Dimmer yenye nguvu ya Dijiti ya Dijiti Kutumia STM32: Hatua 15 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Na Hesam Moshiri, [email protected]

Mizigo ya AC hukaa nasi! Kwa sababu wako kila mahali karibu nasi na angalau vifaa vya nyumbani hutolewa na nguvu kuu. Aina nyingi za vifaa vya viwandani pia zinaendeshwa na awamu moja ya 220V-AC. Kwa hivyo, mara nyingi tunakabiliwa na hali ambazo tunahitaji kuwa na udhibiti kamili (kufifia) juu ya mzigo wa AC, kama taa, gari la AC, kusafisha utupu, kuchimba visima, … nk Tunapaswa kujua kuwa kudhibiti mzigo wa AC sio rahisi kama mzigo wa DC. Tunapaswa kutumia mzunguko na mkakati tofauti wa elektroniki. Kwa kuongezea, ikiwa dimmer ya AC iliyoundwa kwa njia ya dijiti, inachukuliwa kuwa matumizi muhimu sana, na nambari ya mdhibiti mdogo lazima iandikwe kwa uangalifu na kwa ufanisi. Katika nakala hii, nilianzisha dimmer iliyotengwa ya 4000W digital AC ambayo ina sehemu mbili: ubao kuu na jopo. Bodi ya jopo hutoa vifungo viwili vya kushinikiza na onyesho la sehemu saba ambazo zinaruhusu mtumiaji kurekebisha voltage ya pato vizuri.

Hatua ya 1: Kielelezo 1, Mchoro wa Mpangilio wa Ubao wa Main wa AC Dimmer

IC1, D1, na R2 hutumiwa kugundua alama za kuvuka sifuri. Sehemu za kuvuka sifuri ni muhimu sana kwa dimmer ya AC. IC1 [1] ni optocoupler ambayo hutoa kutengwa kwa galvanic. R1 ni kinzani cha pullup ambayo hupunguza kelele na inatuwezesha kunasa mabadiliko yote (pande zote zinazoinuka na zinazoanguka).

IC3 ni 25A iliyokadiriwa Triac kutoka ST [2]. Ukadiriaji huu wa hali ya juu unaturuhusu kufikia kwa urahisi nguvu ya kufifia ya 4000W, hata hivyo, joto la Triac lazima liwe chini na karibu na joto la chumba. Ikiwa una nia ya kudhibiti mzigo mkubwa wa umeme, usisahau kuweka heatsink kubwa au kutumia Shabiki kupoza sehemu hiyo. Kulingana na hati ya data, Triac hii inaweza kutumika katika matumizi anuwai: "Maombi ni pamoja na kazi ya ON / OFF katika programu kama vile kupeleka tuli, kanuni ya kupokanzwa, nyaya za kuingiza motor, nk, au kwa operesheni ya kudhibiti awamu katika kupunguzwa kwa taa., vidhibiti kasi vya magari, na sawa ".

C3 na R6, R4 na C4 ni snubbers. Kwa neno rahisi, mizunguko ya Snubber hutumiwa kupunguza kelele, hata hivyo kwa kusoma zaidi, tafadhali fikiria noti ya maombi ya AN437 kutoka ST [3]. IC3 ni Triac isiyo na snubber, hata hivyo, niliamua kutumia mizunguko ya nje ya snubber pia.

IC2 ni Optoisolator Triac [4] ambayo hutumiwa kudhibiti IC3. Pia hufanya kutengwa kwa galvanic sahihi. R5 inapunguza sasa diode ya IC2.

IC4 ni mdhibiti maarufu wa voltage AMS1117 3.3V [5] ambayo hutoa nguvu kwa nyaya za sehemu za dijiti. C1 hupunguza kelele ya kuingiza na C2 hupunguza kelele ya pato. P1 ni kontakt 2 za kiume XH kontakt ambayo hutumiwa kuunganisha nguvu ya nje kwa kifaa. Voltage yoyote ya kuingiza kutoka 5V hadi 9V inatosha.

IC5 ni mdhibiti mdogo wa STM32F030F4 na moyo wa mzunguko [6]. Inatoa maagizo yote ya kudhibiti mzigo. P2 ni kichwa cha kiume 2 * 2 ambacho hutoa kiolesura cha kupanga microcontroller kupitia SWD.

R7 na R8 ni vipingaji vya pullup kwa vifungo vya kushinikiza. Kwa hivyo pini za kuingiza vifungo vya MCU zimepangwa kama chini-hai. C8, C9, na C10 hutumiwa kupunguza kelele kulingana na data ya MCU. L1, C5, C6, na C7 hupunguza kelele ya usambazaji, pia jenga kichujio cha kwanza cha LC (Pi) ili kutoa uchujaji wenye nguvu kwa kelele ya kuingiza.

