כיצד לנהל בבטחה עומס 220 וולט באמצעות Arduino

עבור מערכת הבית החכם, המשימה העיקרית היא שליטה במכשירים ביתיים ממכשיר בקרה, בין אם מדובר במיקרו-בקר מסוג Arduino, במיקרו Raspberry PI מסוג אחר או בכל סוג אחר. אבל כדי לעשות זאת ישירות זה לא עובד, בואו נגלה כיצד לנהל את עומס 220 וולט עם ארדואינו.

כדי לשלוט במעגלי זרם חילופין, המיקרו-בקר אינו מספיק משתי סיבות:

1. ביציאה בקר מיקרו נוצר אות מתח קבוע.

2. הזרם דרך הסיכה של המיקרו-בקר מוגבל בדרך כלל ל 20-40 mA.

יש לנו שתי אפשרויות להחלפה באמצעות ממסר או שימוש בטריאק. ניתן להחליף את הטריאק על ידי שני טיריסטורים המופעלים במקביל (זהו המבנה הפנימי של הטריאק). בואו נסתכל מקרוב על זה.

220 בקרת עומס בתוך באמצעות טריאק ומיקרו-בקר

המבנה הפנימי של הטריאק מוצג בתמונה למטה.

התיריסטור פועל באופן הבא: כאשר מופעל מתח הטיה קדימה על התיריסטור (פלוס לאנודה, ומינוס לקתודה), שום זרם לא יעבור דרכו עד שתפעיל דופק שליטה על אלקטרודת הבקרה.

כתבתי דחף מסיבה. שלא כמו טרנזיסטור, טיריסטור הוא מתג SEMI-CONTROLLED מוליכים למחצה. המשמעות היא שכאשר מוסר אות הבקרה, הזרם דרך התיריסטור ימשיך לזרום, כלומר הוא יישאר פתוח. כדי לסגור אותו, עליך להפריע לזרם במעגל או לשנות את הקוטביות של המתח המופעל.

המשמעות היא שכאשר מחזיקים דופק חיובי על אלקטרודת הבקרה, אתם זקוקים לתיריסטור במעגל AC כדי לעבור רק את חצי הגל החיובי. הטריאק יכול להעביר זרם לשני הכיוונים, אבל בגלל זה מורכב משני טיריסטורים המחוברים זה לזה.

פולסי השליטה בקוטביות עבור כל אחד מהתוריסטורים הפנימיים חייבים להתאים לקוטביות של חצי הגל המקביל, רק אם מתקיים תנאי זה, זרם חילופי יזרום דרך הטריאק. בפועל, תוכנית כזו מיושמת במשותף בקר כוח.

כפי שכבר אמרתי, המיקרו-בקר מפיק אות בקוטביות אחת בלבד, על מנת לתאם את האות הדרוש לכם בכדי להשתמש בנהג הבנוי על אופטימיסטור.

לפיכך, האות מדליק את הנורה הפנימית של מצמד האופטו, הוא פותח את הטריאק, המספק את אות השליטה לטריאק הכוח T1. כנהג אופטי ניתן להשתמש MOC3063 וכדומה, לדוגמה, התצלום למטה מראה את MOC3041.

מעגל מעבר אפס - מעגל גלאי חציית אפס פאזי. זה הכרחי ליישום סוגים שונים של רגולטורים טריאק במיקרו-בקר.

אם המעגל נמצא גם ללא דרייבר אופטי, בו התיאום מסודר דרך גשר דיודה, אך בו, בניגוד לגרסה הקודמת, אין בידוד גלווני. המשמעות היא שבגליל המתח הראשון הגשר יכול לפרוץ ומתח גבוה יהיה ביציאת המיקרו-בקר, וזה רע.

כשאתה מפעיל / מכבה עומס רב עוצמה, במיוחד אופי אינדוקטיבי, כמו מנועים ואלקטרומגנטים, מתרחשים מתח מתח, כך שאתה צריך להתקין מעגל RC נודניק במקביל לכל התקני המוליכים למחצה.

ממסר ו אrduino

לשלוט ממסרים עם אRduino צריך להשתמש בטרנזיסטור נוסף כדי להגביר את הזרם.

שימו לב שמשתמש בטרנזיסטור דו קוטבי בעל מוליכות הפוכה (מבנה NPN), הוא יכול להיות KT315 ביתי (אהוב ומוכר לכל). הדיודה נחוצה כדי לדכא גלולי EMF של אינדוקציה עצמית בהשראה, זה הכרחי כדי שהטרנזיסטור לא ייכשל ממתח גבוה המופעל.מדוע זה קורה יסביר את חוק המעבר: "הזרם בהשראות לא יכול להשתנות באופן מיידי."

וכאשר הטרנזיסטור סגור (הסרת דופק הבקרה), אנרגיית השדה המגנטי שנצבר בסליל הממסר צריכה ללכת לאנשהו, וזו הסיבה שמותקן הדיודה ההפוכה. שוב אני מציין שהדיודה מחוברת בכיוון BACK, כלומר קתודה לחיובית, אנודה לשלילית.

אתה יכול להרכיב תוכנית כזו בעצמך, שהיא הרבה יותר זולה, ובנוסף אתה יכול להשתמש בה ממסרמדורגת לכל מתח קבוע.

או לקנות מודול מוכן או מגן שלם עם ממסר עבור ארדואינו:

בתמונה נראה מגן תוצרת בית, אגב, היא השתמשה ב- KT315G כדי להגביר את הזרם, ומתחתם אתה רואה את אותו מגן מתוצרת המפעל:

אלה מגנים בעלי ארבעה ערוצים, כלומר אתה יכול לכלול ארבע שורות של 220 V. בפירוט על מגנים וממסרים כבר פרסמנו מאמר באתר - מגן שימושי לארדואינו

תרשים החיבור של העומס במתח של 220 וולט לארduino דרך ממסר:

מסקנה

ניהול עומס AC בטוח הוא בראש ובראשונה אבטחת מיקרו-בקר כל המידע שתואר לעיל תקף לכל בקר מיקרו ולא רק ללוח ארדואינו.

המשימה העיקרית היא לספק את המתח והזרם הדרושים לשליטה בטריאק או ממסר ובידוד גלווני של מעגלי הבקרה ומעגל החשמל.

בנוסף לאבטחה למיקרו-בקר, בדרך זו אתם מבטחים את עצמכם כך שלא תקבלו שוק חשמלי במהלך התחזוקה. כשאתה עובד עם מתח גבוה, עליך לפעול על פי כל כללי הבטיחות, לעמוד בדרישות PUE ו- PTEEP.

ניתן להשתמש בתכניות אלה ו- לשליטה בתחילת דרכם ובאנשי קשר. טריאקים וממסרים במקרה זה משמשים כמגבר ביניים ורכז אות. במכשירי מיתוג רבי עוצמה, זרמי בקרת סלילים גדולים תלויים גם ישירות בעוצמת המגע או המתנע.