Atenuador de luz ac usando arduino y triac

En nuestro hogar, la mayoría de los electrodomésticos se alimentan de la fuente de CA, como luces, televisores y ventiladores, etc. Podemos encenderlos / apagarlos digitalmente si es necesario, usando Arduino y relés mediante la construcción de una configuración de automatización del hogar. Pero, ¿qué sucede si necesitamos controlar la potencia de esos dispositivos, por ejemplo, para atenuar la lámpara de CA o para controlar la velocidad del ventilador? En ese caso, tenemos que usar la técnica de control de fase e interruptores estáticos como TRIAC para controlar la fase del voltaje de suministro de CA.

Entonces, en este tutorial, aprenderemos sobre un atenuador de lámpara de CA que usa Arduino y TRIAC. Aquí se utiliza un TRIAC para cambiar la lámpara de CA, ya que este es un dispositivo de conmutación rápida electrónica de potencia que es el más adecuado para estas aplicaciones. Sigamos el artículo completo para conocer los detalles del hardware y la programación de este proyecto. Además, consulte nuestros tutoriales anteriores sobre atenuación de luz:

• Circuito atenuador TRIAC controlado por infrarrojos
• Atenuador LED basado en Arduino usando PWM
• Circuito de atenuación LED de 1 vatio
• Atenuador LED de potencia con microcontrolador ATmega32

Componentes utilizados:

• Arduino UNO-1
• Optoacoplador MCT2E -1
• Optoacoplador MOC3021 -1
• BT136 TRIAC-1
• (12-0) V, 500mA Transformador reductor-1
• Resistencias de 1K, 10K, 330ohm
• Potenciómetro 10K
• Soporte de CA con lámpara
• Cables de CA
• Jerséis

Antes de continuar, aprenderemos sobre el paso por cero, TRIAC y optoacoplador.

Técnica de detección de cruce por cero

Para controlar la tensión alterna, lo primero que tenemos que hacer es detectar el paso por cero de la señal AC. En India, la frecuencia de la señal de CA es 50 HZ y es de naturaleza alterna. Por lo tanto, cada vez que la señal llega al punto cero, tenemos que detectar ese punto y luego disparar el TRIAC según el requisito de potencia. El punto de cruce por cero de una señal de CA se muestra a continuación:

TRIAC trabajando

TRIAC es un interruptor de CA de tres terminales que puede activarse mediante una señal de baja energía en su terminal de puerta. En los SCR, conduce solo en una dirección, pero en el caso de TRIAC, la potencia se puede controlar en ambas direcciones. Aquí estamos usando un BT136 TRIAC para fines de atenuación de lámpara de CA.

Como se muestra en la figura anterior, el TRIAC se activa a un ángulo de disparo de 90 grados al aplicarle una pequeña señal de pulso de puerta. El tiempo "t1" es el tiempo de retardo que tenemos que dar según nuestro requisito de atenuación. Por ejemplo, en este caso, como el ángulo de disparo es del 90 por ciento, la potencia de salida también se reducirá a la mitad y, por lo tanto, la lámpara también brillará con la mitad de intensidad.

Sabemos que la frecuencia de la señal de CA es de 50 Hz aquí. Entonces, el período de tiempo será 1 / f, que será de 20 ms. Por lo tanto, para medio ciclo, será de 10 ms o 10,000 microsegundos. Por lo tanto, para controlar la potencia de nuestra lámpara de CA, el rango de "t1" se puede variar de 0 a 10000 microsegundos. Obtenga más información sobre Triac y su funcionamiento aquí.

Optoacoplador

El optoacoplador también se conoce como Optoisolato r. Se utiliza para mantener el aislamiento entre dos circuitos eléctricos como señales de CC y CA. Básicamente, consta de un LED que emite luz infrarroja y el fotosensor que la detecta. Aquí utilizamos un optoacoplador MOC3021 para controlar la lámpara de CA a partir de las señales del microcontrolador, que es una señal de CC. Anteriormente usamos el mismo optoacoplador MOC3021 en el circuito de atenuación TRIAC. También obtenga más información sobre los optoacopladores y sus tipos siguiendo el enlace.

Diagrama de circuito:

El diagrama de circuito para el atenuador de luz de CA se muestra a continuación:

Diagrama de conexión de TRIAC y optoacoplador:

He soldado un circuito de TRIAC y Optoacoplador MOC3021 en una placa perf. Después de soldar, se verá a continuación:

También he soldado el optoacoplador MCT2E en la placa perf para conectarlo al transformador para suministro de CA:

Y el circuito completo para Arduino Lamp Dimmer se verá a continuación:

Programación de Arduino para AC Light Dimmer:

Después de completar con éxito la configuración del hardware, ahora es el momento de programar el Arduino. El programa completo con un video de demostración se da al final. Aquí hemos explicado el código paso a paso para una mejor comprensión.

En el primer paso, declare todas las variables globales que se utilizarán a lo largo del código. Aquí el TRIAC está conectado al pin 4 de Arduino. Luego se declara dim_val para almacenar el valor del paso de atenuación que usaremos en el programa.

int LAMP = 4; int dim_val = 0;

A continuación, la función de configuración interna declara el pin LAMP como salida y luego configura una interrupción para detectar el cruce por cero. Aquí hemos utilizado una función llamada attachInterrupt, que configurará el Pin 2 digital de Arduino como interrupción externa y llamará a la función denominada zero_cross, cuando detecte alguna interrupción en su pin.

configuración vacía () {pinMode (LÁMPARA, SALIDA); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, CHANGE); }

Dentro del bucle infinito, lea el valor analógico del potenciómetro que está conectado en A0. Luego, asignelo a un rango de valores de (10-49). Para averiguarlo tenemos que hacer un pequeño cálculo. Anteriormente dije eso, cada medio ciclo equivale a 10,000 microsegundos. Entonces, necesitamos controlar la atenuación en 50 pasos (que es un valor arbitrario. También puede cambiarlo). He tomado el paso mínimo como 10, no cero, porque 0-9 pasos dan aproximadamente la misma potencia de salida y no se recomienda prácticamente tomar el número máximo de pasos. Entonces, he dado el paso máximo como 49.

Luego, el tiempo de cada paso se puede calcular como 10000/50 = 200 microsegundos. Esto se utilizará en la siguiente parte del código.

bucle vacío () {datos int = analogRead (A0); int data1 = map (datos, 0, 1023,10,49); dim_val = data1; }

En el paso final, configure la función de interrupción zero_cross. Aquí, el tiempo de atenuación se puede calcular multiplicando el tiempo de paso individual con no. de pasos. Luego, después de este tiempo de retardo, el TRIAC puede activarse usando un pequeño pulso alto de 10 microsegundos que es suficiente para encender un TRIAC.

void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicroseconds (dimming_time); escritura digital (LÁMPARA, ALTA); delayMicroseconds (10); escritura digital (LÁMPARA, BAJA); }

Funcionamiento del circuito de atenuación de la lámpara Arduino

A continuación se muestran las imágenes que muestran tres etapas de atenuación de la bombilla de CA utilizando Arduino y TRIAC.

1. Paso de atenuación baja

2. Paso de atenuación medio

3. Paso máximo de atenuación:

Así es como se puede construir fácilmente un circuito AC Light Dimmer usando TRIAC y optoacoplador. A continuación se proporciona un código de atenuación de luz Arduino y video en funcionamiento

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