Защита от перегрузки

Не стоит полагаться на автоматические выключатели. Посмотрите на

спецификацию

, при перегрузке в 1.4 раза автомат обязан выключиться

не ранее

, чем через час. А быстрое размыкание происходит только при перегрузке в 5 раз (для автоматов типа C). Это сделано для того, чтобы автомат не отключался при включении приборов, требующих при старте значительно больше энергии, чем при постоянной работе.2t. Задает количество теплоты, накопление которой в кристалле приведет к разрушению кристалла.

dI/dt ограничивается индуктивностью проводки и внутренней ёмкостью симистора. Так как dI/dt достаточно велика (50 А/с для BTA16), может хватить индуктивности подводящей проводки, если она достаточно длинная. Можно подстраховаться и добавить небольшую индуктивность в виде нескольких витков провода вокруг сердечника.

С превышением интеграла Джоуля можно бороться либо уменьшая время прохождения тока через симистор, либо ограничивая ток. Так как симистор не закроется, пока ток не перейдет через ноль, не вводя дополнительных размыкателей нельзя сделать время прохождения тока менее одного полупериода. В качестве такого размыкателя можно использовать:

  1. Быстродействующий плавкий предохранитель. Обычный предохранитель не подойдет так как симистор сгорит до того, как он сработает. Но стоят такие предохранители дороже новых симисторов.
  2. Геркон/реле. Если удастся найти такое, чтобы выдерживало кратковременные большие токи.

Можно пойти по другому пути. BTA16-600 может выдержать ток в 160 амер в течении одного периода. Если сопротивление замыкаемой цепи будет порядка 1.5 Ом, то полупериод он выдержит. Сопротивление проводки даст 0.5 Ом. Остается добавить в цепь сопротивление в 1 Ом. Схема станет менее эффективной и появится еще одна грелка, выделяющая при штатной работе до 16 Вт тепла (0.45 Вт при работе 100 ваттной лампы), зато симистор не сгорит, если успеть его вовремя выключить и позаботиться о хорошем охлаждении, чтобы оставался запас на нагрев во время КЗ.

Из этого сопротивления можно извлечь дополнительную выгоду: измеряя падение напряжения на нем, можно узнавать ток, протекающий через симистор. Полученное значение можно использовать для того, чтобы определять короткое замыкание или перегрузку и отключать симистор.

Заключение

Я не претендую на абсолютную верность всего написанного. Статья писалась для того, чтобы упорядочить знания, прочитанные на просторах интернета и проверить, не забыл ли я чего. В частности раздел, касающийся защиты от перегрузок я еще не опробовал на практике. Если я где-то не прав, мне было бы интересно узнать об ошибках.

В статье нет ни одной схемы: знакомые с темой и так знают их наизусть, а новичку придётся заглянуть в datasheet к MOC3052 или в AN-3008 и, возможно, он заодно узнает что-то еще и не будет бездумно реализовывать готовую схему.

Не вышло собрать свой диммер для ардуино

timob256

Загрузка

10.01.2021

4543

Личные дневники

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы
будете
получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

0

Не вышло собрать свой диммер для ардуино  🙁

Вот теперь думаю что я сделал не так

собирал по двум схемам

и  вот этой

«Рассыпуха» из первой, схема их второй картинке.

Вот код :

Ардуинка Вемос Д1

Пины переставил вход 8 выход 2

Увы так и не запустилось.

Собрал второй в надежде что в первом ошибку допустил.

Увы также не запустился.

Вот теперь думаю что не так и как это проверить.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы
будете
получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

0

Комментарии к статье

Еще больше интересных постов

winso

Загрузка

29.06.2021

1055

15

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы
будете
получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

Есть у нас термостойкий фотополимер h280.

Повышенная прочность и термостойкость в ш…

Читать дальше

kavaynya

Загрузка

17.07.2021

1118

10

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы
будете
получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

Текстовая версия:

Теперь когда принтер полностью собран и после первого включения с…

Читать дальше

SergeyDSI

Загрузка

25.02.2019

29327

96

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы
будете
получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

Итак у меня была возможность попробовать реализовать все на базе MMU2 (1ч, 2ч, 3ч, 4ч, 5ч,). У меня…

Читать дальше

Triac — управление питанием сети переменного тока с помощью Triac — Arduino-совместимые экраны

ВНИМАНИЕ : этот модуль предназначен для прямого подключения к электросети переменного тока, и его неправильное использование может вызвать ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ и ПОЖАР. Используйте этот модуль только в том случае, если у вас уже есть опыт работы с сетевыми цепями переменного тока, и внимательно следуйте рекомендациям по безопасности, приведенным в нижней части этой страницы.


Triac Nanoshield можно использовать для управления приборами, подключенными к электросети с напряжением 127 В или 220 В переменного тока (переменный ток), с помощью контактов ввода / вывода вашего Arduino.Идеально подходит для таких приложений, как:

  • Переключение или уменьшение яркости лампы (также проверьте нанощиток Zero Cross).
  • Управление бытовой техникой, такой как настольные лампы, электрические духовки, кофеварки, вентиляторы и т. Д.
  • Управление воротами электрическими

Есть 4 варианта контактов ввода / вывода для активации симистора (D3 #, D5 #, D6 # e D9 #), которые можно легко выбрать с помощью перемычек на плате. Если этих четырех вариантов недостаточно, есть еще 7 вариантов, которые можно выбрать, припаяв перемычки на нижней стороне платы (D2, D4, D7, A2, A3, A4 e A5).Симистор активируется при высоком логическом уровне на соответствующем выводе ввода / вывода и деактивируется при низком логическом уровне на выводе.

Симистор активируется через оптрон, а вывод симистора, который находится в контакте с радиатором, имеет внутреннюю изоляцию. Это удерживает напряжение переменного тока от микроконтроллера и других цепей постоянного тока.

Характеристики

  • Управление нагрузками переменного тока напряжением 127 В и 220 В.
  • Доступен с радиатором 25 мм для токов до 2.5A или с радиатором 50 мм для токов до 5A (см. График токов ниже).
  • Активация 5 В или 3,3 В через оптрон.
  • 4 варианта использования выходного контакта, выбираемые вручную перемычками, и 7 дополнительных контактов, выбираемых с помощью паяных перемычек.
  • Светодиод

  • , показывающий, включен или выключен симистор.

! Соединения

Схема симистора

Подключения симистора

! Схема подключения Arduino

На следующей схеме показано, как подключить Triac Nanoshield напрямую к Arduino UNO или Arduino Mega.

Подключение к Arduino UNO (щелкните, чтобы увеличить)

Подключение к Arduino Mega (щелкните, чтобы увеличить)

! Коммутационная способность

Максимальный рекомендуемый коммутируемый ток в зависимости от температуры окружающей среды

Указанные выше ограничения по току предназначены для условий, в которых нет воздушного потока (например, когда платы установлены внутри шкафа). Вы можете расширить эти пределы, добавив дополнительный поток воздуха через вентиляторы или отверстия в корпусе для охлаждения компонентов.

Электрические характеристики

  • Источник питания: осуществляется через вывод VCC в диапазоне от 4,5 В до 5,5 В (обычно 5 В).

  • Логический уровень: симистор может быть активирован с логическим уровнем 5 В или 3,3 В.

! Рекомендации по безопасности

Пожалуйста, следуйте приведенным ниже рекомендациям перед использованием этого Nanoshield или любого другого устройства, которое напрямую подключено к электросети переменного тока.

  • Имейте в виду, что сетевой ток переменного тока может быть очень опасным. Несчастные случаи могут привести к травмам и даже смерти. Следовательно, используйте это оборудование только в том случае, если у вас есть предварительные знания об электрических цепях сети и вы абсолютно уверены в том, что делаете. Если вы новичок и только начинаете играть с электроникой, не используйте этот Nanoshield или любое другое оборудование, которое имеет прямое соединение с сетью переменного тока.
  • Удостоверьтесь, что электромонтаж на месте, на котором вы работаете, соответствует местным правилам безопасности и имеет установленный выключатель дифференциального тока (RCCB).
  • Никогда не дотрагивайтесь до устройства и не прикасайтесь к нему, когда оно включено в сеть переменного тока — всегда выключайте автоматический выключатель перед подключением проводов или выполнением любой ручной настройки системы.
  • Этот Nanoshield не имеет предохранительных устройств, таких как предохранители или автоматические выключатели — вы должны установить их снаружи в соответствии с конкретными потребностями вашего проекта.
  • Если вы хотите включить этот модуль в коммерческий продукт, проверьте требования, применимые к процессам сертификации безопасности в вашем регионе.

Arduino TRIAC диммер AC bluetooth

ВВЕДЕНИЕ

Во-первых, этот проект будет немного опасным, так как я буду использовать сетевое питание, которое здесь, в Испании, составляет 220 В переменного тока, что может повредить вам за доли секунды. Итак, перед тем, как начать, если вы ни в чем не уверены, не пробуйте этот проект, если у вас нет подходящих инструментов, если вы не проверяете и дважды не проверяете соединения перед подачей питания, а также никогда, никогда , прикоснитесь к цепи при включенном питании, что ж, не пробуйте этот проект, просто сядьте и учитесь.

Полный список запчастей см. Здесь:

ЧАСТЬ 1 Обнаружение перекрестного нуля

Первое, что нужно сделать, это проанализировать напряжение переменного тока. Я подключил осциллограф к домашней электросети. Как вы можете видеть ниже, у нас есть синусоида 310 вольт от пика до пика или 220 В RMS. Частота обычно составляет от 50 до 60 Гц.
У нас есть положительная часть и отрицательная, поэтому будет пересечение нуля, поэтому нам нужно будет обнаружить это пересечение 0. Используя компонент под названием TRIAC, мы будем контролировать количество времени, в течение которого это питание включено и выключено.Посмотрим, как работает этот ТРИАК.

Все мы знаем диоды. Подключите всего один диод к сигналу переменного тока, и мы получим полуволновой выпрямитель. С одним диодом в этом случае у нас будет только положительная часть сигнала переменного тока, как вы можете видеть ниже, поскольку диод не пропускает отрицательную часть. Но что, если бы мы могли активировать или деактивировать этот диод. Существует компонент, который может это сделать, и он называется THYTISTOR, который в основном представляет собой управляемый диод, который будет активироваться, когда затвор получает ток триггера и продолжает проводить, пока напряжение на устройстве не меняется на противоположное.

Итак, вот наш сигнал переменного тока ниже. Отрицательная часть не пройдет, так как мы используем диод. Но с положительной стороны, если мы не переключим THYRISTOR, не будет и положительной части. Итак, допустим, что точно в среднем положении мы активируем затвор THYTISTOR с помощью импульса, теперь мы пропускаем оставшуюся часть положительной стороны волны переменного тока. Итак, теперь у нас есть только половина положительной волны, поэтому мы отрегулировали мощность.
Но если мы хотим сделать это как с положительной, так и с отрицательной стороны, мы должны использовать два ТИРИСТРА в антипараллельной конфигурации.Один будет контролировать положительную сторону, а другой — отрицательную. Есть компонент, который это дозирует, называемый TRIAC.

TRIAC будет оставаться деактивированным до тех пор, пока не получит импульс на своем затворе. После получения он будет оставаться активным до тех пор, пока основной вход не изменит свою полярность.

Итак, вот что мы собираемся делать. Я буду использовать BTA16 TRIAC для управления напряжением переменного тока. Первое, что нужно сделать, — это обнаружить пересечение нуля, поскольку наш импульс должен совпадать по фазе с напряжением переменного тока.Итак, мы должны определить, когда напряжение переходит с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное, и синхронизировать наш импульс с этим, чтобы он всегда срабатывал в одном и том же месте. Для этого я воспользуюсь полным мостовым выпрямителем. Это даст мне на выходе как положительную, так и отрицательную кривые переменного тока, и я делаю это, поскольку Arduino не может работать с отрицательными значениями. Ниже на моем осциллографе есть вход (зеленый) и выход (желтый) полного мостового выпрямителя.

Схема нулевого креста

Я также добавлю два резистора на 47 кОм, чтобы ограничить ток.Теперь я хочу отделить сторону высокого напряжения от стороны низкого напряжения, которым в данном случае будет микроконтроллер Arduino. Для этого я воспользуюсь оптопарой EL317. Таким образом, нет прямой связи между высоким напряжением 220 В и 5 В на Arduino.
Я добавляю подтягивающие и понижающие резисторы, как показано на схеме ниже, которые, кстати, вы можете скачать по ссылке ниже, и теперь я подключаю осциллограф к выходу.

Как и ожидалось, у меня есть какая-то трапециевидная волна с размахом 5 вольт.Теперь я читаю это с помощью Arduino, и я буду создавать прерывание каждый раз, когда обнаруживаю эти низкие значения, и это будет наше нулевое пересечение. Поскольку мы использовали полный мостовой выпрямитель, у нас будет пересечение нуля как для восходящей, так и для падающей части волны переменного тока.

Теперь, чтобы управлять затвором TRIAC, мы будем использовать диодный переключатель переменного тока или, лучше сказать, DI AC или diac. Diac — очень полезное устройство, которое можно использовать для запуска симисторов из-за его характеристик отрицательного сопротивления, которые позволяют ему быстро включаться при достижении определенного уровня приложенного напряжения.

ЧАСТЬ 2 Схема — потенциометр

Итак, это будет наша последняя схема. Считываем пересечение нуля полным мостовым выпрямителем и оптопарой. Затем мы создаем пусковой импульс, подаваемый на оптоизолированный DIAC через этот резистор и светодиод. Я говорю оптоизолированный, потому что, опять же, эта ИС имеет световой контроль диода внутри, поэтому мы отделяем 5 В от Arduino и 220 В, подаваемые на симистор.

220V AC Light / Fan Dimmer с использованием TRIAC и Arduino

В этом уроке мы спроектируем схему с использованием симистора и оптопары для создания регулятора освещенности 220 В переменного тока или контроллера скорости вентилятора переменного тока с использованием Arduino.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Эта цепь подключается непосредственно к сети переменного напряжения. Перед использованием устройства вы должны соблюдать все меры безопасности. Если вы новичок и не имеете представления об использовании электроники. Пожалуйста, избегайте!


Обзор

У нас повсюду есть нагрузки переменного тока. И большая часть бытовой техники питается от сети переменного тока. Существует множество ситуаций, в которых мы хотим иметь полный контроль над нагрузкой переменного тока, например, уменьшение яркости лампы, управление скоростью двигателя переменного тока / вентилятора, управление пылесосом и многие другие приложения.Правильный способ управления затемнением 230 В переменного тока — это управление фазой с помощью симистора : симистор полностью открывается, но только во время части синусоидальной волны переменного тока.

Но управлять нагрузкой переменного тока не так просто, как управлять нагрузкой постоянного тока. Электронные схемы для обоих этих приложений различаются. Сеть переменного тока с синусоидальной волной имеет частоту 50 Гц . Для построения диммера переменного тока важны точки пересечения нуля (точки, где волна меняет свою полярность).Чтобы обнаружить эти точки, мы должны сначала построить детектор перехода через нуль. Точно так же мы должны контролировать фазу и цикл формы волны. Поскольку каждый компонент не может выдержать 220 В переменного тока , нам необходимо изолировать цепь от 220 В переменного тока, используя какой-либо другой компонент. Ниже приводится описание всего процесса.

Прежде чем двигаться дальше, вы можете ознакомиться с нашим предыдущим проектом: Беспроводной диммер переменного тока с использованием Arduino и Bluetooth


Спецификация

Ниже приведены компоненты, необходимые для создания AC Dimmer Project.Все компоненты можно легко приобрести на Amazon.


