誰もが、arduinoドライバーが電球を点滅させることに誇りを持っていることを知っています。LEDを点滅させるのは面白くないので、明るさの制御を含め、220ボルトの白熱灯の制御について説明します。 ただし、材料は他の種類の荷重にも適用されます。 このトピックはかなりbeatられていますが、考慮すべき機能に関する情報はフォーラムの記事やトピックに散らばっています。 私はそれをまとめて、スキーム間の違いを説明し、必要なコンポーネントの選択を正当化しようとしました。
管理対象負荷の選択
ランプにはさまざまな種類があります。 すべてが調光可能というわけではありません。 また、ランプの種類に応じて、異なる制御方法が必要です。 ランプの種類に関する良い記事があります。 ACで動作するランプのみを検討します。 このようなランプの場合、輝度を制御する主な方法は3つあります（立ち上がりエッジでの調光、立ち下がりエッジでの調光、および洞調光）。
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それらは、交流周期のどの部分がランプを通過するかが異なります。 これらのメソッドの適用性はここで見つけることができます 。 この記事は、最も簡単で最も一般的な方法であるため、立ち上がりエッジの調光のみに焦点を当てます。 強磁性（非電子）トランスを介して接続された白熱灯（ハロゲン灯を含む）の明るさを制御するのに適しています。 同じ回路を使用して、発熱体およびある程度の電気モーターの電力を制御したり、他の電化製品をオン/オフしたりすることができます（電力制御なし）。
要素ベースの選択
インターネット上の負荷制御スキームには、さまざまなオプションがあります。 以下のパラメーターが異なります。最初の2つのポイントは、元素ベースによって決まります。 非常に多くの場合、長年の経験によってテストされた要素として、リレーが負荷の制御に使用されます。 ただし、ランプの明るさを制御する場合は、1秒間に100回ランプのオンとオフを切り替える必要があります。 リレーはそのような負荷向けに設計されていないため、頻繁に切り替えられる場合でも、すぐに故障します。 スキームがMOSFETを使用する場合、いつでも開閉できます。 これとRL、RC、およびサインダイマーを構築できます。 ただし、電流は一方向にのみ流れるため、チャネルごとに2つのトランジスタが必要です。 さらに、高電圧MOSFETは比較的高価です。 最も簡単で安価な方法は、トライアックを使用することです。 両方向に電流を流し、電流が流れなくなると閉じます。 DiHaltの記事で、その仕組みについて読むことができます。 次に、これを知っているという事実に頼ります。位相変調
ランプの輝度を制御するには、トライアックを流れる電流がある値に達したときに、トライアックゲートに電流パルスを印加する必要があります。 マイクロコントローラーのない回路では、カスタム分圧器とダイニスターがこれに使用されます。 トライアックの電圧がディニスターが開くしきい値を超えると、電流がトライアックのシャッターに流れて開きます。制御がマイクロコントローラーから実行される場合、2つのオプションが可能です。
- それが必要な瞬間に衝動を与えることは等しい。 これを行うには、ゼロからマイクロコントローラへの電圧遷移のために検出器からの信号を開始する必要があります
- トライアックゲートをコンパレータに接続し、分圧器およびマイクロコントローラのアナログ出力からの信号
トライアックを制御する2番目の方法は、ソフトウェアの観点からは非常に簡単ですが、ガルバニック絶縁がないため、使用しません。
ガルバニック絶縁
トライアックを制御する最も簡単な方法は、マイクロコントローラーの脚をシャッターに接続することです。 低電流で制御される特別なシリーズのBTA-600SWトライアックもありますが、その場合、コントローラーと低電圧部品全体は、家庭内ネットワークを歩く干渉から保護されません。 それらのいくつかは、マイクロコントローラを焼くのに十分強力であるかもしれません、他は誤動作を引き起こすでしょう。 さらに、マイクロコントローラーとコンピューターまたは他のマイクロコントローラーとの接続にはすぐに問題があります。マイクロコントローラーの足から直接トライアックを制御するには、ゼロ電位が家庭用ネットワークのゼロ電位と一致する必要があるため、通信ラインを分離するか、差動ラインを使用する必要があります。 ネットワーク内の別のポイントで接続されたコンピューターまたはその他のマイクロコントローラーは、ほぼ確実にゼロ電位になります。 結果は悲惨なものになります。ガルバニック絶縁を保証する簡単な方法：MOC30XXトライアックドライバーを使用します。 これらのチップは異なります：
- 定格電圧。 110ボルトのネットワークの場合、220
- ゼロ検出器の存在
- ドライバーを開く電流
複数の負荷を同時に制御する場合、開くのに必要な電流は重要です。 MOC3051の場合は15 mA、MOC3052の場合は10 mAです。 この場合、stmマイクロコントローラーは、最大80〜120 mA、最大200 mAを通過できます。 正確な番号は、対応するデータシートに記載されている必要があります。
耐干渉性/誘導負荷スイッチング機能
電源ネットワークに干渉があり、トライアックが自発的に開いたり損傷したりする可能性があります。 干渉の原因は次のとおりです。- トライアック制御負荷（モーター巻線）