IDC1 ni kiunganishi cha IDC 2 * 7 (14) cha kiume ambacho hutumiwa kutengeneza unganisho sahihi kati ya ubao kuu na bodi ya jopo kupitia kebo ya gorofa ya njia 14.

Mpangilio wa PCB [mainboard]

Kielelezo-2 kinaonyesha mpangilio wa PCB wa ubao kuu. Ni muundo wa safu mbili za PCB. Vipengele vya nguvu ni kupitia-shimo na vifaa vya dijiti ni SMD.

Hatua ya 2: Kielelezo 2, Mpangilio wa PCB wa Mainboard ya AC Dimmer

Kama inavyoonekana kwenye picha, bodi imegawanywa katika sehemu mbili na imetengwa kwa macho kwa kutumia IC1 na IC2. Nilifanya pia pengo la kutengwa kwenye PCB, chini ya IC2 na IC3. Njia za juu za kubeba sasa zimeimarishwa kwa kutumia tabaka zote za juu na za chini na zimefungwa kwa kutumia Vias. IC3 imewekwa pembeni ya bodi, kwa hivyo ni rahisi kuweka heatsink. Haupaswi kuwa na shida na uuzaji wa vifaa isipokuwa IC5. Pini ni nyembamba na karibu na kila mmoja. Unapaswa kuwa mwangalifu usifanye madaraja ya solder kati ya pini.

Kutumia maktaba za sehemu zilizopimwa za SamacSys kwa TLP512 [7], MOC3021 [8], BTA26 [9], AMS1117 [10], na STM32F030F4 [11], ilipunguza sana wakati wangu wa kubuni na kuzuia makosa yanayowezekana. Siwezi kufikiria ni muda gani nilikuwa nikipoteza ikiwa nilikuwa na nia ya kubuni alama hizi za skimu na nyayo za PCB kutoka mwanzoni. Kutumia maktaba ya sehemu ya Samacsys, unaweza kutumia programu-jalizi kwa programu yako uipendayo ya CAD [12] au kupakua maktaba kutoka kwa injini ya utaftaji wa sehemu. Huduma zote za SamacSys / maktaba ya vifaa ni bure. Nilitumia Mbuni wa Altium, kwa hivyo nilipendelea kutumia programu-jalizi ya SamacSys Altium (Kielelezo 3).

Hatua ya 3: Kielelezo 3, Maktaba ya Sehemu Iliyochaguliwa Kutoka kwa Programu-jalizi ya SamacSys Altium

Kielelezo 4 kinaonyesha maoni ya 3D kutoka juu na chini ya bodi. Kielelezo 5 kinaonyesha PCB kuu iliyokusanyika kutoka kwa mtazamo wa juu na kielelezo cha 6 kinaonyesha PCB iliyokusanyika kutoka kwa mwonekano wa chini. Sehemu nyingi zinauzwa kwenye safu ya juu. Vipengele vinne vya SMD vinauzwa kwenye safu ya chini. Katika takwimu-6, pengo la kutengwa kwa PCB ni wazi.

Hatua ya 4: Kielelezo 4, Maoni ya 3D Kutoka kwa Bodi ya PCB

Hatua ya 5: Kielelezo 5/6, PCB iliyokusanywa ya Mainboard (Mtazamo wa juu / Mwonekano wa chini)

Uchambuzi wa Mzunguko [jopo] Kielelezo 7 kinaonyesha mchoro wa skimu ya jopo. SEG1 ni nambari mbili zilizo na mchanganyiko wa kawaida-cathode sehemu saba.

Hatua ya 6: Kielelezo 7, Mchoro wa Mpangilio wa Jopo la AC Dimmer

Vipimo vya R1 hadi R7 vinaweka kikomo kwa sasa kwa sehemu za saba za LED. IDC1 ni kiunganishi cha IDC cha 7 * 2 (14), kwa hivyo waya ya gorofa ya njia 14 hutoa unganisho kwa ubao kuu. SW1 na SW2 ni vifungo vya kushinikiza. P1 na P2 ni pini-2 XH viunganishi vya kiume. Nimewapa watumiaji ambao wanakusudia kutumia vifungo vya paneli za nje badala ya vifungo vya kugusa.

Q1 na Q2 ni N-Channel MOSFETs [13] ambazo hutumiwa KUZIMA / KUZIMA kila sehemu ya sehemu saba. R8 na R9 ni vizuizi vya kuvuta chini ili kushikilia pini za lango za MOSFET chini, kuzuia kuchochea kwa MOSFETs zisizohitajika.

Mpangilio wa PCB [jopo]

Kielelezo 8 kinaonyesha mpangilio wa PCB wa ubao wa paneli. Ni bodi mbili za PCB na vifaa vyote isipokuwa kontakt IDC na vifungo vya kugusa ni SMD.

