Հզոր թվային AC կարգավորիչ ՝ օգտագործելով STM32: 15 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Հեսամ Մոշիրիի կողմից, [email protected]

AC բեռները ապրում են մեզ հետ: Որովհետև դրանք ամենուր են մեր շուրջը, և գոնե կենցաղային տեխնիկան մատակարարվում է հիմնական ցանցով: Արդյունաբերական սարքավորումների շատ տեսակներ նույնպես սնվում են միաֆազ 220V-AC- ով: Հետևաբար, մենք հաճախ հանդիպում ենք իրավիճակների, երբ մենք պետք է լիակատար վերահսկողություն ունենանք (մթնում) AC բեռի նկատմամբ, օրինակ ՝ լամպ, AC շարժիչ, փոշեկուլ, փորվածք և այլն … Մենք պետք է իմանանք, որ AC բեռի կառավարումը նույնքան պարզ, որքան DC բեռը: Մենք պետք է օգտագործենք այլ էլեկտրոնային միացում և ռազմավարություն: Ավելին, եթե AC կարգավորիչը թվայնացված է, այն համարվում է ժամանակի համար կարևոր ծրագիր, և միկրոկառավարիչի ծածկագիրը պետք է գրված լինի ուշադիր և արդյունավետ: Այս հոդվածում ես ներկայացրեցի մեկուսացված 4000 Վտ թվային AC կարգավորիչ, որը բաղկացած է երկու մասից ՝ մայր տախտակից և վահանակից: Վահանակի տախտակն ապահովում է երկու կոճակ և յոթ հատվածային էկրան, որը թույլ է տալիս օգտվողին սահուն կարգավորել ելքային լարումը:

Քայլ 1. Նկար 1, AC Dimmer- ի մայր տախտակի սխեմատիկ դիագրամ

IC1, D1 և R2 օգտագործվում են զրոյական անցման կետերը հայտնաբերելու համար: ACրոյական հատման կետերը բավականին կարևոր են AC dimmer- ի համար: IC1 [1] օպտիկական միացնող սարք է, որն ապահովում է գալվանական մեկուսացում: R1- ը քաշման ռեզիստոր է, որը նվազեցնում է աղմուկը և թույլ է տալիս ֆիքսել բոլոր փոփոխությունները (և՛ բարձրացող, և՛ ընկնող եզրեր):

IC3- ը STA- ից 25A գնահատված Triac է [2]: Այս բարձր ընթացիկ վարկանիշը թույլ է տալիս մեզ հեշտությամբ հասնել 4000W մթնեցնող հզորության, այնուամենայնիվ, Triac- ի ջերմաստիճանը պետք է ցածր և մոտ լինի սենյակի ջերմաստիճանին: Եթե մտադիր եք վերահսկել բարձր հզորության բեռները, մի մոռացեք մի մեծ ջեռուցիչ տեղադրել կամ օգտագործել օդափոխիչ ՝ բաղադրիչը սառեցնելու համար: Ըստ տվյալների տվյալների ՝ այս Triac- ը կարող է օգտագործվել տարբեր ծրագրերում., շարժիչի արագության կարգավորիչներ և համանման »:

C3 և R6, R4 և C4 սնուբեր են: Պարզ ասած, Snubber- ի սխեմաներն օգտագործվում են աղմուկը նվազեցնելու համար, սակայն ավելի շատ կարդալու համար խնդրում ենք հաշվի առնել AN437 հավելվածի նշումը ST [3] -ից: IC3- ը սնոտի չպարունակող Triac է, այնուամենայնիվ, ես որոշեցի օգտագործել նաև արտաքին snubber սխեմաները:

IC2- ը օպտոիզոլատոր Triac [4] է, որն օգտագործվում է IC3- ը վերահսկելու համար: Այն նաև դարձնում է պատշաճ գալվանական մեկուսացում: R5- ը սահմանափակում է IC2- ի դիոդային հոսանքը:

