如何使用Arduino和TRIAC構(gòu)建交流燈調(diào)光器

　　在我們的家庭中，大多數(shù)電器都是由交流電源供電的，例如燈、電視和風(fēng)扇等。如果需要，我們可以通過(guò)構(gòu)建家庭自動(dòng)化設(shè)置使用 Arduino 和繼電器以數(shù)字方式打開(kāi)/關(guān)閉它們。但是，如果我們需要控制這些設(shè)備的功率，例如調(diào)暗 AC 燈或控制風(fēng)扇的速度，該怎么辦。在這種情況下，我們必須使用相位控制技術(shù)和TRIAC等靜態(tài)開(kāi)關(guān)來(lái)控制交流電源電壓的相位。

　　所以在本教程中，我們將學(xué)習(xí)使用 Arduino 和 TRIAC 的交流燈調(diào)光器。這里使用 TRIAC 來(lái)切換交流燈，因?yàn)檫@是一種電力電子快速開(kāi)關(guān)器件，最適合這些應(yīng)用。

　　使用的組件：

　　Arduino UNO-1

　　MCT2E光耦-1

　　MOC3021光耦-1

　　BT136 TRIAC-1

　?。?2-0）V， 500mA 降壓變壓器-1

　　1K、10K、330ohm電阻器

　　10K電位器

　　帶燈交流燈座

　　交流電線

　　跳線

　　在繼續(xù)之前，我們將了解過(guò)零、TRIAC 和光耦合器。

　　過(guò)零檢測(cè)技術(shù)

　　要控制交流電壓，我們要做的第一件事就是檢測(cè)交流信號(hào)的過(guò)零。在印度，交流信號(hào)的頻率為 50 HZ，因?yàn)樗举|(zhì)上是交替的。因此，每次信號(hào)到達(dá)零點(diǎn)時(shí)，我們必須檢測(cè)該點(diǎn)，然后根據(jù)功率要求觸發(fā) TRIAC。交流信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)如下圖所示：

　　TRIAC 工作

　　TRIAC是一種三端交流開(kāi)關(guān)，可由其柵極端的低能量信號(hào)觸發(fā)。在 SCR 中，它僅在一個(gè)方向上導(dǎo)通，但在 TRIAC 的情況下，可以在兩個(gè)方向上控制功率。在這里，我們使用BT136 TRIAC 進(jìn)行交流燈調(diào)光。

　　如上圖所示，通過(guò)向 TRIAC 施加一個(gè)小的柵極脈沖信號(hào)以 90 度的觸發(fā)角觸發(fā) TRIAC。時(shí)間“t1”是我們必須根據(jù)調(diào)光要求給出的延遲時(shí)間。例如，在這種情況下，由于觸發(fā)角為 90%，因此功率輸出也將減半，因此燈也會(huì)以一半的強(qiáng)度發(fā)光。

　　我們知道這里交流信號(hào)的頻率是50赫茲。所以時(shí)間周期為 1/f，即 20ms。所以對(duì)于半個(gè)周期，這將是 10ms 或 10，000 微秒。因此，為了控制我們的交流燈的功率，“t1”的范圍可以在 0-10000 微秒之間變化。

　　光耦合器

　　光耦合器也稱為光隔離器。它用于保持兩個(gè)電路（如直流和交流信號(hào)）之間的隔離。基本上，它由發(fā)射紅外光的 LED 和檢測(cè)紅外光的光電傳感器組成。在這里，我們使用MOC3021 光耦合器從微控制器信號(hào)（直流信號(hào)）控制交流燈。

　　電路原理圖：

　　交流調(diào)光器的電路圖如下：

　　TRIAC和光耦連接圖：

　　我在 perf 板上焊接了 TRIAC 和光耦合器 MOC3021 的電路。焊接后如下圖所示：

　　我還在perf 板上焊接了光耦合器 MCT2E ，用于將其連接到變壓器以提供交流電源：

　　Arduino Lamp Dimmer的完整電路如下所示：

為交流調(diào)光器編程 Arduino：

成功完成硬件設(shè)置后，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)?Arduino 進(jìn)行編程了。最后給出了帶有演示視頻的完整程序。在這里，我們逐步解釋了代碼，以便更好地理解。

第一步，聲明將在整個(gè)代碼中使用的所有全局變量。這里 TRIAC 連接到 Arduino 的引腳 4。然后聲明dim_val以存儲(chǔ)我們將在程序中使用的調(diào)光步驟的值。

?

