كيفية إدارة بأمان حمولة 220 فولت باستخدام اردوينو

بالنسبة إلى نظام Smart Home ، تتمثل المهمة الرئيسية في التحكم في الأجهزة المنزلية من جهاز تحكم ، سواء كان متحكمًا من نوع Arduino أو كمبيوترًا صغيرًا من نوع Raspberry PI أو أي جهاز آخر. ولكن للقيام بذلك مباشرة لا يعمل ، دعنا نتعرف على كيفية إدارة حمل 220 فولت مع اردوينو.

للتحكم في دوائر التيار المتردد ، لا يكفي المتحكّم لسببين:

1. عند الخروج متحكم يتم إنشاء إشارة الجهد المستمر.

2. يقتصر التيار من خلال دبوس متحكم عادة إلى 20-40 مللي أمبير.

لدينا خياران للتبديل باستخدام التتابع أو استخدام التيرستورات. يمكن الاستعاضة عن التيرستورات بثيرين من الثايرستور قيد التشغيل على التوازي (هذا هو الهيكل الداخلي للثلاثي). دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذا.

220 السيطرة على الحمل ال باستخدام التيرست و متحكم

يظهر الهيكل الداخلي لل triac في الصورة أدناه.

يعمل الثايرستور على النحو التالي: عندما يتم تطبيق جهد التحيز الأمامي على الثايرستور (بالإضافة إلى الأنود ، وناقص الكاثود) ، لن يمر أي تيار عبره حتى تقوم بتطبيق نبضة تحكم على قطب التحكم.

كتبت الدافع لسبب ما. على عكس الترانزستور ، فإن الثايرستور هو مفتاح أشباه الموصلات SEMI-CONTROLLED. هذا يعني أنه عند إزالة إشارة التحكم ، سيستمر التيار عبر الثايرستور في التدفق ، أي سيبقى مفتوحا. لإغلاقه ، تحتاج إلى مقاطعة التيار في الدائرة أو تغيير قطبية الجهد المطبق.

هذا يعني أنه عند الضغط على نبض موجب على قطب التحكم ، فأنت بحاجة إلى ثايرستور في دائرة التيار المتردد لتمرير نصف الموجة الموجب فقط. يمكن أن يمر التيار الكهربائي في كلا الاتجاهين ، ولكن بسبب وهو يتألف من اثنين من الثايرستورات متصلة مع بعضها البعض.

يجب أن تتوافق نبضات التحكم في القطبية لكل من الثايرستور الداخلي مع قطبية نصف الموجة المقابلة ، فقط في حالة استيفاء هذه الحالة ، سوف يتدفق التيار المتردد خلال ثلاثي الأرجل. في الممارسة العملية ، يتم تنفيذ مثل هذا المخطط بشكل مشترك تحكم التيرستورات السلطة.

كما قلت سابقًا ، يولد المتحكم الدقيق إشارة من قطبية واحدة فقط ، من أجل تنسيق الإشارة التي تحتاجها لاستخدام برنامج تشغيل مبني على مقياس ضوئي.

وبالتالي ، فإن الإشارة تعمل على مؤشر LED الداخلي لجهاز optocoupler ، فهي تفتح triac ، الذي يوفر إشارة التحكم إلى triac T1. كمحرك ضوئي ، يمكن استخدام MOC3063 وما شابه ، على سبيل المثال ، تظهر الصورة أدناه MOC3041.

دائرة عبور الصفر - دائرة كاشف عبور المرحلة صفر. فمن الضروري لتنفيذ أنواع مختلفة من منظمات التيرستورات على متحكم.

إذا كانت الدائرة أيضًا بدون محرك ضوئي ، حيث يتم تنظيم التنسيق من خلال جسر الصمام الثنائي ، ولكن بخلاف الإصدار السابق ، لا يوجد عزل كلفاني. هذا يعني أنه عند أول زيادة للجهد ، يمكن للجسر الاختراق وسيكون الجهد العالي عند إخراج المتحكم ، وهو أمر سيء.

عند تشغيل / إيقاف تشغيل حمل قوي ، خاصةً الطبيعة الاستقرائية ، مثل المحركات والمغناطيسات الكهربائية ، تحدث زيادة في الجهد ، لذلك تحتاج إلى تثبيت دائرة RC snubber بالتوازي مع جميع أجهزة أشباه الموصلات.

التتابع و Arduino

للسيطرة على التبديلات مع Aتحتاج Rduino إلى استخدام الترانزستور إضافية لتضخيم التيار.

يرجى ملاحظة أنه يتم استخدام الترانزستور ثنائي القطب من الموصلية العكسية (هيكل NPN) ، يمكن أن يكون KT315 المحلي (الحبيب ومعروفة للجميع). هناك حاجة إلى الصمام الثنائي لصد طفرات EMF من الحث الذاتي في الحث ، وهذا ضروري حتى لا يفشل الترانزستور من الجهد العالي المطبق.لماذا يحدث هذا سيوضح قانون التبديل: "التيار في الحث لا يمكن أن يتغير على الفور."

وعندما يتم إغلاق الترانزستور (إزالة نبض التحكم) ، تحتاج طاقة المجال المغناطيسي المتراكمة في ملف الترحيل إلى الذهاب إلى مكان ما ، ولهذا السبب يتم تثبيت الصمام الثنائي العكسي. مرة أخرى ، لاحظت أن الصمام الثنائي متصل في الاتجاه الخلفي ، أي الكاثود إلى الإيجابية ، الأنود إلى سلبية.

يمكنك تجميع مثل هذا المخطط بنفسك ، وهو أرخص بكثير ، بالإضافة إلى أنه يمكنك استخدامه تتابعتصنيف لأي الجهد المستمر.

أو شراء وحدة الجاهزة أو درع كامل مع التتابع ل اردوينو:

تظهر الصورة درعًا محليًا ، بالمناسبة ، استخدمت KT315G لتضخيم التيار ، وترى أسفل الدرع نفسه المصنوع من المصنع:

هذه هي الدروع 4 قنوات ، أي يمكنك تضمين ما يصل إلى أربعة أسطر من 220 V. بالتفصيل حول الدروع والمرحلات ، لقد نشرنا بالفعل مقالًا على الموقع - شيلدز مفيدة لاردوينو

مخطط توصيل الحمل عند جهد 220 فولت إلى Arduino من خلال مرحل:

استنتاج

الإدارة الآمنة للتحميل AC تعني أولاً وقبل كل شيء متحكم الأمن جميع المعلومات المذكورة أعلاه صالحة لأي متحكم ، وليس فقط لوحة اردوينو.

وتتمثل المهمة الرئيسية في توفير الجهد والتيار الضروريين للسيطرة على الترياك أو التتابع والعزل المجلفن لدارات التحكم ودائرة طاقة التيار المتردد.

بالإضافة إلى حماية المتحكم الدقيق ، يمكنك بهذه الطريقة تأمين نفسك حتى لا تتعرض لصدمة كهربائية أثناء الصيانة. عند العمل مع الجهد العالي ، يجب عليك اتباع جميع قواعد السلامة ، والامتثال ل PUE و PTEEP.

هذه المخططات يمكن استخدامها و للسيطرة على مبتدئين قوية والمقاولين. تعمل الصمامات والمرحلات في هذه الحالة كمكبر للصوت ومنسق الإشارة. على أجهزة التبديل القوية ، تعتمد تيارات التحكم في لفائف كبيرة أيضًا بشكل مباشر على قوة الموصل أو المبدئ.