IC4- ը հայտնի AMS1117 3.3V լարման կարգավորիչն է [5], որն ապահովում է թվային մասի սխեմաների հզորությունը: C1- ը նվազեցնում է մուտքային աղմուկը, իսկ C2- ը ՝ ելքային աղմուկը: P1- ը 2 կապող արական XH միակցիչ է, որն օգտագործվում է արտաքին էներգիան սարքին միացնելու համար: Inputանկացած մուտքային լարումը 5 Վ -ից մինչեւ 9 Վ բավական է:

IC5- ը STM32F030F4 միկրոկոնտրոլերն է և շրջանի սիրտը [6]: Այն տալիս է բեռի վերահսկման բոլոր հրահանգները: P2- ը 2*2 արական վերնագիր է, որն ապահովում է միկրոկոնտրոլերը SWD- ի միջոցով ծրագրավորելու միջերես:

R7- ը և R8- ը սեղմման կոճակների համար ձգվող դիմադրիչներ են: Հետևաբար, MCU- ի մուտքի կոճակները ծրագրավորված են որպես ակտիվ-ցածր: C8, C9 և C10 օգտագործվում են աղմուկը նվազեցնելու համար ՝ համաձայն MCU- ի տվյալների թերթիկի: L1, C5, C6 և C7- ը նվազեցնում են մատակարարման աղմուկը, կառուցում են նաև առաջին կարգի LC զտիչ (Pi) `մուտքային աղմուկի համար ավելի ուժեղ զտում ապահովելու համար:

IDC1- ը 2*7 (14 կապում) արական IDC միակցիչ է, որն օգտագործվում է մայրուղու և վահանակի տախտակի միջև պատշաճ կապ հաստատելու համար 14 ուղղությամբ հարթ մալուխի միջոցով:

PCB դասավորություն [մայր տախտակ]

Նկար -2-ը ցույց է տալիս մայր տախտակի PCB- ի դասավորությունը: Այն երկշերտ PCB դիզայն է: Էլեկտրաէներգիայի բաղադրիչներն անցք են, իսկ թվային բաղադրիչները ՝ SMD:

Քայլ 2. Նկար 2, AC Dimmer- ի մայր տախտակի PCB դասավորություն

Ինչպես պարզ է պատկերում, տախտակը բաժանված է երկու մասի և օպտիկական մեկուսացված ՝ օգտագործելով IC1 և IC2: Ես նաև մեկուսացման բաց արեցի PCB- ի վրա ՝ IC2- ի և IC3- ի ներքո: Բարձր հոսանքի կրող ուղիները ամրացվել են ինչպես վերին, այնպես էլ ներքևի շերտերի միջոցով և կապվել Vias- ի միջոցով: IC3- ը տեղադրվել է տախտակի եզրին, ուստի ավելի հեշտ է տեղադրել ջեռուցիչ: Դուք չպետք է դժվարություններ ունենաք բաղադրիչների եռակցման հետ, բացառությամբ IC5- ի: Քորոցները բարակ են և իրար մոտ: Դուք պետք է զգույշ լինեք, որպեսզի կապերի միջև կամուրջներ չպատրաստվեն:

TLP512 [7], MOC3021 [8], BTA26 [9], AMS1117 [10] և STM32F030F4 [11] արդյունաբերական անվանական SamacSys բաղադրիչների գրադարանների օգտագործումը զգալիորեն կրճատեց իմ նախագծման ժամանակը և կանխեց հնարավոր սխալները: Չեմ կարող պատկերացնել, թե որքան ժամանակ էի վատնում, եթե մտադիր էի զրոյից նախագծել այս սխեմատիկ խորհրդանիշներն ու PCB- ի հետքերը: Samacsys բաղադրիչի գրադարաններից օգտվելու համար կարող եք կամ օգտագործել ձեր նախընտրած CAD ծրագրակազմի հավելումը [12], կամ գրադարանները ներբեռնել բաղադրիչ-որոնման համակարգից: SamacSys- ի բոլոր ծառայությունները/բաղադրիչ գրադարաններն անվճար են: Ես օգտագործեցի Altium Designer- ը, ուստի նախընտրեցի օգտագործել SamacSys Altium plugin- ը (Նկար 3):