Hatua ya 7: Kielelezo 8, Mpangilio wa PCB wa Jopo la Jopo la AC Dimmer

Isipokuwa sehemu-saba na vifungo vya kushinikiza (ikiwa hutumii vifungo vya nje), vifaa vingine vinauzwa kwenye safu ya chini. Kontakt IDC pia inauzwa kwenye safu ya chini.

Sawa na ubao kuu, nilitumia maktaba za viwandani za SamacSys (alama ya skimu, alama ya alama ya PCB, mfano wa 3D) kwa 2N7002 [14]. Kielelezo 9 kinaonyesha programu-jalizi ya Altium na sehemu iliyochaguliwa kusanikishwa kwenye hati ya kimkakati.

Hatua ya 8: Kielelezo 9, Sehemu Iliyochaguliwa (2N7002) Kutoka kwa Programu-jalizi ya SamacSys Altium

Kielelezo 10 kinaonyesha maoni ya 3D kutoka juu na chini ya ubao wa paneli. Kielelezo 11 kinaonyesha mwonekano wa juu kutoka kwa ubao uliokusanyika na kielelezo cha 12 kinaonyesha mwonekano wa chini kutoka kwa ubao uliokusanyika.

Hatua ya 9: Kielelezo 10, Maoni ya 3D Kutoka Juu na Chini ya Jopo la Jopo

Hatua ya 10: Kielelezo 11/12, Mwonekano wa Juu / chini Kutoka kwa Jopo lililokusanyika

Picha Picha 13 inaonyesha mchoro wa wiring wa AC Dimmer. Ikiwa ulikusudia kukagua fomu ya wimbi la pato ukitumia oscilloscope, lazima usiunganishe mwongozo wa uchunguzi wa oscilloscope kwenye pato la kufifia au mahali popote kwenye mtandao.

Tahadhari: Kamwe unganisha uchunguzi wako wa oscilloscope moja kwa moja kwenye mtandao. Uongozi wa ardhi wa uchunguzi unaweza kujenga kitanzi kilichofungwa na kituo cha mains. Ingeweza kulipua kila kitu kwenye njia, pamoja na mzunguko wako, uchunguzi, oscilloscope, au hata wewe mwenyewe

Hatua ya 11: Kielelezo 13, Mchoro wa Wiring wa AC Dimmer

Ili kushinda shida hii, una chaguo 3. Kutumia uchunguzi wa kutofautisha, kwa kutumia oscilloscope inayoelea (wengi wa oscilloscopes hurejelewa ardhini), kwa kutumia transformer ya kutengwa ya 220V-220V, au tumia tu transformer ya chini ya kushuka, kama vile 220V-6V au 220V-12V… nk Katika video na takwimu-11, nilitumia njia ya mwisho (transformer ya kushuka-chini) kuangalia pato.

Kielelezo 14 kinaonyesha kitengo kamili cha AC dimmer. Nimeunganisha bodi mbili kwa kutumia waya wa gorofa ya njia 14.

Hatua ya 12: Kielelezo 14, Kitengo kamili cha Dimmer ya AC Digital

Kielelezo 15 kinaonyesha alama za kuvuka sifuri na saa ya ON / OFF ya Triac. Kama inavyofahamika, makali yote ya kupanda / kushuka kwa mapigo yalizingatiwa kutokabiliana na kuzunguka na kutokuwa na utulivu wowote.

Hatua ya 13: Kielelezo 15, Zero za kuvuka Sifuri (Sura ya Mawimbi)

Hatua ya 14: Muswada wa Vifaa

Ni bora kutumia capacitors zilizokadiriwa 630V kwa C3 na C4.

Hatua ya 15: Marejeo

Kifungu:

[1]: Takwimu ya TLP521:

[2]: Jalada la BTA26:

[3]: AN437, Maombi ya Maombi ya ST:

[4]: Hati ya hati ya MOC3021:

[5]: AMS1117-3.3 Hati ya data:

[6]: Datasheet ya STM32F030F4:

[7]: Alama ya Mpangilio na alama ya alama ya PCB ya TLP521:

[8]: Alama ya Mpangilio na alama ya PCB ya MOC3021:

[9]: Alama ya Mpangilio na alama ya PCB ya BTA26-600:

[10]: Alama ya Mpangilio na alama ya alama ya PCB ya AMS1117-3.3:

[11]: Alama ya Kimkakati na Nyayo ya PCB ya STM32F030F4:

[12]: Plugins za elektroniki za CAD:

[13]: Jalada la 2N7002:

[14]: Alama ya Mpangilio na Nyayo ya PCB ya 2N7002: