STM32 yordamida kuchli raqamli AC dimmer: 15 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:22

Hesam Moshiriy tomonidan, [email protected]

AC yuklari biz bilan yashaydi! Chunki ular atrofimizda hamma joyda va hech bo'lmaganda maishiy texnika elektr tarmog'i bilan ta'minlangan. Ko'p turdagi sanoat uskunalari, shuningdek, bir fazali 220V-AC bilan quvvatlanadi. Shunday qilib, biz tez -tez o'zgaruvchan tokni to'liq nazorat qilishimiz kerak bo'lgan holatlarga duch kelamiz, masalan, chiroq, o'zgaruvchan dvigatel, changyutgich, matkap va boshqalar. Biz AC yukini boshqarish emasligini bilishimiz kerak. shahar yuki kabi oddiy. Biz boshqa elektron sxema va strategiyadan foydalanishimiz kerak. Bundan tashqari, agar o'zgaruvchan tok regulyatori raqamli tarzda ishlab chiqilgan bo'lsa, u vaqt talab qiladigan dastur hisoblanadi va mikrokontroller kodi ehtiyotkorlik bilan va samarali yozilishi kerak. Ushbu maqolada men 4000 Vt ajratilgan raqamli AC dimmerini taqdim qildim, u ikki qismdan iborat: asosiy karta va panel. Panel paneli ikkita tugmachani va etti segmentli displeyni ta'minlaydi, bu foydalanuvchiga chiqish voltajini muammosiz sozlash imkonini beradi.

1 -qadam: 1 -rasm, AC Dimmer platasining sxematik diagrammasi

IC1, D1 va R2 nol nuqtalarini aniqlash uchun ishlatiladi. Nolinchi o'tish nuqtalari AC dimmer uchun juda muhimdir. IC1 [1] - galvanik izolyatsiyani ta'minlovchi optokupl. R1 - bu tortishish qarshiligi, shovqinni kamaytiradi va barcha o'zgarishlarni (ko'tarilgan va tushgan qirralarni) ushlab turishga imkon beradi.

IC3 - bu 25A darajali Triak, ST [2]. Bu yuqori oqim ko'rsatkichi bizga 4000 Vt kuchsizlantirish kuchiga osonlik bilan erishishga imkon beradi, lekin Triakning harorati past va xona haroratiga yaqin bo'lishi kerak. Agar siz yuqori quvvatli yuklarni boshqarishni xohlasangiz, katta sovutgichni o'rnatishni yoki komponentni sovutish uchun ventilyatordan foydalanishni unutmang. Ma'lumotlar varag'i ma'lumotlariga ko'ra, bu Triakni turli xil ilovalarda ishlatish mumkin: “Ilovalarga statik o'rni, isitishni tartibga solish, indüksiyon motorini ishga tushirish sxemalari va h.k. yoki yorug'lik dimmerlarida fazali nazorat qilish kabi ilovalarda ON/OFF funksiyasi kiradi., vosita tezligini nazorat qilish moslamalari va shunga o'xshashlar ".

C3 va R6, R4 va C4 snubberlardir. Oddiy qilib aytganda, shovqinni pasaytirish uchun Snubber sxemalari ishlatiladi, lekin ko'proq o'qish uchun ST [3] ning AN437 ilovasini ko'rib chiqing. IC3-snubbersiz Triak, ammo men tashqi snubber sxemalarini ishlatishga qaror qildim.

IC2 - optiozolator Triak [4], u IC3 ni boshqarish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, to'g'ri galvanik izolyatsiyani amalga oshiradi. R5 IC2 ning diodli oqimini cheklaydi.

IC4 - AMS1117 3.3V kuchlanish regulyatori [5], bu raqamli qismli davrlarning quvvatini ta'minlaydi. C1 kirish shovqinini kamaytiradi va C2 chiqish shovqinini kamaytiradi. P1 - bu 2 pinli erkak XH ulagichi, u tashqi quvvatni qurilmaga ulash uchun ishlatiladi. 5V dan 9V gacha bo'lgan har qanday kirish voltaji etarli.

IC5 - STM32F030F4 mikrokontroler va kontaktlarning yuragi [6]. U yukni nazorat qilish bo'yicha barcha ko'rsatmalarni beradi. P2 - bu mikrokontrollerni SWD orqali dasturlash uchun interfeysni ta'minlaydigan 2*2 o'lchamli erkak sarlavha.

