цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » » Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака


Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

Автор: Mike(admin) от 7-02-2020, 09:55

Схема управления вентилятором на основе Arduino и симистора своими руками


Любое бытовое устройство легко включить или выключить с помощью переключателя или с помощью некоторого механизма управления, как мы это делали во многих проектах по автоматизации дома на базе Arduino. Но есть много приложений, где нам нужно частично контролировать мощность переменного тока, например, чтобы контролировать скорость вентилятора или интенсивность свечения лампы. В этом случае используется метод ШИМ, поэтому здесь мы узнаем, как использовать сгенерированный Arduino сигнал ШИМ для управления скоростью вентилятора переменного тока.


Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

В этом проекте мы продемонстрируем управление скоростью вращения вентилятора переменного тока с использованием триака (симистора). Здесь метод управления фазой сигнала переменного тока используется для управления скоростью вентилятора переменного тока с использованием сигналов ШИМ, генерируемых Arduino.


Принцип работы можно разделить на четыре части. Они следующие:


  1. Детектор пересечения нуля
  2. Фазо-угловая схема управления
  3. Потенциометр для контроля скорости вращения вентилятора
  4. Схема генерации сигнала ШИМ

Источник переменного тока, который мы имеем дома, составляет 220 В переменного напряжения с частотой 50 Гц. Этот сигнал переменного тока имеет переменную природу и периодически меняет свою полярность. В первой половине каждого цикла он течет в одном направлении, достигая пикового напряжения, а затем уменьшается до нуля. Затем в следующем полупериоде он течет в альтернативном направлении (отрицательном) к пиковому напряжению, а затем снова обнуляется. Для управления скоростью вентилятора переменного тока необходимо отключить или контролировать пиковое напряжение обоих полупериодов. Для этого нам необходимо определить нулевую точку, с которой сигнал должен контролироваться / прерываться. Эта точка на кривой напряжения, где напряжение меняет направление, называется пересечением нулевого напряжения.


Схема, показанная далее, является схемой детектора пересечения нуля, которая используется для получения точки пересечения нуля. Сначала напряжение 220 В переменного тока понижается до 9 В с использованием понижающего трансформатора, а затем оно подается на оптопару 4N25. Оптрон 4N25 имеет встроенный светодиод с контактом 1 в качестве анода и контактом 2 в качестве катода. Таким образом, согласно схеме ниже, когда сигнал переменного тока приближается к точке пересечения нуля, встроенный в 4N25 светодиод выключается, и в результате выходной транзистор 4N25 также выключается, а вывод выходного импульса подтягивается до 5 В. Аналогично, когда сигнал постепенно увеличивается до пиковой точки, светодиод включается, и транзистор также включается с заземляющим контактом, подключенным к выходному контакту, что делает этот контакт напряжением 0 В. Используя этот импульс, точка пересечения нуля может быть обнаружена с помощью Arduino.


Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

После определения точки пересечения нуля, теперь мы должны контролировать количество времени, в течение которого питание будет включено и выключено. Этот сигнал ШИМ будет определять величину напряжения, выводимого на двигатель переменного тока, который, в свою очередь, контролирует скорость. Здесь используется симистор BT136, который управляет напряжением переменного тока, так как он представляет собой силовой электронный переключатель для управления сигналом переменного напряжения. Симистор – это трехполюсный выключатель переменного тока, который может запускаться сигналом низкой энергии на его клемме затвора. В схеме триака мощность может регулироваться в обоих направлениях.


Точка пересечения нуля

Как показано на рисунке выше, триак включается при угле 90 градусов при подаче на него небольшого сигнала импульса затвора. Время «t1» - это время задержки, которое дается в соответствии с требованием диммирования. Например, в этом случае угол включения составляет 90, следовательно, выходная мощность также будет уменьшена вдвое, и, следовательно, лампа также будет светиться с половиной интенсивности.


Мы знаем, что частота сигнала переменного тока здесь составляет 50 Гц. Таким образом, период времени будет 1/F, что составляет 20 мс. Для полупериода это будет 10 мс или 10000 микросекунд. Следовательно, для управления мощностью лампы переменного тока диапазон «t1» может варьироваться от 0 до 10000 микросекунд.


Оптрон, также известный как оптоизолятор, используется для поддержания изоляции между двумя электрическими цепями, такими как цепи сигналов постоянного и переменного тока. По сути, он состоит из светодиода, излучающего инфракрасный свет, и фотодатчика, который его обнаруживает. Здесь оптопара MOC3021 используется для развязки схемы управления вентилятором переменного тока от сигналов микроконтроллера, которые являются сигналами постоянного тока.


Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

Также для изменения скорости вращения вентилятора переменного тока здесь используется потенциометр. Мы знаем, что потенциометр – это трехконтактное устройство, которое действует как делитель напряжения и обеспечивает изменяемый выход. Это изменяемое аналоговое выходное напряжение подается на аналоговый вход Arduino для установки значения скорости вентилятора.


потенциометр

На последнем этапе импульс ШИМ подается на триак в соответствии с требованиями к скорости, что, в свою очередь, изменяет время включения/выключения сигнала переменного тока и обеспечивает переменный выход для управления скоростью вентилятора. Здесь Arduino используется для генерации импульса ШИМ, который принимает входной сигнал от потенциометра и передает выходной сигнал ШИМ в цепь симистора и оптопару, которая дополнительно приводит в действие вентилятор переменного тока с желаемой скоростью.


Принципиальная схема системы управления скоростью вращения вентилятора на базе Arduino приведена далее.


Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

Регулирование скорости вращения вентилятора с помощью Arduino и триака

После подключения схемы нам нужно написать код для Arduino, который сгенерирует сигнал ШИМ для управления синхронизацией включения/выключения сигнала переменного тока с помощью входа с потенциометра. Полный код этого проекта управления скоростью вращения вентилятора на основе Arduino следующий.



int TRIAC = 6;
int speed_val=0;
void setup()
{
  pinMode(TRIAC, OUTPUT);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3), zero_crossing, CHANGE);
}
void zero_crossing()
{
  int chop_time = (200*speed_val);
  delayMicroseconds(chop_time);   
  digitalWrite(TRIAC, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIAC, LOW);
}
void loop()  
{
    int pot=analogRead(A0);
    int data1 = map(pot, 0, 1023,10,40);  
    speed_val=data1;
}



© digitrode.ru


Теги: Arduino, симистор





Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий