Paano ligtas na pamahalaan ang isang 220 volt load gamit ang Arduino

Para sa sistema ng Smart Home, ang pangunahing gawain ay upang makontrol ang mga gamit sa sambahayan mula sa isang aparato na kontrol, maging ito ay isang microcontroller ng Arduino, isang microcomputer ng uri ng Raspberry PI o anumang iba pa. Ngunit upang gawin ito nang direkta ay hindi gagana, alamin natin kung paano pamahalaan ang pagkarga ng 220 V kasama ang Arduino.

Upang makontrol ang mga AC circuit, ang microcontroller ay hindi sapat para sa dalawang kadahilanan:

1. Sa exit microcontroller ang isang palagiang signal ng boltahe ay nabuo.

2. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng pin ng microcontroller ay karaniwang limitado sa 20-40 mA.

Mayroon kaming dalawang pagpipilian para sa paglipat gamit ang isang relay o paggamit ng isang triac. Ang triac ay maaaring mapalitan ng dalawang thyristors na naka-on (pareho ito sa panloob na istraktura ng triac). Isaalang-alang natin ito.

220 control control Sa gamit ang isang triac at microcontroller

Ang panloob na istraktura ng triac ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Ang thyristor ay gumagana tulad ng sumusunod: kapag ang isang boltahe ng pasulong na bias ay inilalapat sa thyristor (kasama ang anode, at minus sa katod), walang kasalukuyang dumadaan dito hanggang mag-apply ka ng isang control pulse sa control electrode.

Sumulat ako ng isang salpok para sa isang kadahilanan. Hindi tulad ng isang transistor, ang isang thyristor ay isang SEMI-CONTROLLED semiconductor switch. Nangangahulugan ito na kapag ang control signal ay tinanggal, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng thyristor ay patuloy na dumadaloy, i.e. mananatili siyang bukas. Upang isara ito, kailangan mong matakpan ang kasalukuyang sa circuit o baguhin ang polarity ng inilapat na boltahe.

Nangangahulugan ito na kapag may hawak na isang positibong pulso sa control elektrod, kailangan mo ng isang thyristor sa AC circuit upang maipasa lamang ang positibong half-wave. Ang triac ay maaaring pumasa sa kasalukuyang sa parehong direksyon, ngunit dahil Binubuo ito ng dalawang thyristors na nakakonekta sa bawat isa.

Ang control pulses sa polarity para sa bawat isa sa mga panloob na thyristors ay dapat na tumutugma sa polarity ng kaukulang kalahating alon, lamang kapag natugunan ang kondisyong ito, isang alternatibong kasalukuyang ay dumadaloy sa triac. Sa pagsasagawa, ang naturang pamamaraan ay ipinatutupad sa karaniwan triac power controller.

Tulad ng sinabi ko, ang microcontroller ay nagbibigay ng isang signal lamang ng isang polarity, upang ayusin ang signal na kailangan mong gumamit ng isang driver na binuo sa isang simulator ng opto.

Sa gayon, ang signal ay lumiliko sa panloob na LED ng optocoupler, binubuksan nito ang triac, na nagbibigay ng control signal sa power triac T1. Bilang isang optical driver, ang MOC3063 at ang katulad ay maaaring gamitin, halimbawa, ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng MOC3041.

Zero crossing circuit - isang zero phase crossing detector circuit. Kinakailangan para sa pagpapatupad ng iba't ibang uri ng mga triac regulators sa isang microcontroller.

Kung ang circuit ay wala ring optical driver, kung saan ang koordinasyon ay isinaayos sa pamamagitan ng isang diode bridge, ngunit sa loob nito, hindi katulad ng nakaraang bersyon, walang paghihiwalay ng galvanic. Nangangahulugan ito na sa unang paggulong ng boltahe, ang tulay ay maaaring lumusot at ang mataas na boltahe ay magiging sa output ng microcontroller, na masama.

Kapag na-on / off ang isang malakas na pag-load, lalo na isang likas na katangian, tulad ng mga motor at electromagnets, nagaganap ang boltahe, kaya kailangan mong mag-install ng isang snubber RC circuit na kahanay sa lahat ng mga aparato ng semiconductor.

Relay at Arduino

Upang makontrol ang mga relay kasama AAng Rduino ay kailangang gumamit ng isang karagdagang transistor upang palakihin ang kasalukuyang.

Mangyaring tandaan na ginamit namin ang isang bipolar transistor na may reverse conductivity (NPN istraktura), maaari itong maging isang domestic KT315 (minamahal at kilalang tao sa lahat). Ang diode ay kinakailangan upang sugpuin ang mga surge ng EMF ng self-induction sa inductance, kinakailangan ito upang ang transistor ay hindi mabigo mula sa isang mataas na inilapat na boltahe.Kung bakit nangyari ito ay ipapaliwanag ang batas ng paglipat: "Ang kasalukuyang sa inductance ay hindi maaaring magbago agad."

At kapag ang transistor ay sarado (pag-alis ng control pulse), ang magnetic field na naipon na nakolekta sa relay coil ay kailangang pumunta sa isang lugar, kung saan ang dahilan kung bakit naka-install ang reverse diode. Muli, napansin ko na ang diode ay konektado sa direksyon ng BACK, i.e. katod sa positibo, anode sa negatibo.

Maaari kang mag-ipon ng tulad ng isang pamamaraan sa iyong sarili, na kung saan ay mas mura, kasama mo ang magagamit mo relayna-rate para sa anumang palaging boltahe.

O bumili ng isang yari na module o isang buong kalasag na may isang relay para sa Arduino:

Ang larawan ay nagpapakita ng isang gawang bahay na kalasag, sa pamamagitan ng paraan, ginamit nito ang KT315G upang palakasin ang kasalukuyang, at sa ibaba makikita mo ang parehong kalasag na gawa sa pabrika:

Ito ang mga 4-channel na kalasag, i.e. maaari mong isama ang bilang ng apat na mga linya ng 220 V. Sa detalye tungkol sa mga kalasag at relay, nakapag-post na kami ng isang artikulo sa site - Mga kapaki-pakinabang na Shields para sa Arduino

Ang diagram ng koneksyon ng pagkarga sa isang boltahe ng 220 V hanggang Arduino sa pamamagitan ng isang relay:

Konklusyon

Ang ligtas na pamamahala ng load ng AC ay nangangahulugan na una sa lahat seguridad ng microcontroller ang lahat ng impormasyong inilarawan sa itaas ay may bisa para sa anumang microcontroller, hindi lamang sa board Arduino.

Ang pangunahing gawain ay upang magbigay ng kinakailangang boltahe at kasalukuyang para sa pagkontrol sa triac o relay at galvanic na paghihiwalay ng mga control circuit at ang AC power circuit.

Bilang karagdagan sa seguridad para sa microcontroller, sa ganitong paraan iginiit mo ang iyong sarili upang hindi ka makakuha ng isang electric shock sa panahon ng pagpapanatili. Kapag nagtatrabaho nang may mataas na boltahe, dapat mong sundin ang lahat ng mga panuntunan sa kaligtasan, sumunod sa PUE at PTEEP.

Ang mga scheme ay maaaring magamit at para sa pagkontrol ng malakas na mga nagsisimula at contactor. Ang mga pagsubok at relays sa kasong ito ay kumilos bilang isang intermediate amplifier at signal coordinator. Sa mga malakas na aparato ng paglipat, ang mga malalaking alon ng control ng coil ay nakasalalay din nang direkta sa lakas ng contactor o starter.