Քայլ 3. Նկար 3, Ընտրված բաղադրիչ գրադարաններ SamacSys Altium plugin- ից

Նկար 4 -ը ցույց է տալիս 3D տեսարաններ տախտակի վերևից և ներքևից: Նկար 5 -ը ցույց է տալիս հավաքված մայր տախտակի PCB- ն վերևից, իսկ նկար 6 -ը ՝ ներքևի տեսքից: Բաղադրիչների մեծ մասը կպցված է վերին շերտի վրա: SMD- ի չորս բաղադրիչներ զոդվում են ստորին շերտի վրա: Նկար 6-ում, PCB- ի մեկուսացման բացը պարզ է:

Քայլ 4. Նկար 4, 3D տեսարաններ PCB- ի տախտակից

Քայլ 5. Նկար 5/6, Հավաքված մայր տախտակի PCB (վերևի դիտում/ներքևի տեսք)

Շրջանների վերլուծություն [վահանակ] Նկար 7 -ը ցույց է տալիս վահանակի սխեմատիկ դիագրամը: SEG1- ը երկնիշ բազմապատիկ ընդհանուր կաթոդ յոթ հատված է:

Քայլ 6. Նկար 7, AC Dimmer- ի վահանակի սխեմատիկ դիագրամ

R1- ից R7 ռեզիստորները սահմանափակում են հոսանքը յոթ հատվածի LED- ների վրա: IDC1- ը 7*2 (14 կապում) արական IDC միակցիչ է, ուստի 14 ճանապարհով հարթ մետաղալարն ապահովում է կապը մայր տախտակին: SW1 և SW2 շոշափելի սեղմման կոճակներ են: P1- ը և P2- ը 2-կապանի XH արական միակցիչներ են: Ես դրանք տրամադրել եմ այն օգտվողների համար, ովքեր մտադիր են օգտագործել արտաքին վահանակի սեղմման կոճակները ՝ ինքնաթիռի շոշափելի կոճակների փոխարեն:

Q1- ը և Q2- ը N-Channel MOSFET- ներ են [13], որոնք օգտագործվում են յոթ հատվածի յուրաքանչյուր մասի միացնելու/անջատելու համար: R8- ը և R9- ը ձգվող դիմադրիչներ են `MOSFET- երի դարպասները ցածր պահելու համար` կանխելու MOSFET- ների անցանկալի գործարկումը:

PCB դասավորություն [վահանակ]

Նկար 8 -ը ցույց է տալիս վահանակի PCB- ի դասավորությունը: Այն երկշերտ PCB տախտակ է, և բոլոր բաղադրիչները, բացառությամբ IDC միակցիչի և շոշափելի կոճակների, SMD են:

Քայլ 7: Նկար 8, AC Dimmer- ի վահանակի PCB դասավորություն

Բացառությամբ յոթ հատվածի և սեղմման կոճակների (եթե չեք օգտագործում արտաքին կոճակներ), մյուս բաղադրիչները զոդվում են ստորին շերտի վրա: IDC միակցիչը նույնպես զոդված է ստորին շերտի վրա:

Նույնը, ինչ մայր տախտակը, ես օգտագործեցի SamacSys արդյունաբերական բաղադրիչների գրադարանները (սխեմատիկ խորհրդանիշ, PCB հետք, 3D մոդել) 2N7002- ի համար [14]: Նկար 9 -ը ցույց է տալիս Altium plugin- ը և սխեմատիկ փաստաթղթում տեղադրվելիք ընտրված բաղադրիչը:

