Hogyan lehet biztonságosan kezelni egy 220 voltos terhelést az Arduino használatával?

Az intelligens otthon rendszer számára a fő feladat a háztartási készülékek vezérlése egy vezérlő eszközről, legyen az Arduino típusú mikrovezérlő, Raspberry PI típusú mikroszámítógép vagy bármilyen más. De ha ez közvetlenül nem történik, akkor nem sikerül kitalálni, hogyan lehet kezelni a 220 V-os terhelést az Arduino-val.

A váltóáramú áramkörök vezérléséhez a mikrovezérlő két okból nem elég:

1. A kijáratnál mikrokontroller állandó feszültségjelet generál.

2. A mikrokontroller csapján keresztüli áram általában 20-40 mA-ra korlátozódik.

Kétféle módon válthatunk relét vagy triacot használva. A triac helyettesíthető két párhuzamosan bekapcsolt tirisztorral (ez a triac belső szerkezete). Vessen egy pillantást erre.

220 terhelésvezérlés az triac és mikrokontroller segítségével

A triac belső szerkezetét az alábbi ábra mutatja.

A tirisztor a következőképpen működik: amikor egy előremenetileg előfeszített feszültséget adnak a tirisztorra (plusz az anódra és mínusz a katódra), akkor egyetlen áram sem halad át rajta, amíg egy vezérlőimpulzust nem ad a vezérlőelektródra.

Egy ok miatt írtam egy impulzust. A tranzisztorral ellentétben a tirisztor FÉL-SZABÁLYOZOTT félvezető kapcsoló. Ez azt jelenti, hogy amikor a vezérlőjelet eltávolítják, a tirisztoron áthaladó áram tovább folytatódik, azaz nyitva marad. A bezáráshoz meg kell szakítani az áramot az áramkörben, vagy meg kell változtatnia az alkalmazott feszültség polaritását.

Ez azt jelenti, hogy ha pozitív impulzust tart a vezérlőelektródon, akkor tirisztorra van szükség az AC áramkörben, hogy csak a pozitív félhullámot tudjon átadni. A triac mindkét irányban képes átadni az áramot, de azért Két tirisztorból áll, amelyek egymáshoz vannak csatlakoztatva.

Az egyes belső tirisztorok polaritásánál alkalmazott impulzusoknak meg kell egyezniük a megfelelő félhullám polaritásával, csak akkor, ha ez a feltétel teljesül, váltakozó áram áramlik át a triacon. A gyakorlatban egy ilyen rendszert közösen alkalmaznak triac teljesítményvezérlő.

Mint már említettem, a mikrokontroller csak egy polaritású jelet generál annak érdekében, hogy a jelet össze tudja hangolni egy optosimisztorra épített meghajtó használatával.

Így a jel bekapcsolja az optocsatoló belső LED-jét, kinyitja a triacot, amely a vezérlőjelet továbbítja a T1 power triachoz. Optikai meghajtóként MOC3063 és hasonlók használhatók, például az alábbi képen az MOC3041 látható.

Nulla keresztező áramkör - nulla fázisú keresztező detektor áramkör. Szükség van különféle triacszabályzók bevezetésére mikrokontrolleren.

Ha az áramkör optikai meghajtó nélkül is működik, akkor a koordináció egy dióda-hídon keresztül zajlik, de abban, az előző változattal ellentétben, nincs galvanikus leválasztás. Ez azt jelenti, hogy az első feszültség-túlfeszültségnél a híd áttörhet és a mikro-vezérlő kimenetén magas feszültség lehet, ami rossz.

Nagy teljesítményű, különösen induktív jellegű, például motorok és elektromágnesek be- és kikapcsolásakor feszültség-túlfeszültségek lépnek fel, ezért az összes félvezető készülékkel párhuzamosan be kell telepíteni a szubber RC-áramkört.

Relé és Arduino

A relék vezérléséhez AA Rduino-nak egy további tranzisztort kell használnia az áram erősítéséhez.

Felhívjuk figyelmét, hogy fordított vezetőképességű (NPN-szerkezetű) bipoláris tranzisztort használnak, ez lehet otthoni KT315 (mindenki számára ismert és jól ismert). A diódára az indukcióban az önindukció EMF-es hullámainak elnyomására van szükség, erre azért van szükség, hogy a tranzisztor ne essen meg nagy magas feszültség miatt.Miért történik ez, megmagyarázza a kapcsolás törvényét: "Az induktivitásban lévő áram nem változhat azonnal."

És amikor a tranzisztor zárva van (a vezérlő impulzus eltávolítása), a relétekercsben felhalmozódott mágneses mező energiájának valahova kell mennie, ezért telepítik a fordított diódát. Még egyszer megjegyzem, hogy a dióda a BACK irányba van kötve, azaz katód pozitív, anód negatív.

Ön is összeállíthat egy ilyen sémát, amely sokkal olcsóbb, és használhatja reléállandó feszültségre méretezve.

Vagy vásároljon kész modult vagy egy teljes pajzsot relével Arduino:

A képen egy házi készítésű pajzs látható, mellesleg a KT315G-t használta az áram erősítésére, az alábbiakban ugyanaz a gyári gyártású pajzs látható:

Ezek 4 csatornás pajzsok, azaz akár 220 220 V-os sort is tartalmazhat. Az pajzsok és relék részleteivel kapcsolatban már egy cikket közzétettünk a webhelyen - Hasznos pajzsok az Arduino számára

A terhelés kapcsolási rajza 220 V feszültségnél az Arduino-n keresztül relén keresztül:

következtetés

A biztonságos váltakozó áramterhelés-menedzsment elsősorban és legfontosabb jelentése mikrovezérlő biztonság a fentiekben ismertetett információk minden mikrovezérlőre érvényesek, nem csak a táblára Arduino.

A fő feladat a szükséges feszültség és áram biztosítása a triac vagy relé vezérléséhez, valamint a vezérlőáramkörök és a váltakozó áramú áramkör galvanikus leválasztásához.

A mikrovezérlő biztonsága mellett ezáltal biztosíthatja magát, hogy karbantartás közben ne kapjon áramütést. Nagyfeszültséggel végzett munka során be kell tartania az összes biztonsági előírást, be kell tartania a PUE és a PTEEP előírásait.

Ezek a rendszerek használhatók és erős indítók és kontaktorok vezérléséhez. A triák és relék ebben az esetben közbenső erősítőként és jelkoordinátorként működnek. Erőteljes kapcsolókészülékeken a nagy tekercsvezérlő áramok közvetlenül a mágneskapcsoló vagy az önindító teljesítményétől is függenek.