Цепь: 220V AC Light / Fan Dimmer с использованием TRIAC и Arduino

Вот принципиальная схема для регулятора освещенности 220 В переменного тока / регулятора скорости вентилятора с использованием TRIAC и Arduino . Схема была разработана с использованием онлайн-инструмента EasyEDA для проектирования печатных плат.

Схема разделена на 4 части:
1. Схема детектора нулевого перехода
2. Управление фазой / углом с помощью симистора
3.Часть потенциометра для управления затемнением
4. Код Arduino для изменения задержки в мс

1. Цепь детектора нулевого перехода

Напряжение переменного тока , которое мы получаем от домашней электросети, составляет около 310 вольт от пика до пика или 220 В RMS. Частота обычно составляет 50-60 Гц . У нас есть положительная часть и отрицательная, поэтому будет пересечения нуля . Таким образом, нам нужно будет обнаружить это пересечение нуля, поскольку наш импульс должен быть в фазе с напряжением переменного тока

Итак, мы должны определять, когда напряжение переходит с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное, и синхронизировать наш импульс с этим, чтобы он всегда срабатывал в одном и том же месте.Для этого мы будем использовать полный мостовой выпрямитель . Это даст на выходе как положительную, так и отрицательную кривые переменного тока.

Есть два резистора 47 кОм для ограничения тока. А чтобы отделить сторону высокого напряжения от стороны низкого напряжения, мы будем использовать оптрон EL817 . Таким образом, нет прямой связи между высоким напряжением 220 В и 5 В на Arduino.

2. Управление фазой / углом с помощью симистора

Используя компонент под названием TRIAC , мы будем контролировать количество времени, в течение которого это питание будет включено и выключено.Но перед этим нам нужно понять, как работает TRIAC.

Мы в курсе диода. Когда мы подключаем один диод к сигналу переменного тока, мы получаем однополупериодный выпрямитель. При использовании всего одного диода положительная часть сигнала переменного тока остается, а отрицательная часть прерывается.

Итак, мы хотим управлять диодом, активируя его или деактивируя. Таким образом, это можно сделать с помощью THYRISTOR , который, по сути, представляет собой управляемый диод, который будет активироваться, когда затвор получает ток триггера и продолжает проводить, пока напряжение на устройстве не меняется на противоположное.

Итак, у нас есть наш сигнал переменного тока . Отрицательная часть не пройдет, если мы будем использовать диод, а на положительной части, если мы не переключим THYRISTOR, не будет и положительной части. Предположим, нам нужно активировать затвор THYRISTOR с импульсом в среднем положении и позволить оставшейся части положительной стороны волны переменного тока. Таким образом, мы получаем единственную положительную часть в виде выпрямленного выхода. Но если мы хотим сделать это как с положительной, так и с отрицательной стороны, мы должны использовать два ТИРИСТОРА в антипараллельной конфигурации.Но у нас уже есть компонент, который может выполнять эту работу, он называется TRIAC . TRIAC останется деактивированным до тех пор, пока не получит импульс на своем затворе. После получения он будет оставаться активным до тех пор, пока основной вход не изменит свою полярность. Таким образом, мы будем использовать BTA16 TRIAC для управления напряжением переменного тока .

Сначала мы должны обнаружить переход через ноль , так как импульс должен быть в фазе с напряжением переменного тока . Итак, мы должны определить, когда напряжение переходит с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное, и синхронизировать наш импульс с этим, чтобы он всегда срабатывал в одном и том же месте.Для этого используется полный мостовой выпрямитель , который дает на выходе как положительную, так и отрицательную кривые переменного тока.

3. Потенциометр для управления затемнением

Чтобы управлять мощностью, все, что нам нужно сделать, это контролировать время между переходом через ноль и запуском импульса на вентиле TRIAC . Поэтому мы будем использовать потенциометр, чтобы изменить время задержки. Код Arduino считывает значение потенциометра и отображает это значение на задержку от 1 до 10 миллисекунд .


Исходный код / ​​программа

Программа Arduino для управления диммером переменного тока с помощью потенциометра приведена ниже с комментариями для понимания работы диммера переменного тока. Просто загрузите этот код на свою плату Arduino.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000 34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

0005

51

52

53

int mydelay = 0;

int myvalue = 0;

int last_Ch2_state = 0;

void setup () {

/ *

* Регистры портов позволяют более низкоуровневые и более быстрые манипуляции с выводами ввода-вывода микроконтроллера на плате Arduino.

* Микросхемы, используемые на плате Arduino (ATmega8 и ATmega168), имеют три порта:

-B (цифровые контакты с 8 по 13)

-C (аналоговые входные контакты)

-D (цифровые контакты с 0 по 7 )

// Все цифровые выводы Arduino (Atmega) являются входами, когда вы начинаете …

* /

PCICR | = (1 << PCIE0); // включить сканирование PCMSK0

PCMSK0 | = (1 << PCINT0); // Устанавливаем вывод D8 запускать прерывание при изменении состояния.Вход с оптопары

pinMode (3, OUTPUT); // Определить D3 как выход для импульса DIAC

}

void loop () {

// Считать значение потенциометра и отобразить его от 10 до 10.000 мкс. Частота переменного тока составляет 50 Гц, поэтому период составляет 20 мс. Мы хотим контролировать мощность

// каждого полупериода, поэтому максимальное значение составляет 10 мс или 10 000 мкс. В моем случае я сопоставил его до 7.200us, поскольку 10.000 было слишком много

myvalue = map (analogRead (A0), 0,1024,7200,10);

if (mydelay)

{

delayMicroseconds (myvalue); // Эта задержка управляет мощностью

digitalWrite (3, HIGH);

delayMicroseconds (100);

digitalWrite (3, LOW);

mydelay = 0;

}

}

// Это процедура прерывания

// ———————— ————————

ISR (PCINT0_vect) {

//////////////// ///////////////////// // Вход от оптопары

if (PINB & B00000001) {// Мы делаем И с регистром состояния вывода, мы проверяем, если контакт 8 ВЫСОКИЙ ???

if (last_Ch2_state == 0) {// Если последнее состояние было 0, то у нас есть изменение состояния…

mydelay = 1; // Мы обнаружили изменение состояния!

}

}

else if (last_Ch2_state == 1) {// Если вывод 8 — НИЗКИЙ, а последнее состояние — ВЫСОКОЕ, то у нас есть изменение состояния

mydelay = 1; // Мы обнаружили изменение состояния!

last_Ch2_state = 0; // Сохраняем текущее состояние в последнее состояние для следующего цикла

}

}


Разработка печатной платы для диммера переменного тока с TRIAC и Arduino

Печатная плата для диммера переменного тока была разработана с помощью онлайн-инструмента для изготовления печатных плат EasyEDA.Ниже приведены вид спереди и вид сзади печатной платы, созданной с помощью Gerber Viewer из NextPCB.

Файл gerber для печатной платы приведен ниже. Вы можете скачать файл gerber и заказать печатную плату онлайн на сайте NextPCB.

Загрузить: Gerber File AC Dimmer


Заказ, пайка и монтаж печатной платы

Теперь вы можете посетить https://www.nextpcb.com/ и заказать печатную плату. NextPCB — один из крупнейших производителей печатных плат в Китае. Они предлагают печатную плату очень хорошего качества по разумной цене.

Итак, через неделю мне досталась печатная плата от NextPCB. Качество печатной платы хорошее и отличное. Вы также можете заказать 4-Layer PCB у NextPCB, который стоит всего 12 $.

После этого можно спаять все необходимые компоненты согласно принципиальной схеме и подготовить конечный продукт.

Теперь вы можете включить схему и начать тестирование работы, вращая потенциометр по часовой стрелке и против часовой стрелки. Вы можете использовать лампу CFL или просто лампу из вольфрама для проведения испытаний.Получил результат от нулевой яркости до полной яркости.


Видеоуроки и руководство

220V AC Light / Fan Dimmer с использованием TRIAC и Arduino

Вы можете просмотреть этот пост, если хотите сделать беспроводной диммер переменного тока: беспроводной диммер переменного тока с Android Bluetooth и Arduino

DIY 8800W Arduino AC Dimmer

Очень приятно иметь мощный цифровой диммер, которым можно управлять с помощью Arduino, я использую его для управления своей тепловой пушкой, резаком и дрелью.Работает как оберег и не вызывает пота.

Итак, в этом уроке я покажу вам, как я сделал этот мощный диммер.

Несмотря на то, что я не буду вдаваться в подробное объяснение теории, я собрал отличные, простые для понимания ресурсы для концепций, используемых при создании диммера.

Этот проект вдохновлен инструкцией DIY_Bloke о диммере переменного тока при переходе через нуль, он очень подробно объясняет, как работает схема обнаружения перехода через нуль и как можно использовать симистор для управления подачей питания на приборы переменного тока, которые могут быть тусклый, так что посмотрите его руководство, если вы не знаете, что такое переход через ноль и симисторы.

Второй отличный ресурс для изучения симисторов — это YouTuber по имени Chris’s Workbench, он исследует работу симисторов и схем, которые построены вокруг него, он также исследует, что на самом деле означают параметры в таблице данных симистора, так что посмотрите видео на его канале за отличное обучающее упражнение.

Другой набор ресурсов — это набор видео, одно от ElectroNoobs, а другое от GreattScott! на YouTube они подробно объясняют, как работает контроль фазового угла с обнаружением перехода через нуль.

Если вы предпочитаете смотреть видео, то ниже вы найдете видео на YouTube для того же урока, который я сделал.

Шаг 1. Внимание!

Сеть переменного тока не является чем-то, чем можно заниматься, и особенно в этом проекте задействованы большие токи, что делает его мгновенной опасностью, пожалуйста, будьте осторожны, и если это ваш первый проект, связанный с сетью переменного тока.

Шаг 2: Компоненты и инструменты

Симистор BTA41

Оптопара с драйвером Tirac: MOC3021

Оптрон с нулевым крестом 4N35, Arduino, я использую Nano,

Мостовой выпрямитель

1 4000W2002: 9000K Ом 1 Вт (демпфер)

200 Ом 1/4 Вт

47 кОм 1/4 Вт x2

100 Ом 1/4 Вт

400 В 100 нФ Конденсатор

Сетевой штекер / контактор переменного тока, я использую розетку на 16 А в изящном корпусе маленькая коробка.Так что все закрыто, что делает его безопаснее.

Прессованный картон для построения схемы.

Радиатор, я, вероятно, переборщил с этим массивным радиатором, но по моему опыту лучше переборщить радиатор, чем использовать меньший, и особенно с этими сильными токами, я не хотел рисковать, чтобы вещи стали слишком горячими.

для провода, я использовал медный провод 4мм.

И некоторые инструменты: Провода для подключения. Паяльник. Паяльная проволока. Немного радиатора и изоленты.Термопаста.

