STM32 колдонуучу күчтүү санариптик AC диммер: 15 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

By Hesam Moshiri, [email protected]

AC жүктөрү биз менен жашайт! Анткени алар бизди курчап турган жерде жана жок дегенде үй шаймандары электр энергиясы менен камсыздалат. Өнөр жай жабдууларынын көптөгөн түрлөрү бир фазалуу 220В-AC менен иштейт. Ошондуктан, биз көбүнчө лампа, AC кыймылдаткыч, чаң соргуч, бургулоо сыяктуу AC жүктөмүн толук көзөмөлдөөгө (караңгылатууга) муктаж болгон жагдайларга туш болобуз. DC жүктөө сыяктуу жөнөкөй. Биз башка электрондук схеманы жана стратегияны колдонушубуз керек. Анын үстүнө, эгерде AC диммери санарип түрдө иштелип чыкса, ал убакытты талап кылган тиркеме болуп эсептелет жана микроконтроллердин коду кылдат жана эффективдүү жазылышы керек. Бул макалада мен эки бөлүктөн турган 4000 Вт бөлүнгөн санариптик AC диммерин киргиздим: негизги такта жана панель. Панель тактасы эки баскычты жана жети сегменттүү дисплейди камсыз кылат, бул колдонуучуга чыгуу чыңалуусун бир калыпта жөнгө салууга мүмкүндүк берет.

1 -кадам: 1 -сүрөт, AC Диммердин башкы тактасынын схемасы

IC1, D1 жана R2 нөлдөн өтүүчү чекиттерди аныктоо үчүн колдонулат. Нөл өтүүчү чекиттер AC диммери үчүн абдан маанилүү. IC1 [1] - гальваникалык изоляцияны камсыз кылган оптокуплер. R1 - бул ызы -чууну басаңдатуучу жана бардык өзгөрүүлөрдү (өйдө да, төмөн түшүүчү да) басып алууга мүмкүндүк берүүчү каршылык.

IC3 - бул 25А рейтингиндеги Triac ST [2]. Бул жогорку учурдагы рейтинг 4000W күңүрттөө кубатына оңой жетүүгө мүмкүндүк берет, бирок Триактын температурасы төмөн жана бөлмө температурасына жакын кармалышы керек. Эгерде сиз жогорку кубаттуулуктагы жүктөрдү башкарууну кааласаңыз, анда чоң жылыткычты орнотууну же компонентти муздатуу үчүн желдеткичти колдонууну унутпаңыз. Маалыматтар барагына ылайык, бул Triac ар кандай тиркемелерде колдонулушу мүмкүн: "Тиркемелерде статикалык реле, жылытууну жөнгө салуу, асинхроникалык моторду баштоо схемалары ж., мотор ылдамдыгын жөнгө салуучулар жана башкалар ».

C3 жана R6, R4 жана C4 snubbers болуп саналат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, Snubber микросхемалары ызы -чууну басаңдатуу үчүн колдонулат, бирок көбүрөөк окуу үчүн ST [3] AN437 тиркемесин карап көрүңүз. IC3-бул снайберсиз Триак, бирок мен тышкы снуббер схемаларын колдонууну чечтим.

IC2 - бул IC3ту көзөмөлдөө үчүн колдонулган оптоизолятор Триак [4]. Бул ошондой эле туура гальваникалык изоляцияны түзөт. R5 IC2 диодунун агымын чектейт.

IC4 - атактуу AMS1117 3.3V чыңалуу жөндөгүчү [5], ал санарип бөлүк микросхемаларынын кубаттуулугун камсыздайт. C1 кирүү ызы -чууну азайтат жана C2 чыгаруу ызы -чууну азайтат. P1 - бул түзмөккө тышкы электр энергиясын туташтыруу үчүн колдонулган 2 казык эркек XH туташтыргычы. 5Vдан 9Vга чейинки бардык кирүү чыңалуусу жетиштүү.

IC5 STM32F030F4 микроконтроллери жана схеманын жүрөгү [6]. Бул жүктү көзөмөлдөө үчүн бардык көрсөтмөлөрдү берет. P2 - SWD аркылуу микроконтроллерди программалоо үчүн интерфейсти камсыз кылган 2*2 эркек баш.

R7 жана R8 - баскычтар үчүн тартуучу каршылыктар. Ошентип, MCU баскычтарынын кирүү казыктары активдүү-төмөн катары программаланган. C8, C9 жана C10 MCUнун маалымат барагына ылайык ызы -чууну азайтуу үчүн колдонулат. L1, C5, C6 жана C7 берүү ызы -чуусун азайтат, ошондой эле кириш ызы -чууну күчтүү чыпкалоону камсыз кылуу үчүн биринчи даражадагы LC чыпкасын (Pi) курушат.

