Контрола брзине вентилатора наизменичном струјом користећи ардуино и триац

УПОЗОРЕЊЕ!! Схема спојева о којој се говори у овом пројекту је само у образовне сврхе. Имајте на уму да рад са напоном од 220 В наизменичне струје захтева крајње мере предострожности и да се морају поштовати сигурносне процедуре. Не додирујте ниједну компоненту или жицу док круг ради.

Било који кућни апарат је лако укључити или искључити помоћу прекидача или помоћу неког контролног механизма као што смо то чинили у многим пројектима кућне аутоматизације засноване на Ардуину. Али постоји много апликација у којима морамо делимично да контролишемо наизменичну струју, на пример, да контролишемо брзину вентилатора или интензитет лампе. У овом случају се користи ПВМ техника, па ћемо овде научити како да користимо ПВМ који генерише Ардуино за контролу брзине вентилатора наизменичном струјом са Ардуином.

У овом пројекту ћемо показати Ардуино АЦ контролу брзине вентилатора помоћу ТРИАЦ-а. Овде се метода фазне контроле АЦ сигнала користи за контролу брзине вентилатора наизменичне струје, користећи ПВМ сигнале које генерише Ардуино. У претходном упутству контролисали смо брзину једносмерног вентилатора помоћу ПВМ-а.

Компоненте потребне

Ардуино УНО
4Н25 (детектор нултих прелаза)
10к потенциометар
МОЦ3021 0пто-спојница
(0-9) В, 500 мА Степдовн трансформатор
БТ136 ТРИАЦ
230 ВАЦ аксијални вентилатор за наизменичну струју
Повезивање жица
Отпорници

Рад АЦ контролера помоћу Ардуино-а

Рад се може поделити на четири различита дела. Они су следећи

1. Детектор нултог укрштања

2. Круг

за управљање фазним углом 3. Потенциометар за контролу величине брзине вентилатора

4. Круг за генерисање ПВМ сигнала

1. Детектор нултих укрштања

Снабдевање наизменичном струјом у нашем домаћинству је ефективно ефективно напајање од 220 В, 50 ХЗ. Овај АЦ сигнал је наизменичне природе и периодично мења свој поларитет. У првој половини сваког циклуса тече у једном смеру достижући вршни напон, а затим се смањује на нулу. Затим у следећем полуциклусу тече у наизменичном смеру (негативном) до вршног напона, а затим поново долази на нулу. За контролу брзине вентилатора наизменичне струје, вршни напон у оба полуциклуса треба исецкати или контролисати. Да бисмо то постигли, морамо да откријемо нулту тачку од које сигнал треба да се контролише / исече. Ова тачка на кривуљи напона у којој напон мења правац назива се прелаз нултог напона.

Коло приказано доле је коло детектора преласка нуле које се користи за добијање тачке преласка нуле. Прво се 220В наизменични напон спушта на 9В наизменични трансформатор и затим се напаја на оптички спрежник 4Н25 на његовим пиновима 1 и 2. Оптопалер 4Н25 има уграђену ЛЕД диоду са пин 1 као анодом и пин 2 као катода. Дакле, према доњем колу, када се талас наизменичне струје приближи тачки преласка нуле, уграђена ЛЕД од 4Н25 ће се искључити и као резултат тога, излазни транзистор од 4Н25 ће се такође ИСКЉУЧИТИ и излазни импулсни пин повуците се до 5В. Слично томе, када се сигнал постепено повећава до врхунцатачка, тада се ЛЕД укључује, а транзистор ће се такође УКЉУЧИТИ уземљеним пином повезаним са излазним пином, што овај пин чини 0В. Користећи овај импулс, тачка преласка нуле може се открити помоћу Ардуина.

2. Круг за управљање фазним углом

Након откривања тачке преласка нуле, сада морамо да контролишемо временски интервал за који ће напајање бити укључено и искључено. Овај ПВМ сигнал ће одредити количину напона који излази на АЦ мотор, који заузврат контролише његову брзину. Овде се користи БТ136 ТРИАЦ, који контролише наизменични напон, јер је то моћни електронски прекидач за контролу сигнала наизменичног напона.

ТРИАЦ је трокрака АЦ склопка која се може активирати нискоенергетским сигналом на свом прикључку. У СЦР-овима се спроводи у само једном смеру, али у случају ТРИАЦ-а, снага се може контролисати у оба смера. Да бисте сазнали више о ТРИАЦ-у и СЦР-у, следите наше претходне чланке.

Као што је приказано на горњој слици, ТРИАЦ се активира под углом паљења од 90 степени применом малог импулсног сигнала на капији. Време „т1“ је време кашњења које је дато према захтеву за затамњење. На пример, у овом случају, угао паљења је 90 процената, па ће се излазна снага такође преполовити и отуда ће лампа такође светлити са пола интензитета.

Знамо да је фреквенција АЦ сигнала овде 50 Хз. Тако ће временски период бити 1 / ф, што је 20мс. За полуциклус ово ће бити 10 мс или 10 000 микросекунди. Дакле, за контролу снаге АЦ лампе, опсег „т1“ може да варира од 0-10000 микросекунди.