Шаг 3: Сборка

Это схема, я припаял оптопару, драйвер симистора на перфорированной плате и выполнил простые соединения, я также сделал отдельный модуль для демпферной сети, потому что я проводил некоторое тестирование и пришлось подключать и отключать демпферную цепь, но вы можете построить ее на той же печатной плате.

Сборка будет сильно зависеть от выбранных вами компонентов. Просто будьте терпеливы и осторожны, потому что соединения просты, но вы не хотите ошибиться с таким смертельным напряжением.

Нанесите термопасту на заднюю часть перед тем, как прикрепить ее к радиатору, для лучшей теплопроводности.

Шаг 4: Код

Код представляет собой модифицированную версию кода проекта обнаружения Zero-Cross, созданного компанией electronicoobs, и основным параметром, определяющим продолжительность задержки, является «доблесть». Он контролирует задержку в микросекундах для включения затвора после обнаружения пересечения нуля.

Каждый раз, когда обнаруживается пересечение нуля, задержка увеличивается на 20 микросекунд, пока не достигнет 6000, после чего она возвращается к нулю, чтобы все началось заново.Если этот код не имеет смысла, просмотрите ресурсы во вступлении.

Загрузите отсюда:

Шаг 5: Вот и все!

Надеюсь, вам понравилась эта сборка моего Arduino AC Dimmer, чтобы увидеть больше интересных будущих проектов, подписывайтесь на меня и подписывайтесь на мой канал на YouTube!

Если вы хотите, чтобы ваши прототипы печатных плат были дешевыми, с удивительными допусками и контролем качества, зайдите на сайт ww.PCBWay.com, где вы можете получить 10 двухслойных печатных плат всего за 5 долларов, и не только это, но и Предлагаем услугу сборки печатных плат от 30 $, так что будь то гибкие печатные платы или многослойные высококачественные схемы, вы можете получить их по невероятной цене на PCBWay

Спасибо!

Переключение нагрузки переменного тока с использованием симистора

TRIAC (триод для переменного тока) является идеальным переключателем силовой электроники для использования в приложениях , переключающих , поскольку он может управлять потоком тока как в положительном, так и в отрицательном полупериоде переменного тока . форма волны .Он также имеет преимущество в более низкой стоимости по сравнению с тиристорной схемой с задними контактами. Для управления током до 4 А, напряжением до 600 В и низким пусковым током я рекомендовал симистор, кроме того, тиристор с задними контактами может работать нормально.

Управление высоковольтными устройствами с помощью оптически изолированного устройства силовой электроники дает преимущества управления напряжением. Эта простая схема TRAIC BT136 и оптрон MOC3021 могут управлять высоковольтными устройствами с микроконтроллера. Например, Arduino для управления лампочкой 230/220 В или любым устройством, работающим от высокого напряжения.Эта схема также может работать для приложений регулирования яркости и скорости с использованием сигнала ШИМ от Arduino.

Поскольку TRIAC имеет двунаправленный клапан, эта схема используется для приложений переменного и постоянного тока.

Работа TRIAC CIRCUIT

При включенном состоянии:
Когда 5 В / 3,3 В подается от микроконтроллера к оптрону, устройства MOC3021 содержат инфракрасные излучающие диоды на основе арсенида галлия на выводах 1 и 2. Этот диод излучает инфракрасное излучение. зажигать и запускать оптически связанный светом активированный кремниевый двусторонний переключатель на контактах 6 и 4, который позволяет току течь между ними.Этот источник питания обеспечивает ток GATE для затвора TRIAC (вывод 3 TRIAC), а TRIAC проводит основной ток между выводами MT1 и MT2.

В состоянии ВЫКЛЮЧЕНО:
Когда 0 В подается между контактами 1 и 2 оптопары, контакты 6 и 4 действуют как разомкнутые переключатели и не допускают протекания тока между ними, так как нет тока GATE на TRIAC, он перестает проводить.

Работа TRIAC CIRCUIT

Во время включения:
Когда 5 В / 3,3 В подается от микроконтроллера на оптопару, устройства MOC3021 содержат инфракрасные излучающие диоды на основе арсенида галлия на контактах 1 и 2.Этот диод излучает инфракрасный свет и запускает оптически связанный световой кремниевый двусторонний переключатель на контактах 6 и 4, который позволяет току течь между ними. Этот источник питания обеспечивает ток GATE для затвора TRIAC (вывод 3 TRIAC), а TRIAC проводит основной ток между выводами MT1 и MT2.

В состоянии ВЫКЛЮЧЕНО:
Когда 0 В подается между контактами 1 и 2 оптопары, контакты 6 и 4 действуют как разомкнутые переключатели и не допускают протекания тока между ними, так как нет тока GATE на TRIAC, он перестает проводить.

Недостатки TRIAC

В нормальном режиме отказа электромеханическое реле действует как разомкнутый переключатель, в то время как все SSR (переключатели силовой электроники) действуют как короткое замыкание. Что может привести к непрерывному питанию нагрузки в случае отказа.

Выбор симистора для диммирования по переменному току с помощью Arduino 5 В

Выбор симистора для диммирования по переменному току с помощью Arduino 5 В

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

  1. 0

  2. +0

  3. Авторизоваться
    Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено
90 раз

\ $ \ begingroup \ $

Закрыт .Этот вопрос должен быть более конкретным. В настоящее время он не принимает ответы.


Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он фокусировался только на одной проблеме, отредактировав это сообщение.

Закрыт 7 месяцев назад.

Я работаю над проектом, в котором мне нужно приглушить свет переменного тока с помощью Arduino, используя симистор.Я хотел бы иметь возможность использовать 8А на симистор при 120 В, и он будет управляться с помощью 5 В Arduino. Как выбрать для этого симистор? Я смотрел на BTA24-600BWRG, потому что он используется в качестве замены продукта, аналогичного тому, что я делаю, с такими же текущими рейтингами, но будет ли он работать с Arduino 5 В? С таким количеством, которое мне нужно, это будет довольно дорого, поэтому есть ли более дешевый, который я могу использовать? Также какая схема подходит для этого (включая обнаружение перехода через ноль)? Я видел несколько, в которых используются немного разные части и значения.Спасибо!

Создан 13 дек.

\ $ \ endgroup \ $

5

\ $ \ begingroup \ $

Для управления симисторным оптотриаком, например MOC3021 или аналогичным, лучший выбор.В качестве нулевого компаратора я выбрал SFH620.

Создан 13 дек.

пользователь 263983

96511 золотых знаков22 серебряных знака77 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $

8

\ $ \ begingroup \ $

Купить твердотельный симисторный модуль.Ставьте безопасность выше соображений стоимости. Вам понадобится изоляция в несколько тысяч вольт на оптической развязке между микроконтроллером и сетью — даже если вы работаете только от 120 В — для защиты от переходных процессов в сети.

Посмотрите, что я написал о том, как работают симисторы с переходом через нуль, чтобы вы понимали разницу между SSR с переходом через ноль и без перехода через ноль (твердотельные реле).

Создан 13 дек.

ТранзисторТранзистор

1,977 11 золотых знаков160160 серебряных знаков334334 бронзовых знака

\ $ \ endgroup \ $

1

Не тот ответ, который вы ищете? Посмотрите другие вопросы с метками arduino triac или задайте свой вопрос.

язык-c

Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie

Настроить параметры

Учебное пособие для симистора

и схемы переключения симистора

Будучи твердотельным устройством, тиристоры могут использоваться для управления лампами, двигателями, нагревателями и т. Д.Однако одна из проблем использования тиристора для управления такими цепями состоит в том, что, как и диод, «тиристор» является однонаправленным устройством, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении, от анода к катоду .

Для цепей переключения постоянного тока эта «односторонняя» характеристика переключения может быть приемлемой, поскольку после срабатывания вся мощность постоянного тока подается прямо на нагрузку. Но в схемах переключения синусоидального переменного тока это однонаправленное переключение может быть проблемой, поскольку оно работает только в течение одной половины цикла (как полуволновой выпрямитель), когда анод является положительным, независимо от того, что делает сигнал затвора.Тогда при работе от переменного тока тиристор передает на нагрузку только половину мощности.

Чтобы получить двухполупериодное управление мощностью, мы могли бы подключить один тиристор к двухполупериодному мостовому выпрямителю, который запускается на каждой положительной полуволне, или соединить два тиристора вместе в обратной параллели (встречно-встречно), как показано ниже, но это увеличивает как сложность, так и количество компонентов, используемых в схеме переключения.

Конфигурации тиристоров

Тем не менее, существует другой тип полупроводникового устройства, называемый «Triode AC Switch» или для краткости Triac , который также является членом семейства тиристоров, которые могут использоваться в качестве твердотельного устройства переключения мощности, но, что более важно, это «двунаправленный» » устройство.Другими словами, симистор может быть приведен в состояние проводимости как положительным, так и отрицательным напряжением, приложенным к его аноду, и с положительными и отрицательными импульсами запуска, приложенными к его клемме затвора, что делает его устройством с двухквадрантным переключением, управляемым затвором.

Симистор ведет себя так же, как два обычных тиристора, соединенных вместе в обратной параллели (встречно-встречно) по отношению друг к другу, и из-за такой компоновки два тиристора имеют общий вывод затвора в едином трехконтактном корпусе.

Поскольку симистор проводит в обоих направлениях синусоидальной формы волны, концепции клеммы анода и клеммы катода, используемые для идентификации основных силовых клемм тиристора, заменены идентификаторами: MT 1 , для Main Terminal 1 и MT 2 для главного терминала 2 с терминалом G ворот, обозначенным таким же образом.

В большинстве приложений переключения переменного тока вывод затвора симистора связан с выводом MT 1 , аналогично соотношению затвор-катод тиристора или соотношению база-эмиттер транзистора.Конструкция, легирование P-N и схематический символ, используемый для обозначения симистора , приведены ниже.

Символ и конструкция симистора

Теперь мы знаем, что «симистор» — это четырехслойный PNPN в положительном направлении и NPNP в отрицательном направлении, трехконтактное двунаправленное устройство, которое блокирует ток в его состоянии «ВЫКЛ», действуя как переключатель разомкнутой цепи но в отличие от обычного тиристора, симистор может проводить ток в любом направлении при запуске одним импульсом затвора.Тогда симистор имеет четыре возможных режима срабатывания, как показано ниже.