IDC1-бул 2*7 (14 казык) эркек IDC туташтыргычы, ал 14 тараптуу жалпак кабель аркылуу негизги жана панелдик тактанын ортосунда туура байланышты түзүү үчүн колдонулат.

PCB макети [башкы плата]

Figure-2 негизги ПКБ макетин көрсөтөт. Бул эки кабаттуу ПХБ дизайны. Күч компоненттери тешик аркылуу жана санарип компоненттери SMD.

2 -кадам: 2 -сүрөт, AC Диммердин тактайынын PCB макети

Сүрөттөн көрүнүп тургандай, такта эки бөлүккө бөлүнүп, IC1 жана IC2ди колдонуу менен оптикалык түрдө бөлүнгөн. Мен ошондой эле IC2 жана IC3 астында ПХБда изоляциялоочу боштукту жараттым. Жогорку агымдагы трассалар үстүңкү жана астыңкы катмарлардын жардамы менен бекемделип, Vias аркылуу байланган. IC3 тактанын четине коюлган, андыктан радиаторду орнотуу оңой. IC5тен башка компоненттерди ширетүүдө кыйынчылыктар болбошу керек. Пиндер ичке жана бири -бирине жакын. Сиз казыктардын ортосунда ширетүүчү көпүрөлөрдү жасабашыңыз керек.

TLP512 [7], MOC3021 [8], BTA26 [9], AMS1117 [10] жана STM32F030F4 [11] үчүн SamacSys компоненттеринин китепканаларын колдонуп, менин долбоорлоо убактымды кыйла кыскартып, мүмкүн болгон каталардын алдын алды. Эгерде мен бул схемалык символдорду жана ПХБ издерин нөлдөн баштап иштеп чыгууну көздөп жатсам, канча убакыт коротуп жатканымды элестете албайм. Samacsys компоненттеринин китепканаларын колдонуу үчүн, сиз сүйүктүү CAD программаңыз үчүн плагинди колдоно аласыз [12] же китепканаларды компонент-издөө системасынан жүктөп алсаңыз болот. Бардык SamacSys кызматтары/компоненттеринин китепканалары бекер. Мен Altium Designer колдондум, ошондуктан SamacSys Altium плагинин колдонууну туура көрдүм (Figure 3).

3 -кадам: Figure 3, SamacSys Altium Pluginден тандалган компонент китепканалары

4 -сүрөт тактанын үстүнөн жана астынан 3D көрүнүштөрдү көрсөтөт. 5 -сүрөт жогорку панелден чогултулган негизги платаны көрсөтөт, ал эми 6 -сүрөттө төмөн жактан кароодо чогултулган платанын ПХБсы көрсөтүлгөн. Компоненттердин көбү үстүңкү катмарга ширетилет. Төмөнкү катмарда төрт SMD компоненти ширетилген. 6-сүрөттө ПХБнын изоляциялоочу ажырымы ачык көрүнүп турат.

4 -кадам: Figure 4, PCB тактасынан 3D көрүнүштөр

5 -кадам: Figure 5/6, Чогулган Mainboard PCB (үстүнкү көрүнүш/астынкы көрүнүш)

Райондук анализ [панель] 7 -сүрөт панелдин схемасын көрсөтөт. SEG1-эки цифралуу мультиплекстелген жалпы катод жети сегмент.

6 -кадам: Figure 7, AC Диммердин панелинин схемасы

R1ден R7ге чейинки резисторлор токту жети сегменттүү LED менен чектейт. IDC1-бул 7*2 (14 казык) эркек IDC туташтыргычы, андыктан 14 тараптуу жалпак зым mainboardго туташууну камсыз кылат. SW1 жана SW2 тийүү баскычтары. P1 жана P2 2-казык XH эркек бириктиргичтери болуп саналат. Мен аларды такталык баскычтардын ордуна тышкы панелдик баскычтарды колдонууну көздөгөн колдонуучулар үчүн бердим.

Q1 жана Q2 жети сегменттин ар бир бөлүгүн КҮЙГҮЗҮҮ/ӨЧҮРҮҮ үчүн колдонулган N-Channel MOSFETs [13]. R8 жана R9-MOSFETтердин каалоосуз иштөөсүн болтурбоо үчүн, MOSFETтердин дарбаза казыктарын төмөн кармап туруу үчүн түшүүчү резисторлор.

PCB макети [панель]

Figure 8 панелдин PCB макетин көрсөтөт. Бул эки катмардан турган ПХБ тактасы жана IDC туташтыргычы менен тийүү баскычтарынан башка бардык компоненттер SMD.

7 -кадам: 8 -сүрөт, AC Диммердин тактасынын PCB макети

Жети сегменттен жана баскычтарды эске албаганда (эгер сиз сырткы баскычтарды колдонбосоңуз), башка компоненттер астыңкы катмарга кошулган. IDC туташтыргычы дагы төмөнкү катмарга ширетилген.

Негизги такта менен бирдей, мен 2N7002 үчүн SamacSys өнөр жай компоненттеринин китепканаларын (схемалык символ, ПХБнын изи, 3D модели) колдондум [14]. Figure 9 Altium плагинин жана Схемалык документке орнотулган тандалган компонентти көрсөтөт.

8 -кадам: 9 -сүрөт, тандалган компонент (2N7002) SamacSys Altium плагининен

Figure 10 панелдин үстү жана астынан 3D көрүнүштөрдү көрсөтөт. 11 -сүрөт жыйналган панелдин үстүңкү көрүнүшүн жана 12 -сүрөт жыйналган панелдин астынкы көрүнүшүн көрсөтөт.

9 -кадам: Figure 10, Панелдин үстүнөн жана астынан 3D көрүнүштөр

10 -кадам: Figure 11/12, Чогулган панелден үстү/асты көрүнүшү

ResultsFigure 13 AC Dimmerдин туташуу схемасын көрсөтөт. Эгерде сиз осциллографтын жардамы менен толкундун чыгышын текшерүүнү пландап жатсаңыз, анда осциллографтын зондунун дүмүрчөгүнүн чыгышын электр түйүнүнүн эч жерине туташтырбаңыз.

Көңүл буруңуз: Осциллографтын зондун эч качан түз эле электр тармагына туташтырбаңыз. Зонддун жерге туташтыргычы магистралдык терминалы менен жабык циклди кура алат. Бул жолдогу бардык нерсени, анын ичинде сиздин схемаңызды, зонду, осциллографты, же өзүңүздү жардырмак

11 -кадам: 13 -сүрөт, AC Диммердин электр схемасы

Бул көйгөйдү чечүү үчүн сизде 3 вариант бар. Дифференциалдуу зондду колдонуу менен, калкып жүрүүчү осциллографты колдонуу (осциллографтардын көбү жерге шилтеме берилген), 220В-220В изоляциялоочу трансформаторду колдонуу менен, же жөн эле арзан түшүүчү трансформаторду колдонуңуз, мисалы 220В-6В же 220В-12В … ж. Видеодо жана сүрөттө-11де, мен акыркы ыкманы (баскычтуу трансформатор) колдондум, анын натыйжасы текшерилет.

Figure 14 толук AC dimmer бирдигин көрсөтөт. Мен 14 тараптуу жалпак зымды колдонуп, эки тактаны туташтырдым.

12 -кадам: Figure 14, Complete Digital AC Dimmer Unit

Figure 15 нөлдүк өтүү чекиттерин жана Триактын ON/OFF убактысын көрсөтөт. Түшүнүктүү болгондой, импульстун өйдө/ылдый жактары эч кандай жылтыракка жана туруксуздукка туш болбошу керек деп эсептелген.

13 -кадам: Figure 15, Zero Crossing Points (Purple Waveform)

14 -кадам: Билл материалдар

C3 жана C4 үчүн 630V номиналдуу конденсаторлорду колдонуу жакшы.

15 -кадам: Шилтемелер

Макала:

[1]: TLP521 маалымат жадыбалы:

[2]: BTA26 маалымат жадыбалы:

[3]: AN437, ST Application Note:

[4]: MOC3021 маалымат жадыбалы:

[5]: AMS1117-3.3 маалымат жадыбалы:

[6]: STM32F030F4 маалымат жадыбалы:

[7]: TLP521дин схемалык белгиси жана PCB изи:

[8]: MOC3021дин схемалык белгиси жана ПХБнын изи:

[9]: BTA26-600 схемасынын символу жана PCB изи:

[10]: AMS1117-3.3 схемасынын символу жана ПХБнын изи:

[11]: STM32F030F4 схемасынын символу жана PCB изи:

[12]: Электрондук CAD плагиндери:

[13]: 2N7002 маалымат жадыбалы:

[14]: 2N7002дин схемалык белгиси жана ПХБнын изи: