如何使用Arduino和TRIAC构建交流灯调光器

　　在我们的家庭中，大多数电器都是由交流电源供电的，例如灯、电视和风扇等。如果需要，我们可以通过构建家庭自动化设置使用 Arduino 和继电器以数字方式打开/关闭它们。但是，如果我们需要控制这些设备的功率，例如调暗 AC 灯或控制风扇的速度，该怎么办。在这种情况下，我们必须使用相位控制技术和TRIAC等静态开关来控制交流电源电压的相位。

　　所以在本教程中，我们将学习使用 Arduino 和 TRIAC 的交流灯调光器。这里使用 TRIAC 来切换交流灯，因为这是一种电力电子快速开关器件，最适合这些应用。

　　使用的组件：

　　Arduino UNO-1

　　MCT2E光耦-1

　　MOC3021光耦-1

　　BT136 TRIAC-1

　　（12-0）V， 500mA 降压变压器-1

　　1K、10K、330ohm电阻器

　　10K电位器

　　带灯交流灯座

　　交流电线

　　跳线

　　在继续之前，我们将了解过零、TRIAC 和光耦合器。

　　过零检测技术

　　要控制交流电压，我们要做的第一件事就是检测交流信号的过零。在印度，交流信号的频率为 50 HZ，因为它本质上是交替的。因此，每次信号到达零点时，我们必须检测该点，然后根据功率要求触发 TRIAC。交流信号的过零点如下图所示：

　　TRIAC 工作

　　TRIAC是一种三端交流开关，可由其栅极端的低能量信号触发。在 SCR 中，它仅在一个方向上导通，但在 TRIAC 的情况下，可以在两个方向上控制功率。在这里，我们使用BT136 TRIAC 进行交流灯调光。

　　如上图所示，通过向 TRIAC 施加一个小的栅极脉冲信号以 90 度的触发角触发 TRIAC。时间“t1”是我们必须根据调光要求给出的延迟时间。例如，在这种情况下，由于触发角为 90%，因此功率输出也将减半，因此灯也会以一半的强度发光。

　　我们知道这里交流信号的频率是50赫兹。所以时间周期为 1/f，即 20ms。所以对于半个周期，这将是 10ms 或 10，000 微秒。因此，为了控制我们的交流灯的功率，“t1”的范围可以在 0-10000 微秒之间变化。

　　光耦合器

　　光耦合器也称为光隔离器。它用于保持两个电路（如直流和交流信号）之间的隔离。基本上，它由发射红外光的 LED 和检测红外光的光电传感器组成。在这里，我们使用MOC3021 光耦合器从微控制器信号（直流信号）控制交流灯。

　　电路原理图：

　　交流调光器的电路图如下：

　　TRIAC和光耦连接图：

　　我在 perf 板上焊接了 TRIAC 和光耦合器 MOC3021 的电路。焊接后如下图所示：

　　我还在perf 板上焊接了光耦合器 MCT2E ，用于将其连接到变压器以提供交流电源：

　　Arduino Lamp Dimmer的完整电路如下所示：

为交流调光器编程 Arduino：

成功完成硬件设置后，现在是时候对 Arduino 进行编程了。最后给出了带有演示视频的完整程序。在这里，我们逐步解释了代码，以便更好地理解。

第一步，声明将在整个代码中使用的所有全局变量。这里 TRIAC 连接到 Arduino 的引脚 4。然后声明dim_val以存储我们将在程序中使用的调光步骤的值。

 

诠释灯 = 4;
int dim_val=0;

 

接下来，在设置函数内部将 LAMP 引脚声明为输出，然后配置一个中断以检测过零。在这里，我们使用了一个名为attachInterrupt的函数，它将 Arduino 的数字引脚 2 配置为外部中断，当它在其引脚上检测到任何中断时，它将调用名为zero_cross的函数。

 

无效设置（）
{
  pinMode（灯，输出）；
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);
}

 

在无限循环中，从连接在 A0 的电位器读取模拟值。然后将其映射到 (10-49) 的值范围。要找出这一点，我们必须做一个小计算。之前我说过，每半个周期相当于 10,000 微秒。所以，让我们需要控制 50 步的调光（这是一个任意值。你也可以改变它）。我将最小步数设为 10，而不是零，因为 0-9 步会产生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。

那么每一步的时间可以计算为 10000/50= 200 微秒。这将在代码的下一部分中使用。

 

无效循环（）
{
    整数数据=模拟读取（A0）；
    int data1 = map(数据, 0, 1023,10,49);
    暗淡=数据1；
}

 

在最后一步，配置中断驱动函数zero_cross。在这里，可以通过将单个步进时间乘以 no 来计算调光时间。的步骤。然后在此延迟时间之后，可以使用 10 微秒的小高脉冲触发 TRIAC，这足以打开 TRIAC。

 

无效的零交叉（）
{
  int dimming_TIme = (200*dim_val);
  延迟微秒（调光时间）；  
  数字写入（灯，高）；
  延迟微秒（10）；
  数字写入（灯，低）；
}

 

　　Arduino灯调光器电路的工作

　　下面是显示使用 Arduino 和 TRIAC 调光交流灯泡的三个阶段的图片。

　　1.低调光步长

　　2. 中等调光步骤

　　3. 最大调光步长：

　　这就是使用 TRIAC 和光耦合器轻松构建 AC 调光器电路的方式。下面给出了Arduino调光器代码

诠释灯 = 4;


int dim_val=0;


无效设置（）


{


pinMode（灯，输出）；


attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), zero_cross, CHANGE);


}


无效的零交叉（）


{


int dimming_TIme = (200*dim_val);


延迟微秒（调光时间）；


数字写入（灯，高）；


延迟微秒（10）；


数字写入（灯，低）；


}





无效循环（）


{


整数数据=模拟读取（A0）；


int data1 = map(数据, 0, 1023,10,49);


暗淡=数据1；


}