Подключение ардуино к сети 220в

Как с помощью Ардуино безопасно управлять нагрузкой на напряжении 220 вольт

Для системы «Умный дом» основной задачей является управление бытовыми приборами с управляющего устройства будь то микроконтроллер типа Ардуино, или микрокомпьютер типа Raspberry PI или любое другое. Но сделать этого напрямую не получится, давайте разберемся как управлять нагрузкой 220 В с Ардуино.

Для управления цепями переменного тока средств микроконтроллера недостаточно по двум причинам:

1. На выходе микроконтроллера формируется сигнал постоянного напряжения.

2. Ток через пин микроконтроллера обычно ограничен величиной в 20-40 мА.

Мы имеем два варианта коммутации с помощью реле или с помощью симистора. Симистор может быть заменен двумя включенными встречно-параллельно тиристорами (это и есть внутренняя структура симистора). Давайте подробнее рассмотрим это.

Управление нагрузкой 220 В с помощью симистора и микроконтроллера

Внутренняя структура симистора изображена на картинке ниже.

Тиристор работает следующим образом: когда к тиристору приложено напряжение в прямом смещении (плюс к аноду, а минус к катоду) ток через него проходить не будет, пока вы не подадите управляющий импульс на управляющий электрод.

Я написал импульс не просто так. В отличие от транзистора тиристор является ПОЛУУПРАВЛЯЕМЫМ полупроводниковым ключом. Это значит, что при снятии управляющего сигнала ток через тиристор продолжит протекать, т.е. он останется открытым. Чтобы он закрылся нужно прервать ток в цепи или сменить полярность приложенного напряжения.

Это значит, что при удержании положительного импульса на управляющем электроде нужно тиристор в цепи переменного тока будет пропускать только положительную полуволну. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях, но т.к. он состоит из двух тиристоров подключенных навстречу друг другу.

Управляющие импульсы по полярности для каждого из внутренних тиристоров должны соответствовать полярности соответствующей полуволны, только при выполнении такого условия через симистор будет протекать переменный ток. На практике такая схема реализована в распространенном симисторном регуляторе мощности.

Как я уже сказал микроконтроллер выдает сигнал только одной полярности, для того чтобы согласовать сигналу нужно использовать драйвер построенный на оптосимисторе.

Таким образом, сигнал включает внутренний светодиод оптопары, она открывает симистор, который и подает управляющий сигнал на силовой симистор T1. В качестве оптодрайвера может быть использован MOC3063 и подобные, например, на фото ниже изображен MOC3041.

Zero crossing circuit – цепь детектора перехода фазы через ноль. Нужна для реализации разного рода симисторных регуляторов на микроконтроллере.

Если схема и без оптодрайвера, где согласование организовано через диодный мост, но в ней, в отличие от предыдущего варианта нет гальванической развязки. Это значит, что при первом же скачке напряжения мост может пробить и высокое напряжение окажется на выводе микроконтроллера, а это плохо.

При включении/выключении мощной нагрузки, особенно индуктивного характера, типа двигателей и электромагнитов возникают всплески напряжения, поэтому параллельно всем полупроводниковым приборам нужно устанавливать снабберную RC цепь.

Научитесь разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров и станьте инженером умных устройств с нуля: Инженер умных устройств

Реле и А рдуино

Для управления реле с А рдуино нужно использовать дополнительный транзистор для усиления тока.

Обратите внимание, использован биполярный транзистор обратной проводимости (NPN-структура), это может быть отечественный КТ315 (всеми любимый и всем известный). Диод нужен для гашения всплесков ЭДС самоиндукции в индуктивности, это нужно чтобы транзистор не вышел из строя от высокого приложенного напряжения. Почему это возникает, объяснит закон коммутации: «Ток в индуктивности не может измениться мгновенно».

А при закрытии транзистора (снятии управляющего импульса) энергии магнитного поля накопленной в катушке реле необходимо куда-то деваться, поэтому и устанавливают обратный диод. Еще раз отмечу, что диод подключен в ОБРАТНОМ направлении, т.е. катодом к плюсу, анодом к минусу.

Такую схему можно собрать своими руками, что значительно дешевле, плюс вы можете использовать реле, рассчитанное на любое постоянное напряжение.

Или купить готовый модуль или целый шилд с реле для Ардуино :

На фото изображен самодельный шилд, кстати, в нем использованы для усиления тока КТ315Г, а ниже вы видите такой же шилд заводского исполнения:

Это 4-канальные шилды, т.е. вы можете включать целых четыре линии 220 В. Подробно о шилдах и реле мы уже выкладывали статью на сайте — Полезные шилды для Ардуино

Схема подключения нагрузки на напряжении 220 В к Ардуино через реле:

Заключение

Безопасное управление нагрузкой переменного тока подразумевает прежде всего безопасность для микроконтроллера вся описанная выше информация справедлива для любого микроконтроллера, а не только платы Ардуино .

Главная задача – обеспечить нужные напряжение и ток для управления симистором или реле и гальваническая развязка цепей управления и силовой цепи переменного тока.

Кроме безопасности для микроконтроллера, таким образом, вы подстраховываете себя, чтобы при обслуживании не получить электротравму. При работе с высоким напряжением нужно соблюдать все правила техники безопасности, соблюдать ПУЭ и ПТЭЭП.

Эти схемы можно использовать и для управления мощными пускателями и контакторами. Симисторы и реле в таком случае выступают в роли промежуточного усилителя и согласователя сигналов. На мощных коммутационных приборах большие токи управления катушкой и зависят непосредственно от мощности контактора или пускателя.

Источник

roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

  • Список форумовТематические разделыArduino и другие Xduino
  • Изменить размер шрифта
  • Версия для печати
  • Магазин
  • Правила
  • Wiki
  • FAQ
  • Регистрация
  • Вход

Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь)

Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь)

FantasyOR » 22 фев 2013, 13:30

Помогите решить проблему с питанием проекта на Arduino от розетки 220В.
Суть проекта автоматическая люстра в коридоре с датчиком освещённости и присутствия. В качестве источника света диодная лента.

Хочется что-то такое сотворить своими руками, желательно чтоб работало =)))

Arduino выбрал т.к. она уже есть и я умею с ней работать.

Начал выбирать как-бы запитать свою Arduino mini pro от сети, пока склоняюсь к AC-DC: 220v-5v в названии написано, что для управления диодами. Вот только не знаю насколько страшно, что он импульсный.

Но все ленты питаются от 12В.

Поэтому не знаю ставить 2 преобразователя с 220 или ставить 1 220-12, и с него питать и ленту и через DC-DC конвертор ардуино. Второй вариант предпочтительней. А может есть способ обойтись парой резисторов и конденсатором?

Оцените пожалуйста выбор компонентов (Arduino не трогать) прав я в своих предположениях(расчётов как таковых не делал), что такая схема на этих компонентах должна работать.

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

dccharacter » 22 фев 2013, 17:20

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

elmot » 22 фев 2013, 20:57

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

dccharacter » 22 фев 2013, 21:01

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

FantasyOR » 22 фев 2013, 21:12

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

elmot » 22 фев 2013, 22:11

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

dccharacter » 22 фев 2013, 22:39

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

FantasyOR » 23 фев 2013, 09:25

в последнем посту я сильно пргнал. Сейчас подсознание выдало стройную картину, я опишу, а Вы рассудите.

Никакого схлопывания вселенной не произойдёт при параллельном включении, гланое расчитать мощу ac-dc преобразователя.
блок питания ac-dc у нас выдаёт V=12В
лента потребляет P=12Вт/м
какая моща у дуины не знаю, при пассивных датчиках врядли больше 2-5Вт.
Светить собираемся 2-мя метрами ленты значит нужно 24Вт
Прибавляем 5Вт дуины и получаем мощность ac-dc 30 Вт т.е. 12В и 3А должно быть за глаза, пусковых токов и переходных процессов тут нет если только в самом трансформаторе.

