Variateur de lumière AC utilisant Arduino et Triac

Dans notre maison, la plupart des appareils sont alimentés par une alimentation CA telle que des lumières, des téléviseurs et des ventilateurs, etc. Mais que se passe-t-il si nous devons contrôler la puissance de ces appareils, par exemple pour atténuer la lampe AC ou pour contrôler la vitesse du ventilateur. Dans ce cas, nous devons utiliser une technique de contrôle de phase et des commutateurs statiques comme TRIAC pour contrôler la phase de la tension d'alimentation alternative.

Dans ce tutoriel, nous allons donc en apprendre davantage sur un variateur de lampe AC utilisant Arduino et TRIAC. Ici, un TRIAC est utilisé pour commuter la lampe AC, car il s'agit d'un dispositif de commutation rapide électronique Power qui est le mieux adapté à ces applications. Suivons l'article complet pour les détails matériels et la programmation de ce projet. Consultez également nos précédents tutoriels sur la gradation de la lumière:

• Circuit de gradateur TRIAC télécommandé IR
• Gradateur LED basé sur Arduino utilisant PWM
• Circuit de gradateur LED 1 Watt
• Variateur de puissance LED utilisant le microcontrôleur ATmega32

Composants utilisés:

• Arduino UNO-1
• Optocoupleur MCT2E -1
• Optocoupleur MOC3021 -1
• BT136 TRIAC-1
• (12-0) V, 500mA Transformateur abaisseur-1
• Résistances 1K, 10K, 330ohm
• Potentiomètre 10K
• Support AC avec lampe
• Fils AC
• Cavaliers

Avant d'aller plus loin, nous en apprendrons davantage sur le passage à zéro, le TRIAC et l'optocoupleur.

Technique de détection de passage à zéro

Pour contrôler la tension alternative, la première chose à faire est de détecter le passage à zéro du signal alternatif. En Inde, la fréquence du signal AC est de 50 HZ et comme il est de nature alternée. Par conséquent, chaque fois que le signal arrive au point zéro, nous devons détecter ce point et ensuite déclencher le TRIAC selon la puissance requise. Le point de passage à zéro d'un signal CA est indiqué ci-dessous:

Travail de TRIAC

TRIAC est un commutateur CA à trois bornes qui peut être déclenché par un signal de faible énergie à sa borne de grille. Dans les SCR, il ne conduit que dans un seul sens, mais dans le cas du TRIAC, la puissance peut être contrôlée dans les deux sens. Ici, nous utilisons un BT136 TRIAC pour la gradation lampe AC but.

Comme le montre la figure ci-dessus, le TRIAC est déclenché à un angle de tir de 90 degrés en lui appliquant un petit signal d'impulsion de grille. Le temps «t1» est le temps de retard que nous devons donner selon notre exigence de gradation. Par exemple, dans ce cas, l'angle de tir étant de 90%, la puissance de sortie sera également divisée par deux et la lampe brillera donc également avec une demi-intensité.

Nous savons que la fréquence du signal AC est ici de 50 Hz. Ainsi, la période de temps sera de 1 / f, ce qui sera de 20 ms., Donc pour un demi-cycle, ce sera de 10 ms ou 10 000 microsecondes. Par conséquent, pour contrôler la puissance de notre lampe à courant alternatif, la plage de «t1» peut varier de 0 à 10 000 microsecondes. En savoir plus sur Triac et son fonctionnement ici.

Optocoupleur

L'optocoupleur est également connu sous le nom d' Optoisolato r. Il est utilisé pour maintenir l'isolation entre deux circuits électriques tels que les signaux CC et CA. Fondamentalement, il se compose d'une LED qui émet de la lumière infrarouge et du capteur photo qui la détecte. Ici, nous utilisons un optocoupleur MOC3021 pour contrôler la lampe AC à partir de signaux de microcontrôleur qui est un signal DC. Nous avons précédemment utilisé le même optocoupleur MOC3021 dans le circuit de gradateur TRIAC. En savoir plus sur les optocoupleurs et leurs types en suivant le lien.