R7 va R8 tugmachalari uchun tortishish qarshiligi. Shuning uchun MCU tugmachalari kirish tugmachalari faol-past sifatida dasturlashtirilgan. MCU ma'lumotlar jadvaliga muvofiq shovqinni kamaytirish uchun C8, C9 va C10 ishlatiladi. L1, C5, C6 va C7 ta'minot shovqinlarini kamaytiradi, shuningdek, kirish shovqinini kuchliroq filtrlashni ta'minlash uchun birinchi darajali LC filtrini (Pi) quradi.

IDC1-bu 2*7 (14 pinli) erkak IDC ulagichi bo'lib, u 14 tomonlama tekis kabel orqali anakart va panel taxtasi o'rtasida to'g'ri ulanishni o'rnatish uchun ishlatiladi.

PCB tartibi [anakart]

2-rasmda anakartning PCB sxemasi ko'rsatilgan. Bu ikki qatlamli PCB dizayni. Quvvat komponentlari teshikli va raqamli komponentlar SMD.

2 -qadam: 2 -rasm, AC Dimmer platasining PCB sxemasi

Rasmda aniq ko'rinib turibdiki, taxta ikki qismga bo'linadi va IC1 va IC2 yordamida optik izolyatsiya qilinadi. Men, shuningdek, IC2 va IC3 ostida tenglikni ajratib qo'ydim. Yuqori oqim o'tkazgichlari yuqori va pastki qatlamlar yordamida mustahkamlangan va Vias yordamida bog'langan. IC3 taxtaning chetiga joylashtirilgan, shuning uchun sovutgichni o'rnatish osonroq. IC5 -dan tashqari komponentlarni lehimlashda qiyinchiliklar bo'lmasligi kerak. Pimlar ingichka va bir -biriga yaqin. Pim o'rtasida lehim ko'prigi bo'lmasligi uchun ehtiyot bo'lishingiz kerak.

TLP512 [7], MOC3021 [8], BTA26 [9], AMS1117 [10] va STM32F030F4 [11] uchun sanoat baholangan SamacSys komponent kutubxonalaridan foydalanish dizayn vaqtimni sezilarli darajada qisqartirdi va mumkin bo'lgan xatolarning oldini oldi. Agar men bu sxematik belgilar va tenglikni izlarini noldan loyihalashni rejalashtirgan bo'lsam, qancha vaqtimni behuda sarflaganimni tasavvur qila olmayman. Samacsys komponentlar kutubxonasidan foydalanish uchun siz sevimli SAPR dasturlari uchun plaginni ishlatishingiz mumkin [12] yoki kutubxonalarni komponentli qidiruv tizimidan yuklab olishingiz mumkin. Barcha SamacSys xizmatlari/komponentlar kutubxonalari bepul. Men Altium Designer -dan foydalandim, shuning uchun SamacSys Altium plaginini ishlatishni afzal ko'rdim (3 -rasm).

3 -qadam: 3 -rasm, SamacSys Altium plaginidan tanlangan komponentlar kutubxonalari

4 -rasmda taxtaning yuqori va pastki qismidan 3D ko'rinishi ko'rsatilgan. 5 -rasmda yig'ilgan anakart PCB yuqori tomondan ko'rsatilgan va 6 -rasmda pastdan ko'rinadigan o'rnatilgan plataning tengligi ko'rsatilgan. Aksariyat komponentlar yuqori qatlamda lehimlangan. Pastki qatlamda to'rtta SMD komponenti lehimlangan. 6-rasmda, tenglikni ajratish bo'shlig'i aniq.

4 -qadam: 4 -rasm, PCB kartasidan 3D ko'rinish

5 -qadam: 5/6 -rasm, O'rnatilgan anakart PCB (yuqoridan ko'rish/pastdan ko'rish)

O'chirish tahlili [panel] 7 -rasmda panelning sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. SEG1-ikki raqamli, ko'p katlamli umumiy katodli etti segmentli segment.

6 -qadam: 7 -rasm, AC Dimmer panelining sxematik diagrammasi

R1 dan R7 rezistorlari tokni etti segmentli LEDlarga cheklaydi. IDC1-bu 7*2 (14 pinli) erkak IDC ulagichi, shuning uchun 14 tomonlama tekis sim anakartga ulanishni ta'minlaydi. SW1 va SW2 - sensorli tugmalar. P1 va P2-2 pinli XH erkak ulagichlari. Men ularni taktil tugmalar o'rniga tashqi panelli tugmachalardan foydalanmoqchi bo'lgan foydalanuvchilar uchun taqdim qildim.

Q1 va Q2-N-kanalli MOSFETlar [13], ular etti segmentning har bir qismini yoqish/o'chirish uchun ishlatiladi. R8 va R9-MOSFET-larning kiruvchi tormozlanishini oldini olish uchun MOSFET-larning eshik pimlarini past ushlab turish uchun pastga tushadigan rezistorlar.

PCB tartibi [panel]

8 -rasmda panel panelining PCB joylashuvi ko'rsatilgan. Bu ikki qatlamli tenglikni kartasi va IDC ulagichi va taktil tugmalaridan boshqa barcha komponentlar SMD.

7 -qadam: 8 -rasm, AC Dimmer panelining tenglikni sxemasi

Etti segmentli va tugmachalardan tashqari (agar siz tashqi tugmalardan foydalanmasangiz), boshqa komponentlar pastki qatlamda lehimlangan. IDC ulagichi pastki qatlamda ham lehimlangan.

Anakart bilan bir xilda, men 2N7002 uchun SamacSys sanoat komponentlar kutubxonalarini (sxematik belgi, tenglikni izi, 3D modeli) ishlatardim [14]. 9 -rasmda Altium plagini va sxematik hujjatga o'rnatiladigan tanlangan komponent ko'rsatilgan.

8 -qadam: SamacSys Altium plaginidan 9 -rasm, tanlangan komponent (2N7002)

10 -rasmda panel panelining yuqori va pastki qismidan 3D ko'rinishi ko'rsatilgan. 11 -rasmda yig'ilgan panel panelining yuqori ko'rinishi va 12 -rasmda yig'ilgan panelning pastki ko'rinishi ko'rsatilgan.

9 -qadam: 10 -rasm, Panelning yuqori va pastki qismidan 3D ko'rinishi

10 -qadam: 11/12 -rasm, yig'ilgan panel panelidan yuqoridan/pastdan ko'rinish

Natijalar 13 -rasmda AC Dimmerning ulanish sxemasi ko'rsatilgan. Agar siz chiqish to'lqin shaklini osiloskop yordamida tekshirmoqchi bo'lsangiz, siz osiloskop probining topraklama simini dimmer chiqishiga yoki tarmoqning hech qanday joyiga ulashingiz shart emas.

Diqqat: Osiloskop probini hech qachon to'g'ridan -to'g'ri tarmoqqa ulamang. Zondning topraklama simlari tarmoq terminali bilan yopiq halqa qurishi mumkin. Bu yo'ldagi hamma narsani, shu jumladan sizning sxemangizni, zondingizni, osiloskopingizni yoki hatto o'zingizni portlatib yuboradi

11 -qadam: 13 -rasm, AC dimmerining ulanish sxemasi

Ushbu muammoni hal qilish uchun sizda 3 variant bor. Differentsial zond yordamida, suzuvchi osiloskop yordamida (ko'pchilik osiloskoplar erga yo'naltirilgan), 220V-220V izolyatsiyali transformator yordamida yoki 220V-6V yoki 220V-12V kabi arzon pastga tushadigan transformatordan foydalaning. Videoda va 11-rasmda men chiqishni tekshirish uchun oxirgi usulni (pastga tushuvchi transformator) qo'lladim.

14 -rasmda to'liq AC dimmer birligi ko'rsatilgan. Men 14 ta tekis sim yordamida ikkita taxtani uladim.

12 -qadam: 14 -rasm, to'liq raqamli o'zgaruvchan tokni o'zgartirish moslamasi

15-rasmda nol o'tish nuqtalari va Triakning ON/OFF vaqti ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, pulsning ko'tarilish/tushish qirrasi hech qanday miltillash va beqarorlikka duch kelmagan deb hisoblangan.

13 -qadam: 15 -rasm, nolinchi o'tish nuqtalari (binafsha to'lqin shakli)

14 -qadam: materiallar ro'yxati

C3 va C4 uchun 630V nominal kondansatkichlardan foydalanish yaxshidir.

15 -qadam: Adabiyotlar

Maqola:

[1]: TLP521 ma'lumotlar jadvali:

[2]: BTA26 ma'lumotlar jadvali:

[3]: AN437, ST ilovasi uchun eslatma:

[4]: MOC3021 ma'lumotlar jadvali:

[5]: AMS1117-3.3 ma'lumotlar jadvali:

[6]: STM32F030F4 ma'lumotlar jadvali:

[7]: TLP521 sxematik belgisi va tenglikni izi:

[8]: MOC3021 ning sxematik belgisi va tenglikni izi:

[9]: BTA26-600 ning sxematik belgisi va tenglikni izi:

[10]: AMS1117-3.3 ning sxematik belgisi va tenglikni izi:

[11]: STM32F030F4 ning sxematik belgisi va tenglikni izi:

[12]: Elektron SAPR plaginlari:

[13]: 2N7002 ma'lumotlar jadvali:

[14]: 2N7002 ning sxematik belgisi va tenglikni izi: