На рисунке показана синусоидальная волна с частотой 50 Гц. Для построения диммера важны точки нуля:
Далее на рисунке сама схема диммера:
Итак, тут будем использовать импульс пересечения нуля в качестве триггера для главной цепи управления. Это легче понять, просмотрев код Arduino и выходную волну. Радиоэлемент IC3 - тиристор BT138. Нагрузка включена последовательно с тиристором и линией переменного тока, поэтому он определяет количество энергии, которое должно быть подано на нагрузку. Радиодетали R4, R5 и C2 реализуют схему демпфирования для IC2, а C1 и R7 создают схему демпфирования для IC3. Эти детали помогают устройству быть совместимым с различными типами нагрузок, такими как индуктивные. Оптрон IC2 является компонентом обеспечивающим надлежащую гальваническую развязку между цифровой стороной и линией переменного тока 220 В. Выбранный тип - MOC3021. Также можете использовать другие аналогичные, но будьте осторожны, чтобы не использовать детали со встроенным детектором пересечения нуля. Они полезны для переключения нагрузок переменного тока (ВКЛ / ВЫКЛ), а не для диммирования.
Печатная плата:
Сборка схемы регулятора:
На рисунке показан опытный образец печатной платы. Схема PCB и файл Gerber прилагаются в архиве. Установленный радиатор подходит для тестов. Для долгосрочного использования надо использовать больший по размеру радиатор. Расположение IC3 около границы печатной платы значительно облегчает задачу установки любого радиатора.
Теперь время подключить схему к плате Arduino и начать управлять нагрузкой переменного тока.
Код:
const byte ZCP = 2;
const unsigned int dim = 5000;
void setup() {
pinMode(ZCP, INPUT);
pinMode(10, OUTPUT);
digitalWrite(10, LOW);
}
void loop() {
if (digitalRead(ZCP) == HIGH) Zero_Cross();
}
void Zero_Cross() {
digitalWrite(10, LOW);
delayMicroseconds(dim);
digitalWrite(10, HIGH);
}
Нет необходимости писать более сложный код для тестирования диммера - этот итак будет работать хорошо. Существует два метода отслеживания импульсов детектора пересечения нуля: опрос и прерывание. В первом варианте было с помощью прерывания, но в некоторых ситуациях сталкивались с мерцанием нагрузки. Мерцание - раздражающая ситуация, которая случается с некоторыми диммерами. Причина в неправильном выборе времени. Как уже упоминалось ранее, точки пересечения нуля очень важны и любой случайный сдвиг времени приведет к нестабильности. Поэтому переключили на метод опроса (строки с 8 по 11).
Практика:
Все что нужно сделать, это изменить время отключения симистора в обоих циклах, чтобы переменная «dim» определяла мощность передаваемую нагрузке. В качестве отправной точки установим диммер на середину. Это означает что в течение 5 мс симистор отключен. А теперь давайте подтвердим теорию на практике, изучив форму волны нагрузки. Использовался обычный трансформатор на 220 В / 12 В.
На рисунке показана форма выходного сигнала (50%). Вы можете усовершенствовать код и добавить две кнопки для увеличения и уменьшения выходной мощности.
В общем получилась очень даже неплохая вещь, позволяющая цифровым сигналом управлять различными, в том числе очень мощными нагрузками, что повышает удобство пользования электроприборами и увеличивает их срок службы.