Zaloguj się
Wszystkie
26 czerwca 2024
205
- Dwustronna, okrągła płytka drukowana o średnicy 55 mm.
- Możliwe zamontowanie w typowej puszcze instalacyjnej.
- Obciążenie: żarówka o mocy do 60 W lub inne źródło światła kompatybilne z regulatorami fazowymi.
- Połączenie z systemem nadrzędnym za pomocą Wi-Fi.
- Podstawowa aplikacja wykonana dla systemu Android (kontrolowanie oświetlenia za pomocą smartfonu lub tabletu).
- Mikrokontroler ATmega8, moduł Wi-Fi dystrybuowany przez firmę Atnel.
Elementem regulacyjnym jest triak, którego moment załączenia jest wyznaczany i zmieniany przez mikrokontroler.
Układ ściemniacza podzielono na cztery bloki funkcjonalne: zasilacz z detektorem przejścia fazy przez zero, mikrokontroler, elementy wykonawcze mocy oraz moduł komunikacji Wi-Fi.
Zasilanie urządzenia wykonano w oparciu o typowy, małogabarytowy transformator sieciowy. Zrobiono to z trzech powodów:
- Galwaniczne odizolowanie części niskonapięciowej układu od napięcia sieci. Ma to szczególne znaczenie, ponieważ płytkę drukowana zaprojektowano dla komponentów SMD. Aby po zmontowaniu układ działał prawidłowo, należy zaprogramować mikrokontroler. Do tego przewidziano pady na płytce do wlutowania przewodów połączeniowych programatora. Jest to czynność jednorazowa. Gdyby nie było izolacji galwanicznej, to takie programowanie groziłoby porażeniem prądem elektrycznym.
- Wymagana wydajność prądowa do zasilania modułu Wi-Fi. Podczas pracy chwilowy pobór prądu przez moduł może wynosić nawet 250 mA, co trudno byłoby uzyskać stosując rozwiązanie z zasilaczem beztransformatorowym z kondensatorem pełniącym rolę „rezystora” obniżającego napięcie.
- Chęć wykonania układu detekcji przejścia fazy przez zero bez zbędnego tracenia energii elektrycznej. Najprościej byłoby zastosować transoptor z rezystorem ograniczającym jego prąd, ale taki układ ma jedną wadę. Otóż energia wytracana w rezystorze zamienia się w ciepło. Dodatkowo, powoduje niepotrzebne zużywanie energii elektrycznej, co w skali roku może dać nawet kilka kilowatogodzin. Zakładając pracę takiego regulatora przez kilka lat, jest to nie do przyjęcia. Dlatego też zastosowano układ przejścia przez zero w dość nietypowym rozwiązaniu. Za mostkiem prostowniczym zastosowano diodę prostowniczą w roli separatora. Tranzystor T1 pracuje w roli klucza – przez większą część okresu jest zatkany, otwiera się tylko w momencie przejścia napięcia sieci przez zero.
Pozostałe elementy za diodą D1 tworzą typową aplikację stabilizatora napięcia 3,3 V. Na uwagę zasługuje tylko kondensator C3, który powinien mieć pojemność co najmniej niż 470 μF.
Pracę regulatora nadzoruje mikrokontroler ATmega8. Jego zadaniem jest odbieranie danych z modułu Wi-Fi, wykrywanie momentu przejścia sieci zasilającej przez zero i odpowiednie sterowanie triakami. Jest to jego podstawowa aplikacja, która raczej nie potrzebuje omawiania. Komunikacja z modułem Wi-Fi jest oparta o transmisję UART z prędkością 115,2 kb/s.
Do wykrywania przejścia fazy przez zero użyto przerwania zewnętrznego INT0. W jego obsłudze jest zerowany licznik Timer2, który to z kolei odpowiada za odmierzanie odcinków 50 μs. Pozwala to na zmianę czasu włączenia triaka w 200 krokach, co odpowiada regulacji od 0% do 100% mocy wyjściowej.
Oprogramowanie
Program mikrokontrolera napisano w całości w języku C. Jego działanie sprowadza się do wykrycia przejścia przez zero fazy sieci zasilającej i wysterowaniu triaka w odpowiedniej chwili – zależnej od żądanej jasności świecenia żarówki. Mikrokontroler wykonuje te czynności obsługując przerwanie.
W pętli głównej mikrokontroler przez cały czas sprawdza czy odebrano dane z aplikacji sterującej za pomocą UART. Jeśli tak, to zapisuje je do bufora odbiorczego i poddaje analizie. Ponieważ dane przesyłane są w postaci znaków ASCII (komenda) i dane przedzielone separatorem, więc zastosowano mechanizm tokenów i parsowania danych. Oparty go o tzw. wywołania callback. Może brzmi to groźnie, ale to tylko pozory. Po szczegóły odsyłam do książki „Mikrokontrolery AVR, Język C, podstawy programowania” autorstwa Mirosława Kardasia. Jest tam bardzo przystępnie i dokładnie wyjaśniony cały mechanizm z przykładami.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
