AC PWM dimmer für Arduino


Warnung: dieses Projekt verwendet tödliche Spannungen, sowie einen großen Kondensator, um diese tödliche Spannungen zu speichern. Auch nachdem Sie die Schaltung vom Netz trennen, kann der Kondensator noch einen Ruck zu erinnern Ihnen!!

Vor 3 Jahren, veröffentlichte ich eine Simpel TRIAC AC dimmer für den Arduino. Das erwies sich als ein sehr populärer Entwurf. Doch trotz der Einfachheit der Schaltung war die Software benötigt ein bisschen kompliziert, als es benötigt, um den Nulldurchgang des Signals AC den Überblick behalten, dann behalten Sie den Überblick der Zeit und der TRIAC schließlich öffnen. So waren um zu vermeiden, lassen die Arduino die meiste Zeit nur darauf warten, einen Interrupt und einen Timer notwendig.

So verwenden kann nicht warum wir nur PWM, wie mit LEDs? Nun, ich erklärte, dass in diesem instructable, aber es gibt Möglichkeiten, das zu tun. Jemanden sucht, würde zweifellos am Ende beim Entwerfen von Tonne Giesberts/Elektor-Zeitschrift , die PWM von einer Wechselstromquelle tun können. Dieses Design ist auch auf Instructables.

Das wird funktionieren, aber trotz meiner Bewunderung für Giesberts und Elektor ist etwas grundlegend falsch mit dieser Schaltung. Ich denke, dass es notwendig ist, dass ich erklären, was falsch ist, bevor ich Verbesserungen vorschlagen. Wenn Sie nicht die technischen Details interessiert sind, einfach mit dem nächsten Schritt überspringen.



Auf den ersten Blick Giesberts Schaltung scheint wie eine komplizierte Schaltung, aber wir bringen es zurück zu 2 oder 3 Komponenten: eine Lampe und einen Schalter, aber da in der Tat die Umschaltung in DC statt AC erfolgt, wird es eine Lampe, ein Brückengleichrichter und einen Schalter. Dieser Schalter, der in der Tat der MOSFET und die Komponenten um ihn herum ist wird durch die Arduino (oder PIC oder was auch immer) gesteuert. So wechseln, dass ein- und Ausschalten in einem bestimmten Tastverhältnis schaltet die Lampe ein- und ausschalten und wenn fertig schnell genug die Lampe nicht mehr als Flimmern gesehen werden, aber wie abgeblendet wird, ähnlich wie wir tun mit LEDs und PWM.

So weit so gut. Die Theorie hinter der Schaltung ist solide. Der MOSFET benötigt jedoch eine Spannung auf sein Tor eingeschaltet werden und wie wir das aus einem Arduino aus offensichtlichen Gründen nicht bekommen können (es ist nur 5 Volt, das ist nicht genug und Sie wollen nicht Ihre Arduino an das Stromnetz angeschlossen werden), Giesberts verwendet einen Optokoppler. Optokoppler braucht noch eine Gleichspannung, Giesberts nutzt die DC Wechselspannung gleichgerichtet dafür.



Und das ist, wo die Probleme beginnen, weil er das Tor aus der MOSFET mit einer Spannung Fütterung ist, die durch die gleichen MOSFET kurzgeschlossen ist. Das heißt, wenn der MOSFET die DC-Spannung, die aus der Gleichrichter vollständig geöffnet ist ist völlig kurzgeschlossen. Daher werden keine Spannung mehr, auf das Tor zu setzen und den MOSFET sperrt wieder. Dieser Effekt könnte durch eine niedrige Dutycycle (= Lampe auf eine geringe Intensität), wegen der Anwesenheit von C1, das behält seine Ladung für eine Weile und erhalten neue Ladung dank der niedrigen Dutycycle, nicht so freimütig aber bei 25-80 % Dutycycle die Spannung an C1 nur kann nicht aufrechterhalten werden mehr und die Lampe kann beginnen zu flackern. Noch schlimmer ist, dass in Momenten, die sinkt die Spannung auf das Tor, eine Zeitlang MOSFET wird noch durchführen, aber nicht voll Saturized: Es wird langsam gehen aus seiner 0,04 Ohm Nennwiderstand zu unendlichen Widerstand und desto langsamer das geht, desto höher die Leistung, die im MOSFET abgeführt werden muss. Das bedeutet eine Menge Wärme. MOSFETS sind gute Schalter aber schlechte Widerstände. Sie gewechselt werden müssen und aus schnell. Derzeit die Schaltung stützt sich stark auf D1, die Spannung auf das Gate von T1 in vertretbaren Grenzen zu halten, während die Spannung zwischen 0 Volt und volle Spitze an Spitze der gleichgerichteten schwingt Spannung ist 230 x 1.4 = 330V die durchschnittliche gleichgerichtete Spannung ist 230 x 0.9 = 207V

Wenn wir über die glättende Wirkung des Kondensators für eine Weile vergessen und nehme die Optokoppler völlig geöffnet werden die durchschnittliche Spannung auf der Kondensator wäre 22/88 * 207 = 52 Volt und im peak 22/88 * 330 = 83 Volt. Dass es nicht ist wegen D1 und die Tatsache, dass der MOSFET wird die Spannung kurz.

Wenn die Optokoppler nicht in Sättigung und die Impedanz daher unendlich ist, würde der Kondensator C1 bis volle gleichgerichtete Spannung, wenn nicht für D1 aufladen. Im Durchschnitt 3mA fließt durch R3, R4 und R5 (207-10) / 66k entspricht eine Leistungsaufnahme von 0,6 Watt in den Widerständen R3, R4, R5

Verbesserungen



Mit der Schaltung Giesberts genannten Probleme können behoben werden, indem man die Lampe woanders: von der AC-Linie zu entfernen und legen Sie es in den Abfluss des MOSFET. Die Lampe ist es wirklich egal, ob es gleich- oder Wechselspannung versorgt wird. Sie könnten weitere Verbesserungen zu machen, denn jetzt gibt es keine Notwendigkeit, für gerecht zu werden ein pendeln zwischen 0 und 330 Volt Spannung

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