Оптоцоуплер:

Оптоцоуплер је познат и као Оптоисолатор. Користи се за одржавање изолације између два електрична кола попут једносмерног и наизменичног сигнала. У основи се састоји од ЛЕД-а који емитује инфрацрвену светлост и фотосензора који га детектује. Овде се оптички спрежник МОЦ3021 користи за контролу вентилатора наизменичне струје из сигнала микроконтролера који је једносмерни сигнал.

Дијаграм повезивања ТРИАЦ и Оптоцоуплер:

3. Потенциометар за контролу брзине вентилатора

Овде се потенциометар користи за подешавање брзине вентилатора наизменичне струје. Знамо да је потенциометар 3 терминални уређај који делује као делитељ напона и пружа променљиви излаз напона. Овај променљиви аналогни излазни напон даје се на аналогном улазном терминалу Ардуино за подешавање вредности брзине вентилатора наизменичне струје.

4. Јединица за генерисање ПВМ сигнала

У последњем кораку, ТРИАЦ-у се даје ПВМ импулс према захтевима брзине, што заузврат мења време УКЉУЧИВАЊА / ИСКЉУЧИВАЊА АЦ сигнала и пружа променљиви излаз за контролу брзине вентилатора. Овде се Ардуино користи за генерисање ПВМ импулса, који узима улаз од потенциометра и даје излаз ПВМ сигнала ТРИАЦ-у и оптичком склопнику који даље покреће вентилатор наизменичне струје жељеном брзином. Овде сазнајте више о ПВМ генерацији помоћу Ардуина.

Кружни дијаграм

Дијаграм кола за овај управљачки круг брзине вентилатора заснован на Ардуину 230 В дат је у наставку:

Напомена: Комплетни круг приказао сам на плочи само ради разумевања. Не бисте смели да користите напајање 220В наизменичном струјом директно на вашој плочи, за повезивање сам користио тачкасту плочу као што видите на доњој слици

Програмирање Ардуина за контролу брзине вентилатора наизменичне струје

Након хардверске везе, морамо да напишемо код за Ардуино, који ће генерисати ПВМ сигнал за контролу времена укључивања / искључивања АЦ сигнала помоћу улаза потенциометра. Раније смо користили ПВМ технике у многим пројектима.

Комплетна шифра овог пројекта контроле брзине вентилатора Ардуино АЦ дата је на дну овог пројекта. Постепено објашњење кода дато је у наставку.

У првом кораку пријавите све потребне променљиве које ће се користити у целом коду. Овде је БТ136 ТРИАЦ повезан на пин 6 Ардуина. А променљива спеед_вал је декларисана да чува вредност корака брзине.

инт ТРИАЦ = 6; инт брзина_вал = 0;

Даље, унутар функције подешавања , прогласите ТРИАЦ пин као излаз као ПВМ излаз који ће се генерирати кроз овај пин. Затим, конфигуришите прекид да бисте открили прелазак нуле. Овде смо користили функцију која се назива аттацхИнтеррупт, која ће конфигурисати дигитални Пин 3 Ардуина као спољни прекид и позват ће функцију названу зеро_цроссинг када детектује било какве прекиде на свом пину.

воид сетуп () {пинМоде (ЛАМП, ИЗЛАЗ); аттацхИнтеррупт (дигиталПинТоИнтеррупт (3), зеро_цроссинг, ЦХАНГЕ); }

Унутар бесконачне петље очитајте аналогну вредност са потенциометра који је повезан на А0 и пресликајте је у опсег вредности (10-49).

Да бисмо сазнали овај опсег, морамо направити малу прорачуну. Раније је речено да је сваки полуциклус еквивалентан 10 000 микросекунди. Дакле, овде ће се затамњење контролисати у 50 корака, што је произвољна вредност и може се променити. Овде се узимају минимални кораци као 10, а не нула, јер кораци од 0 до 9 дају приближно једнаку излазну снагу, а максимални кораци као 49, јер се не препоручује практично узимати горњу границу (што је у овом случају 50).

Тада се свако време корака може израчунати као 10000/50 = 200 микросекунди. Ово ће се користити у следећем делу кода.

воид лооп () {инт пот = аналогРеад (А0); инт дата1 = мап (пот, 0, 1023,10,49); брзина_вал = подаци1; }

У последњем кораку конфигуришите прекидну функцију зеро_цроссинг. Овде се време затамњења може израчунати множењем појединачног времена корака са бр. корака. Тада се након овог времена кашњења ТРИАЦ може покренути помоћу малог високог импулса од 10 микросекунди што је довољно за укључивање ТРИАЦ-а.

воид зеро_цроссинг () {инт цхоп_тиме = (200 * брзина_вал); делаиМицросецондс (цхоп_тиме); дигиталВрите (ТРИАЦ, ХИГХ); делаиМицросецондс (10); дигиталВрите (ТРИАЦ, ЛОВ); }

Комплетни код заједно са радним видео записом за ову контролу вентилатора наизменичном струјом помоћу Ардуина и ПВМ- а дат је у наставку.