AC PWM dimmer för Arduino
Varning: detta projekt använder dödliga spänningar, samt en ansenlig kondensator för att lagra dessa dödliga spänningar. Även efter att du kopplar bort kretsen från rutnätet ska kan kondensatorn ändå ge dig ett ryck att komma ihåg!
Över 3 år sedan publicerade jag en simpel TRIAC AC dimmer för arduino. Som visade sig vara en mycket populär design. Ännu trots enkelheten i kretsen den mjukvara som var lite komplicerat eftersom det behövs för att hålla reda på noll passage av AC signalen, sedan hålla koll på tiden och slutligen öppna en TRIAC. Så för att undvika att låta arduino bara vänta på det mesta, var ett avbrott och en timer nödvändigt.
Så varför kan vi bara använda PWM, som med LED? Tja, jag förklarade att i detta instructable, men där är möjligheterna att göra detta. Någon som letar som skulle utan tvekan hamna på utforma av tons Giesberts/Elektor Magazine som klarar PWM en AC källa. Denna design är på Instructables också.
Kommer det att fungera, men trots min beundran för Giesberts och Elektor, det är något fundamentalt fel med att gå runt. Jag tror att det är nödvändigt att jag förklara vad som är fel innan jag kommer upp med förbättringar. Om du inte är intresserad av tekniska detaljer, bara hoppa till nästa steg.
Vid första anblicken Giesberts kretsen känns som en komplicerad krets, men vi kan föra den tillbaka till 2 eller 3 komponenter: en lampa och en switch, men som i själva verket växlingen sker i DC snarare än AC, blir det en lampa, en bro likriktare och en switch. Denna switch, som i själva verket MOSFET och komponenterna runt den styrs av Arduino (eller PIC eller vad). Så växlande som på och av i en viss arbetscykel kommer att byta lampan på och av och om gjort snabb nog lampan inte kommer längre ses som flimmer, men som är nedtonade, lika som vi gör med lysdioder och PWM.
Så långt är allt bra. Teorin bakom kretsen är sunt. MOSFET måste dock en spänning på dess utfärda utegångsförbud för att tändas och som vi inte kan få från en arduino som av uppenbara skäl (det är bara 5 Volt, vilket räcker inte och du inte vill att din arduino att anslutas till elnätet rutnätet), Giesberts använder en optocoupler. Att optocoupler behöver fortfarande en DC-spänning och Giesberts använder den till DC rättas AC-spänning för det.
Och det är där problemen börjar, eftersom han matar grinden från MOSFET, med en spänning som är kortsluten av det samma MOSFET. Med andra ord, om MOSFET är fullt öppen DC-spänning från likriktaren är helt kortsluten. Därför blir det ingen spänning längre att sätta på grinden och MOSFET blockerar igen. Denna effekt kan inte vara så frispråkig av en låg dutycycle (= lampa på en låg intensitet), på grund av förekomsten av C1, som kommer att behålla sin laddning ett tag och kommer att få ny avgift tack vare de låga dutycycle, men på 25-80% dutycycle spänningen på C1 bara kan inte upprätthållas längre och lampan kan börja flimra. Vad värre är att vid stunder som spänningen på utfärda utegångsförbud för sjunker, ett tag MOSFET kommer vara fortfarande bedriver, men inte vara helt saturized: det kommer att sakta gå från dess nominella 0,04 Ohm motstånd till oändligt motstånd och den långsammare detta går, ju högre makt som ska skingras i MOSFET. Det innebär en hel del värme. MOSFETS är bra växlar men dåligt motstånd. De behöver slås på- och snabb. För närvarande kretsen starkt beroende av D1 att hålla spänningen på utfärda utegångsförbud för av T1 på acceptabla gränser medan spänningen är svängande mellan 0 Volt och Full topp på topp den renade spänningen är 230 x 1.4 = 330V genomsnittliga renad spänningen är 230 x 0.9 = 207V
Om vi glömmer den utjämnande effekten av kondensatorn ett tag och antar optocoupler att vara helt öppna den genomsnittliga spänningen på kondensatorn skulle vara 22/88 * 207 = 52 volt och i topp 22/88 * 330 = 83 volt. Att det inte är beror på D1 och det faktum att MOSFET kommer kort spänningen.
Om optocoupler inte i mättnad och dess impedans därför oändlig, kondensatorn C1 skulle ta ut upp till full renad spänning om inte för D1. I genomsnitt 3mA kommer att flöda genom R3, R4 och R5 (207-10) / 66k som är lika med en energiförbrukning på 0,6 Watt i motstånden R3, R4, R5
Förbättringar
De problem som nämns med den Giesberts kretsen kan åtgärdas genom att sätta lampan någon annanstans: ta bort den från AC linje och lägga den i rinna av MOSFET. Det spelar ingen roll om det tar emot DC eller AC för lampan. Du kan göra ytterligare förbättringar, som nu finns det inget behov att tillgodose en en spänning svängande mellan 0 och 330 Volt