  • Ι + Mode = MT 2 положительный ток (+ ve), положительный ток затвора (+ ve)
  • Ι — Режим = MT 2 ток положительный (+ ve), ток затвора отрицательный (-ve)
  • ΙΙΙ + Mode = MT 2 отрицательный ток (-ve), положительный ток затвора (+ ve)
  • ΙΙΙ — Режим = MT 2 отрицательный ток (-ve), ток затвора отрицательный (-ve)

Эти четыре режима, в которых может работать симистор, показаны с использованием кривых вольт-амперных характеристик симистора.

Кривые ВАХ симистора

В квадранте Ι симистор обычно приводится в действие положительным током затвора, обозначенным выше как режим Ι +. Но он также может запускаться отрицательным током затвора, режим Ι–. Точно так же в квадранте –Ι G также является обычным, режим ΙΙΙ– вместе с режимом ΙΙΙ +. Однако режимы Ι– и ΙΙΙ + являются менее чувствительными конфигурациями, требующими большего тока затвора для запуска, чем более распространенные режимы запуска симистора tri + и ΙΙΙ–.

Также, как и кремниевые выпрямители (SCR), симисторы также требуют минимального удерживающего тока I H для поддержания проводимости в точке пересечения форм сигналов. Тогда, даже несмотря на то, что два тиристора объединены в одно единственное симисторное устройство, они по-прежнему демонстрируют индивидуальные электрические характеристики, такие как разные напряжения пробоя, токи удержания и уровни напряжения запуска, точно такие же, как мы ожидаем от одного устройства SCR.

Применение симистора

Симистор является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством для переключения и управления мощностью систем переменного тока, поскольку симистор может быть включен либо положительным, либо отрицательным импульсом затвора, независимо от полярности источника переменного тока в то время.Это делает симистор идеальным для управления лампой или нагрузкой двигателя переменного тока с помощью очень простой схемы переключения симистора, представленной ниже.

Цепь переключения симистора

На приведенной выше схеме показана простая схема переключения питания симистора, управляемая постоянным током. При разомкнутом переключателе SW1 ток не течет на затвор симистора, поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на симистор от аккумуляторной батареи V G через резистор R, и симистор приводится в действие с полной проводимостью, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой из синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на симистор всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, симистор постоянно стробируется в режимах Ι + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT 2 .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора заключается в том, что нам потребуется дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить симистор в проводимость. Но мы также можем запустить симистор, используя само фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора.Рассмотрим схему ниже.

Цепь переключения симистора

На схеме показан симистор, используемый в качестве простого статического переключателя питания переменного тока, обеспечивающего функцию «ВКЛ.» — «ВЫКЛ.», Аналогичную работе предыдущей цепи постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, симистор действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, симистор включается через токоограничивающий резистор R и самотормозится вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на ламповую нагрузку.

Поскольку питание является синусоидальным переменным током, симистор автоматически освобождается от фиксации в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки на короткое время падает до нуля, но повторно фиксируется с использованием противоположной половины тиристора в следующем полупериоде. пока переключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным из-за того, что контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой два последовательно соединенных тиристора, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная схема переключения симистора

Как указано выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, ток затвора отсутствует и лампа выключена. Если переключатель перемещается в положение B, ток затвора течет в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа потребляет полную мощность, поскольку симистор работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT 2 отрицательный, поскольку диод смещен в обратном направлении.Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работая только в режиме I +, и лампа будет гореть на половинной мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена, , , половинная мощность, или , полностью включена, .

Управление фазой симистора

Другой распространенный тип схемы переключения симистора использует фазовое управление для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала.Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью регулируемое и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано.

Управление фазой симистора

В этой базовой схеме запуска фазы используется симистор, включенный последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, регулирует величину напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Напряжение запуска симистора получается из комбинации VR1 — C1 через Diac (диак — это двунаправленное полупроводниковое устройство, которое помогает обеспечить резкий импульс тока запуска для полного включения симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на C1 не станет достаточным для запуска диакритического сигнала в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору C1 разряжаться на затвор симистора, переводя его в состояние «ON».

Когда симистор запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой срабатывания затвора, подключенную параллельно ему, и симистор берет на себя управление в течение оставшейся части полупериода.

Как мы видели выше, симистор автоматически выключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1 — C1 запускается снова в следующем полупериоде.

Однако, поскольку симистор требует различных значений тока затвора в каждом режиме переключения, например + и ΙΙΙ–, симистор асимметричен, что означает, что он не может срабатывать в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода. .

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для регуляторов яркости ламп и электрического нагревателя, и фактически очень похожа на симисторный регулятор света, используемый во многих домах. Однако коммерческие симисторные диммеры не следует использовать в качестве регулятора скорости двигателя, поскольку обычно симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

Затем мы можем закончить этот учебник Triac , суммируя его основные моменты следующим образом:

  • «Симистор» — это еще один четырехслойный трехконтактный тиристорный прибор, аналогичный тиристору.
  • Симистор может быть активирован в любом направлении.
  • Для симистора существует четыре возможных режима срабатывания, из которых 2 являются предпочтительными.

Управление мощностью переменного тока с использованием симистора чрезвычайно эффективно при правильном использовании для управления нагрузками резистивного типа, такими как лампы накаливания, нагреватели или небольшие универсальные двигатели, обычно используемые в портативных электроинструментах и ​​небольших приборах.

Но помните, что эти устройства можно использовать и подключать непосредственно к сетевому источнику переменного тока, поэтому тестирование цепи следует проводить, когда устройство управления питанием отключено от электросети.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.