Քայլ 8. Նկար 9, Ընտրված բաղադրիչ (2N7002) SamacSys Altium plugin- ից

Նկար 10 -ը ցույց է տալիս վահանակի տախտակի վերևից և ներքևից եռաչափ պատկերներ: Նկար 11 -ը ցույց է տալիս հավաքված վահանակի վերին տեսքը, իսկ նկար 12 -ը `ներքևի տեսքը հավաքված վահանակից:

Քայլ 9. Նկար 10, 3D տեսարաններ ՝ վահանակի վերևից և ներքևից

Քայլ 10. Նկար 11/12, վերևի կամ ներքևի տեսք հավաքված վահանակից

Արդյունքներ 13 -ը ցույց է տալիս AC Dimmer- ի միացման սխեման: Եթե դուք մտադիր էիք տատանումների միջոցով ստուգել ելքային ալիքի ձևը, ապա չպետք է միացնեք ձեր տատանումների զոնդի ստորգետնյա կապուղին ավելի թույլ լուսարձակի կամ ոչ մի տեղ ցանցում:

Ուշադրություն. Երբեք միացրեք ձեր տատանումների զոնդը անմիջապես ցանցին: Beոնդի գրունտային կապարը կարող է փակ հանգույց կառուցել ցանցի տերմինալի հետ: Դա պայթեցնելու է ամեն ինչ ճանապարհին, ներառյալ ձեր միացումը, զոնդը, տատանումները կամ նույնիսկ ինքներդ:

Քայլ 11. Նկար 13, AC Dimmer- ի միացման դիագրամ

Այս խնդիրը հաղթահարելու համար դուք ունեք 3 տարբերակ. Դիֆերենցիալ զոնդի օգտագործմամբ, լողացող տատանումների միջոցով (տատանումների մեծ մասը վերաբերում են գետնին), օգտագործելով 220V-220V մեկուսիչ տրանսֆորմատոր կամ պարզապես օգտագործել էժան իջնող տրանսֆորմատոր, օրինակ ՝ 220V-6V կամ 220V-12V … և այլն: Տեսանյութում և նկար -11-ում ես օգտագործել եմ վերջին մեթոդը (իջնող տրանսֆորմատոր) `ելքը ստուգելու համար:

Նկար 14 -ը ցույց է տալիս AC լույսի dimmer- ի ամբողջական միավորը: Ես միացրել եմ երկու տախտակ ՝ 14 ուղղությամբ հարթ մետաղալարով:

Քայլ 12: Նկար 14, Ամբողջական թվային փոփոխիչ AC սարք

Նկար 15-ը ցույց է տալիս զրոյական անցման կետերը և Triac- ի միացման/անջատման ժամանակը: Ինչպես պարզ է, զարկերակի թե՛ բարձրացող/ընկնող եզրը համարվում էր, որ չի բախվում որևէ թարթման և անկայունության:

Քայլ 13: Նկար 15, eroրոյական հատման կետեր (Մանուշակագույն ալիքի ձև)

Քայլ 14: Նյութերի հաշիվ

Ավելի լավ է օգտագործել 630V անվանական կոնդենսատորներ C3- ի և C4- ի համար:

Քայլ 15. հղումներ

Հոդված ՝

[1] ՝ TLP521 տվյալների թերթ ՝

[2] ՝ BTA26 տվյալների թերթ ՝

[3] ՝ AN437, ST Դիմումի նշում.

[4]: MOC3021 Տվյալների թերթ ՝

[5] ՝ AMS1117-3.3 Տվյալների թերթ ՝

[6] ՝ STM32F030F4 Տվյալների թերթ ՝

[7] ՝ TLP521- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք.

[8] ՝ MOC3021- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք.

[9]. BTA26-600- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք.

[10]. AMS1117-3.3- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք.

[11] ՝ STM32F030F4- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք ՝

[12] ՝ Էլեկտրոնային CAD հավելվածներ ՝

[13]: 2N7002 Տվյալների թերթ ՝

[14] ՝ 2N7002- ի սխեմատիկ խորհրդանիշ և PCB հետք.