Добавлено спустя 6 минут 27 секунд:
Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь)
собираюсь юзать мини, она голая по питанию, никаких ограничителей, кушает исключительно кошерные 7-9В на специальный вход или 5В на com

Добавлено спустя 3 минуты 20 секунд:
Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь)
http://www.arduino.ru/Hardware/ArduinoBoardMini

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

dccharacter » 23 фев 2013, 10:21

Re: Питание проекта на Arduino от розетки 220В (прошу помочь

FantasyOR » 23 фев 2013, 12:49


по моим комментам разве не понятно, что эти волшебные слова мне ничего не говорят. поиск даёт какие-то патенты и на английском.
но всё раавно спасибо.

Источник

Управление лампочкой от 220В на Arduino

Все знают, что выводы Arduino способны подавать напряжение в 3,3В или в 5В на подключенные к ним модули или датчики. К примеру, мы можем подключить к нашему микроконтроллеру датчики температуры и влажности, и дисплей — получится миниатюрная метеостанция с выводом данных на экран; или можем измерять расстояние до различных объектов при помощи датчика ультразвука. Однако, как быть с управлением освещением? Ведь питания от Arduino хватает на обычные светодиоды, но не на лампочки (будь то накаливания, энергосберегающие или светодиодные). Решим эту проблему, используя реле!

Начнем с того, что лампочки, о которых мы говорим в данной статье, питаются чаще всего от сети в 220В. Более того, тяжело представляется подключение лампочки напрямую к плате, ведь это будет чересчур непривычно по сравнению с подключением диодов.

Такая же проблема обычно и с подключением других устройств, которые получают питание от сети. На помощь приходит устройство под названием реле.

Стоят модули реле недорого, могут иметь от одного до нескольких каналов. Внизу на фото изображен одноканальный модуль реле, который уже готов к подключению его к Ардуино.

Данный модуль можно свободно подключать к Arduino, так как требует рабочего напряжения в 5 вольт, а вот уже коммутировать реле может несколько разных значений. Чаще всего они прописываются на корпусе: чаще всего это свободная коммутация до 10А 30V DC и 10A 250V AC.

Реле представляет собой управляемый переключатель, который по сигналу с Arduino переключает средний контакт между двумя крайними, таким образом, размыкая или замыкая цепь.

Для подключения к Arduino используются 3 контакта: два контакта питания (5В и Gnd) и контакт управления, который подключается к цифровому выводу на плате(например, к пину номер 3). На самом реле с другой стороны есть еще три контакта, но для подключения нагрузки (например лампочки) — к двумя из них подключатся контакты управления лампочкой, а другой остается свободным (внутри самого реле он связан с заземлением). Поэтому при включении реле, происходит замыкание контактов COM (общий) и NC (нормально замкнутый) и лампочка загорается, а при выключении реле замыкаются другие контакты — COM (общий) и NO (нормально разомкнутый). Не забывайте, что контакты лампочки должны быть подключены и к сети в 220В

Схема подключения изображена на картинке ниже:

После того, как собрали цепь, подключаем плату к компьютеру и загружаем следующий программный код (он очень простой):

Сначала мы устанавливаем переменную relPin, модуль реле подключается к пину 3. Далее устанавливается сигнал с реле как выходной.А в цикле программы у нас включается реле, через секунду выключается и через 3 секунды снова включается

И таким же образом можно управлять и другими устройствами. Теперь вы знаете, как подключить лампочку к Arduino через реле и можете программировать различные устройства на данной основе. Например, сделать автоматическое включение света с помощью датчика движения (при наличии движения включается свет) или с помощью датчика света (когда стало темно, то включился свет) и т.д.

К минусам данного типа реле можно отнести большое потребление тока, малую живучесть при больших нагрузках и возможное залипание контактов, если была подключена большая нагрузка (например кипятильник или что-то подобное)

Таких недостатков не будет иметь твердотельное реле: там вместо катушки находится полупроводник.

На этой данная статья подходит к концу. Всем спасибо за внимание и удачной компиляции! :)

Купить компоненты, используемые в статье, вы можете на нашем сайте: Амперкот.ру

Источник

Adblock
detector