Schéma:

Le schéma du circuit du variateur de lumière CA est donné ci-dessous:

Schéma de connexion du TRIAC et de l'optocoupleur:

J'ai soudé un circuit de TRIAC et d'optocoupleur MOC3021 sur une carte de perf. Après la soudure, cela ressemblera à ci-dessous:

J'ai également soudé l' optocoupleur MCT2E sur la carte de performance pour le connecter au transformateur pour l'alimentation CA:

Et le circuit complet du variateur de lampe Arduino ressemblera à ci-dessous:

Programmation Arduino pour gradateur de lumière CA:

Après avoir terminé avec succès la configuration matérielle, il est maintenant temps de programmer l'Arduino. Le programme complet avec une vidéo de démonstration est donné à la fin. Ici, nous avons expliqué le code par étapes pour une meilleure compréhension.

Dans la première étape, déclarez toutes les variables globales, qui vont être utilisées dans tout le code. Ici, le TRIAC est connecté à la broche 4 d'Arduino. Ensuite, le dim_val est déclaré pour stocker la valeur du pas de variation que nous utiliserons dans le programme.

int LAMP = 4; int dim_val = 0;

Ensuite, la fonction de configuration interne déclare la broche LAMP comme sortie et configure ensuite une interruption pour détecter le passage à zéro. Ici, nous avons utilisé une fonction appelée attachInterrupt, qui configurera la broche numérique 2 d'Arduino en tant qu'interruption externe et appellera la fonction nommée zero_cross, lorsqu'elle détectera des interruptions sur sa broche.

void setup () {pinMode (LAMP, OUTPUT); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (2), zero_cross, CHANGE); }

À l'intérieur de la boucle infinie, lisez la valeur analogique du potentiomètre qui est connecté à A0. Puis mappez-le sur une plage de valeurs de (10-49). Pour le savoir, nous devons faire un petit calcul. Plus tôt, je l'ai dit, chaque demi-cycle équivaut à 10 000 microsecondes. Donc, nous devons contrôler la gradation en 50 étapes (qui est une valeur arbitraire. Vous pouvez également la modifier). J'ai pris le pas minimum comme 10, pas zéro, car 0 à 9 pas donnent approximativement la même puissance de sortie et il n'est pratiquement pas recommandé de prendre le nombre de pas maximum. Donc, j'ai franchi le pas maximum de 49.

Ensuite, chaque temps de pas peut être calculé comme 10000/50 = 200 microsecondes. Cela sera utilisé dans la prochaine partie du code.

boucle vide () {int data = analogRead (A0); int data1 = carte (données, 0, 1023,10,49); dim_val = données1; }

Dans la dernière étape, configurez la fonction zero_cross pilotée par interruption. Ici, le temps de variation peut être calculé en multipliant le temps de pas individuel par no. d'étapes. Ensuite, après ce temps de retard, le TRIAC peut être déclenché à l'aide d'une petite impulsion haute de 10 microsecondes, ce qui est suffisant pour allumer un TRIAC.

void zero_cross () {int dimming_time = (200 * dim_val); delayMicrosecondes (dimming_time); digitalWrite (LAMP, HIGH); delayMicrosecondes (10); digitalWrite (LAMP, LOW); }

Fonctionnement du circuit de gradateur de lampe Arduino

Vous trouverez ci-dessous les images montrant trois étapes de gradation de l'ampoule AC à l'aide d'Arduino et TRIAC.

1. Étape de gradation basse

2. Étape de gradation moyenne

3. Étape de gradation maximale:

C'est ainsi qu'un circuit de gradateur de lumière CA peut être facilement construit à l'aide du TRIAC et d'un optocoupleur. Une vidéo de travail et un code de gradateur de lumière Arduino sont donnés ci-dessous

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