Trong gia đình hầu hết các thiết bị được cấp điện từ nguồn AC như Đèn, TV và Quạt, v.v. Chúng tôi có thể BẬT / TẮT chúng bằng kỹ thuật số nếu cần, sử dụng Arduino và Rơle bằng cách xây dựng thiết lập Tự động hóa tại nhà. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta cần kiểm soát nguồn điện của các thiết bị đó, ví dụ để làm mờ Đèn AC hoặc Điều khiển tốc độ của Quạt. Trong trường hợp đó, chúng ta phải sử dụng kỹ thuật điều khiển pha và TRIAC để điều khiển pha của điện áp nguồn AC.
Vì vậy, trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về Điều khiển triac dùng MOC3021 . Ở đây, TRIAC được sử dụng để chuyển đổi đèn AC, vì đây là thiết bị chuyển mạch nhanh điện tử Công suất phù hợp nhất cho các ứng dụng này. Chúng ta hãy theo dõi bài viết đầy đủ để biết chi tiết phần cứng và lập trình của project này với hocdientu !
Linh kiện Điều khiển triac dùng MOC3021
- Arduino UNO-1
- optocoupler MCT2E -1
- optocoupler MOC3021 -1
- BT136 TRIAC-1
- (12-0) V, 500mA Biến áp Giảm áp-1
- Điện trở 1K, 10K, 330ohm
- Chiết áp 10K
- Đui đèn
- Dây AC
Trước khi đi sâu hơn, chúng ta sẽ tìm hiểu về Zero cross, TRIAC và optocoupler.
Phát hiện điểm 0 của mạch AC
Để điều khiển điện áp xoay chiều , điều đầu tiên chúng ta phải làm là phát hiện Điểm 0 của tín hiệu xoay chiều. Ở VN, tần số của tín hiệu xoay chiều là 50 HZ và vì nó có tính chất xen kẽ. Do đó, mỗi khi tín hiệu đến điểm 0 , chúng ta phải phát hiện điểm đó và sau đó kích hoạt TRIAC theo yêu cầu công suất. Điểm 0 của tín hiệu AC được hiển thị bên dưới:
Nguyên lý làm việc của triac BT136
TRIAC là một công tắc xoay chiều ba đầu cuối có thể được kích hoạt bằng tín hiệu năng lượng thấp ở cực G. Trong SCR, nó chỉ dẫn theo một hướng, nhưng trong trường hợp TRIAC, công suất có thể được điều khiển ở cả hai hướng. Ở đây chúng tôi đang sử dụng TRIAC BT136 cho mục đích làm mờ đèn AC .
Như thể hiện trong hình trên, TRIAC được kích hoạt ở góc 90 độ bằng cách áp dụng một tín hiệu xung tại G nhỏ . Thời gian “t1” là thời gian trễ mà chúng ta phải cung cấp theo yêu cầu làm mờ của chúng ta. Ví dụ, trong trường hợp này vì góc là 90 phần trăm, do đó công suất phát ra cũng sẽ giảm đi một nửa và do đó đèn cũng sẽ phát sáng với một nửa cường độ.
Chúng ta biết rằng tần số của tín hiệu AC ở đây là 50 Hz. Vì vậy, khoảng thời gian sẽ là 1 / f, sẽ là 20 mili giây, vì vậy trong một nửa chu kỳ, khoảng thời gian này sẽ là 10 mili giây hoặc 10.000 micro giây. Do đó, để kiểm soát công suất của đèn AC, phạm vi “t1” có thể thay đổi từ 0-10000 micro giây. Tìm hiểu thêm về Triac và hoạt động của nó tại đây.
Optocoupler MOC3021
Optocoupler còn được gọi là Optoisolator. Nó được sử dụng để duy trì sự cách ly giữa hai mạch điện như tín hiệu DC và AC. Về cơ bản, nó bao gồm một đèn LED phát ra ánh sáng hồng ngoại và cảm biến quang phát hiện nó. Ở đây chúng tôi sử dụng Opto MOC3021 để điều khiển đèn AC từ tín hiệu vi điều khiển là tín hiệu DC. Trước đây chúng tôi đã sử dụng cùng một optocoupler MOC3021 trong mạch điều chỉnh độ sáng TRIAC .