詮釋燈 = 4;
int dim_val=0;

?

接下來(lái)，在設(shè)置函數(shù)內(nèi)部將 LAMP 引腳聲明為輸出，然后配置一個(gè)中斷以檢測(cè)過(guò)零。在這里，我們使用了一個(gè)名為attachInterrupt的函數(shù)，它將 Arduino 的數(shù)字引腳 2 配置為外部中斷，當(dāng)它在其引腳上檢測(cè)到任何中斷時(shí)，它將調(diào)用名為zero_cross的函數(shù)。

?

無(wú)效設(shè)置（）
{
  pinMode（燈，輸出）；
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);
}

?

在無(wú)限循環(huán)中，從連接在 A0 的電位器讀取模擬值。然后將其映射到 (10-49) 的值范圍。要找出這一點(diǎn)，我們必須做一個(gè)小計(jì)算。之前我說(shuō)過(guò)，每半個(gè)周期相當(dāng)于 10,000 微秒。所以，讓我們需要控制 50 步的調(diào)光（這是一個(gè)任意值。你也可以改變它）。我將最小步數(shù)設(shè)為 10，而不是零，因?yàn)?0-9 步會(huì)產(chǎn)生大致相同的功率輸出，實(shí)際上不建議采用最大步數(shù)。因此，我將最大步數(shù)設(shè)為 49。

那么每一步的時(shí)間可以計(jì)算為 10000/50= 200 微秒。這將在代碼的下一部分中使用。

?

無(wú)效循環(huán)（）
{
    整數(shù)數(shù)據(jù)=模擬讀?。ˋ0）；
    int data1 = map(數(shù)據(jù), 0, 1023,10,49);
    暗淡=數(shù)據(jù)1；
}

?

在最后一步，配置中斷驅(qū)動(dòng)函數(shù)zero_cross。在這里，可以通過(guò)將單個(gè)步進(jìn)時(shí)間乘以 no 來(lái)計(jì)算調(diào)光時(shí)間。的步驟。然后在此延遲時(shí)間之后，可以使用 10 微秒的小高脈沖觸發(fā) TRIAC，這足以打開(kāi) TRIAC。

?

無(wú)效的零交叉（）
{
  int dimming_time = (200*dim_val);
  延遲微秒（調(diào)光時(shí)間）；  
  數(shù)字寫(xiě)入（燈，高）；
  延遲微秒（10）；
  數(shù)字寫(xiě)入（燈，低）；
}

?

　　Arduino燈調(diào)光器電路的工作

　　下面是顯示使用 Arduino 和 TRIAC 調(diào)光交流燈泡的三個(gè)階段的圖片。

　　1.低調(diào)光步長(zhǎng)

　　2. 中等調(diào)光步驟

　　3. 最大調(diào)光步長(zhǎng)：

　　這就是使用 TRIAC 和光耦合器輕松構(gòu)建 AC 調(diào)光器電路的方式。下面給出了Arduino調(diào)光器代碼

詮釋燈 = 4;


int dim_val=0;


無(wú)效設(shè)置（）


{


pinMode（燈，輸出）；


attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);


}


無(wú)效的零交叉（）


{


int dimming_time = (200*dim_val);


延遲微秒（調(diào)光時(shí)間）；


數(shù)字寫(xiě)入（燈，高）；


延遲微秒（10）；


數(shù)字寫(xiě)入（燈，低）；


}





無(wú)效循環(huán)（）


{


整數(shù)數(shù)據(jù)=模擬讀?。ˋ0）；


int data1 = map(數(shù)據(jù), 0, 1023,10,49);


暗淡=數(shù)據(jù)1；


}

?