查看: 78120 | 回复: 1

发表于: 2019-11-24 09:15:19 | 显示全部楼层

在各种家居设备中，大多数设备都是使用交流电源供电，例如电灯、电视和风扇等。如果需要，我们可以通过建立家庭自动化设备使用Arduino和继电器打开/关闭它们。但是，如果我们需要控制这些设备的电源实现一些较复杂的操作，例如使交流电灯变暗或控制风扇的速度，该怎么办？在这种情况下，我们必须使用相位控制技术和诸如双向晶闸管（TRIAC）的静态开关来控制交流电源电压的相位。

因此，在本篇文章中，我们将学习使用Arduino开发板和TRIAC制作交流电调光器。在这里，双向晶闸管（TRIAC）用于切换交流电灯，因为这是最适合这些应用的电力电子快速切换设备。让我们根据文章内容，了解该项目的硬件详细信息以及编程。

所需的组件

● Arduino UNO开发板

● MCT2E光耦

● MOC3021光耦

● BT136三端双向可控硅

● （12-0）V，500mA降压变压器

● 1K、10K、330ohm电阻器

● 10K电位器

● 交流灯座

● 交流电线

● 跳线

过零检测技术（Zero Crossing）

要控制交流电压，我们要做的第一件事是检测交流信号的过零。在国内，交流信号的频率为50 HZ，并且实际上是交变的。因此，每次信号到达零点时，我们都必须检测到该点，然后根据功率要求触发TRIAC。交流信号的过零点如下所示：

双向晶闸管的工作过程

TRIAC是三端交流开关，可由其栅极端的低能量信号触发。在SCR（也称作可控硅）中，它仅在一个方向上传导，但是对于TRIAC，可以在两个方向上控制功率。在这里，我们将使用BT136 TRIAC用于交流灯调光。

如上图所示，可控硅通过向其施加较小的栅极脉冲信号而以90度的触发角触发。时间“ t1”是根据调光要求我们必须给出的延迟时间。例如，在这种情况下，当发射角为90％时，功率输出也将减半，因此灯也将以一半的强度发光。

我们知道交流信号的频率为50 Hz。因此时间段将是1 / f，即20ms。因此，对于半个周期，这将是10ms。因此，为了控制交流电灯的功率，“ t1”的范围可以在0-10ms之间变化。

光电耦合器

光电耦合器也称为光电隔离器。它用于在两个电路（如DC和AC信号）之间实现隔离。基本上，它由发出红外光的LED和检测它的光电传感器组成。在这里，我们使用了MOC3021光耦合器来控制微控制器信号（即直流信号）中的交流灯。

电路原理图

交流调光器的电路图如下：

双向晶闸管和光电耦合器连接图：

Circuit-Diagram-of-TRIAC-and-Optocoupler-Connection.png

连接完整电路后，实物连接如下所示：

为交流调光器编程Arduino

成功完成硬件设置后，现在该对Arduino进行编程了。在文章末尾给出了的完整程序。

第一步，声明所有全局变量，这些变量将在整个代码中使用。双向晶闸管连接到Arduino的引脚4。然后声明dim_val以存储将在程序中使用的调光步骤的值。

int LAMP = 4;
int dim_val=0;

复制代码

接下来，在setup函数中将LAMP引脚声明为输出，然后配置一个中断以检测过零。这里我们使用了一个名为attachInterrupt的函数，该函数会将Arduino的数字引脚2配置为外部中断，并且在检测到其引脚上的任何中断时将调用名为zero_cross的函数。

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

复制代码

在loop()函数中，我们从连接到A0引脚的电位计读取模拟值。然后将其映射到（10-49）的值范围。为了找出这一点，我们必须做一些小的计算。前文说过，每个半周期等于10,000微秒。因此，让我们需要分50步控制调光。我将最小步长定为10，而不是零，因为0-9步给出了大致相同的功率输出，实际上不建议采用最大步数。因此，我将最大步数设为49。

然后，每个步长时间可以计算为10000/50 = 200微秒。这将在代码的下一部分中使用。