Sơ đồ mạch Điều khiển triac dùng MOC3021
Sơ đồ mạch điều khiển độ sáng đèn được đưa ra dưới đây:
Sơ đồ kết nối TRIAC và Optocoupler:
Tôi đã hàn một mạch TRIAC và Optocoupler MOC3021 trên một bảng mạch hoàn thiện. Sau khi hàn nó sẽ giống như dưới đây:
Tôi cũng đã hàn optocoupler MCT2E trên bo mạch hoàn hảo để kết nối nó với Biến áp để cung cấp AC:
Và mạch hoàn chỉnh cho Arduino Lamp Dimmer sẽ giống như bên dưới:
Lập trình Arduino cho mạch Điều khiển triac dùng MOC3021
Sau khi hoàn thành thành công quá trình thiết lập phần cứng, bây giờ đã đến lúc lập trình Arduino. Trong bước đầu tiên, hãy khai báo tất cả các biến toàn cục sẽ sử dụng trong toàn bộ Code. Ở đây TRIAC được kết nối với chân 4 của Arduino. Sau đó, dim_val được khai báo để lưu giá trị của bước làm mờ mà chúng ta sẽ sử dụng trong chương trình.
int LAMP = 4; int dim_val = 0;
Tiếp theo, bên trong chức năng setup khai báo chân LAMP làm đầu ra và tiếp theo định cấu hình ngắt để phát hiện Điểm 0. Ở đây chúng ta đã sử dụng một hàm có tên là attachmentInterrupt , hàm này sẽ định cấu hình Chân số 2 của Arduino làm ngắt ngoài và nó sẽ gọi hàm có tên là zero_cross , khi nó phát hiện bất kỳ ngắt nào tại chân của nó.
void setup()
{
pinMode(LAMP, OUTPUT);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);
}
Bên trong loop vô hạn , đọc giá trị tương tự từ chiết áp được kết nối tại A0. Sau đó, ánh xạ nó đến một phạm vi giá trị là (10-49). Để tìm ra điều này, chúng ta phải thực hiện một phép tính nhỏ. Trước đó tôi đã nói rằng, mỗi nửa chu kỳ tương đương với 10.000 micro giây. Vì vậy, chúng ta cần kiểm soát độ mờ trong 50 bước (đó là một giá trị tùy ý. Bạn cũng có thể thay đổi nó). Tôi đã thực hiện bước tối thiểu là 10, không phải Zero, vì 0-9 bước cung cấp công suất đầu ra xấp xỉ như nhau và thực tế không nên sử dụng số bước tối đa. Vì vậy, tôi đã thực hiện bước tối đa là 49.
Sau đó, thời gian mỗi bước có thể được tính là 10000/50 = 200 micro giây. Điều này sẽ được sử dụng trong phần tiếp theo của Code.
void loop()
{
int data=analogRead(A0);
int data1 = map(data, 0, 1023,10,49);
dim_val=data1;
}
Trong bước cuối cùng, hãy định cấu hình hàm điều khiển ngắt zero_cross . Ở đây, thời gian mờ có thể được tính bằng cách nhân thời gian bước riêng lẻ với không. của các bước. Sau đó, sau thời gian trễ này, TRIAC có thể được kích hoạt bằng cách sử dụng một xung cao nhỏ 10 micro giây đủ để bật TRIAC.
void zero_cross()
{
int dimming_time = (200*dim_val);
delayMicroseconds(dimming_time);
digitalWrite(LAMP, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(LAMP, LOW);
}
Hoạt động của điều khiển triac dùng MOC3021
Dưới đây là những hình ảnh thể hiện ba giai đoạn làm mờ bóng đèn AC bằng Arduino và TRIAC.
1. Bước điều chỉnh sáng thấp
2. Bước điều chỉnh độ sáng trung bình
3. Sáng tối đa
Đây là cách một mạch Bộ điều chỉnh ánh sáng AC có thể được xây dựng dễ dàng bằng cách sử dụng TRIAC và optocoupler. Video làm việc và Code giảm sáng ánh sáng Arduino được cung cấp bên dưới
Code Full :
int LAMP = 4;
int dim_val=0;
void setup()
{
pinMode(LAMP, OUTPUT);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);
}
void zero_cross()
{
int dimming_time = (200*dim_val);
delayMicroseconds(dimming_time);
digitalWrite(LAMP, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(LAMP, LOW);
}
void loop()
{
int data=analogRead(A0);
int data1 = map(data, 0, 1023,10,49);
dim_val=data1;
}
}