- トライアックの隣に配置され、それを保護するように設計されたフィルター（スナバ）
- 外部干渉（雷放電）
Vは、トライアックが動作できる最大電圧です。 最大ピーク電圧はそれほど大きくありません。
I-トライアックが通過できる最大電流。 通常、最大ピーク電流ははるかに大きくなります。
dV / dt-閉じたトライアックの電圧変化の最大レート。 この値を超えると、自然に開きます。
dI / dt-トライアックが開いたときの電流変化の最大速度。 この値を超えると、完全に開く時間がないために燃えます。
（dV / dt）c-トライアックのトリップ時の電圧変化の最大レート。 大幅に少ないdV / dt。 超えた場合、トライアックは電流を流し続けます。
（dI / dt）c-トライアックが閉じる瞬間の電流の最大変化率。 大幅に少ないdI / dt。 超えた場合、トライアックは電流を流し続けます。
これらの制限の性質と、これらの値を超えないようにするフィルターの作成方法の詳細については、 アプリケーションノートAN-3008で説明しています 。 それに追加できるのは、3Qトライアックがあり、dV / dtおよびdI / dtの値は、第4象限で動作できないために通常のものよりも高いことです（通常は必要ありません）。
トライアックの選択
最大スイッチング電流
最大スイッチング電流は、トライアックが通過できる最大電流と、そこから除去できる熱量の2つのパラメーターによって制限されます。 最初のパラメーターを使用すると、すべてが単純になり、データシートで指定されます。 しかし、16アンペアの電流で注意深く見ると、約20ワットがBTA16-600BWに割り当てられています。 換気がなければ、そのような加熱パッドをスイッチボックスに入れることはできません。最小スイッチング電流
トライアックは、電流が流れる限り導電性を維持します。 最小必要電流は、ラッチング電流の名前の下のデータシートに指定されています。 したがって、制御信号がシャッターから消えるとすぐにオフになるため、あまりにも強力なトライアックは低電力の電球をオンにできません。 しかし、この信号はマイクロコントローラーによって独立して生成されるため、制御信号を半サイクルのほぼ最後まで保持して、最小負荷制限を取り除くことができます。 ただし、信号を削除する時間がない場合、トライアックは閉じず、ランプは消えません。 定数の選択が不十分な場合、最大輝度ではないランプが定期的に点滅します。分離
TO-220パッケージのトライアックは、分離することも分離しないこともできます。 最初は間違いを犯してBT137を購入しました。その結果、冷却ラジエーターが作動しましたが、これは私の場合は望ましくありません。 BTAのラベルが付いたトライアックは絶縁されており、BTBはnoとマークされています。過負荷保護
サーキットブレーカーに依存しないでください。 仕様を見てください。1.4倍の過負荷が発生した場合、マシンは1時間以内にシャットダウンする必要があります。 クイックオープニングは、5回オーバーロードした場合にのみ発生します（タイプCマシンの場合）。 これは、連続運転中よりも起動時に非常に多くのエネルギーを必要とするデバイスをオンにしたときにマシンがオフにならないようにするためです。 そのようなデバイスの例は冷蔵庫です。トライアックは、別のヒューズで保護するか、それを流れる電流を制御し、過負荷になるとオフにして冷却できるようにする必要があります。
短絡保護
白熱灯が燃え尽きると、非常に低い抵抗の火花放電が発生する場合があります。 その結果、回路が実際に短絡し、トライアックが焼損します。トライアックは次の2つの理由で燃え尽きます。
- 過剰なdI / dt。 トライアックには完全に開く時間がなく、電流は結晶全体を流れず、結晶を燃やす局所的な高温領域が形成されます。
- ジュール積分を超えるI ^ 2t。 結晶に蓄積して結晶を破壊する熱量を指定します。
ジュール積分の超過は、電流がトライアックを通過する時間を短縮するか、電流を制限することで制御できます。 トライアックは、ブレーカーを追加せずに電流がゼロを通過するまで閉じないため、電流の通過時間を半サイクル未満にすることは不可能です。 そのようなブレーカーとして、次を使用できます。
- 高速ヒューズ。 従来のヒューズは、トライアックがトリップする前に燃えるため機能しません。 しかし、そのようなヒューズは新しいトライアックよりも高価です。
- リードスイッチ/リレー。 短期的な大電流に耐えられるものを見つけることができれば。
この抵抗から、追加の利点を引き出すことができます。両端の電圧降下を測定することにより、トライアックを流れる電流を認識することができます。 取得した値を使用して、短絡または過負荷を判断し、トライアックをオフにすることができます。
おわりに
私は書かれたすべてに絶対に忠実であるふりをしません。 この記事は、インターネットで読んだ知識を合理化し、私が何を忘れたかを確認するために書かれました。 特に、実際にテストしていない過負荷保護のセクション。 私がどこか間違っているなら、私はエラーについて知りたいです。記事には単一のスキームはありません：トピックに精通している人はすでに心からそれらを知っています、そして初心者はMOC3052またはAN-3008のデータシートを調べる必要があり、おそらく同時に、彼は何か他のことを学び、考えずに完成したスキームを実装しません。