Arduino మరియు triac ఉపయోగించి ఫ్యాన్ స్పీడ్ కంట్రోల్

హెచ్చరిక!! ఈ ప్రాజెక్టులో చర్చించిన సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం విద్యా ప్రయోజనాల కోసం మాత్రమే. 220 వి ఎసి మెయిన్స్ వోల్టేజ్‌తో పనిచేయడానికి తీవ్ర జాగ్రత్తలు అవసరమని, భద్రతా విధానాలను అనుసరించాలని సలహా ఇవ్వండి. సర్క్యూట్ పనిచేస్తున్నప్పుడు ఏ భాగాలు లేదా వైర్లను తాకవద్దు.

అనేక ఆర్డునో ఆధారిత హోమ్ ఆటోమేషన్ ప్రాజెక్టులలో మాదిరిగానే స్విచ్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా లేదా కొంత నియంత్రణ యంత్రాంగాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఏదైనా గృహోపకరణాలను ఆన్ చేయడం లేదా ఆపివేయడం సులభం. కానీ మనం AC శక్తిని పాక్షికంగా నియంత్రించాల్సిన అనువర్తనాలు చాలా ఉన్నాయి, ఉదాహరణకు, అభిమాని యొక్క వేగాన్ని లేదా దీపం యొక్క తీవ్రతను నియంత్రించడానికి. ఈ సందర్భంలో, PWM టెక్నిక్ ఉపయోగించబడుతుంది, కాబట్టి ఇక్కడ Arduino తో AC అభిమాని వేగాన్ని నియంత్రించడానికి Arduino ఉత్పత్తి చేసిన PWM ను ఎలా ఉపయోగించాలో నేర్చుకుంటాము .

ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో, మేము TRIAC ని ఉపయోగించి Arduino AC ఫ్యాన్ స్పీడ్ కంట్రోల్‌ని ప్రదర్శిస్తాము. ఇక్కడ AC సిగ్నల్ యొక్క దశ నియంత్రణ పద్ధతి AC అభిమాని వేగాన్ని నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, Arduino ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన PWM సిగ్నల్స్ ఉపయోగించి. మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో, మేము PWM ఉపయోగించి DC అభిమాని వేగాన్ని నియంత్రించాము.

భాగాలు అవసరం

1. ఆర్డునో UNO
2. 4N25 (జీరో క్రాసింగ్ డిటెక్టర్)
3. 10 కె పొటెన్టోమీటర్
4. MOC3021 0pto-coupr
5. (0-9) V, 500 mA స్టెప్‌డౌన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్
6. BT136 TRIAC
7. 230 VAC యాక్సియల్ AC అభిమాని
8. వైర్లను కనెక్ట్ చేస్తోంది
9. రెసిస్టర్లు

Arduino ఉపయోగించి AC అభిమాని నియంత్రణ పని

పనిని నాలుగు వేర్వేరు భాగాలుగా విభజించవచ్చు. అవి ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి

1. జీరో-క్రాసింగ్ డిటెక్టర్

2. ఫేజ్ యాంగిల్ కంట్రోలింగ్ సర్క్యూట్

3. ఫ్యాన్ స్పీడ్ మొత్తాన్ని నియంత్రించడానికి పొటెన్టోమీటర్

4. పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ జనరేషన్ సర్క్యూట్

1. జీరో-క్రాసింగ్ డిటెక్టర్

మా ఇంటిలో మనకు లభించే ఎసి సరఫరా 220 వి ఎసి ఆర్‌ఎంఎస్, 50 హెచ్‌జడ్. ఈ ఎసి సిగ్నల్ ప్రకృతిలో ప్రత్యామ్నాయంగా ఉంటుంది మరియు క్రమానుగతంగా దాని ధ్రువణతను మారుస్తుంది. ప్రతి చక్రం యొక్క మొదటి భాగంలో, ఇది ఒక దిశలో గరిష్ట వోల్టేజ్‌కు చేరుకుంటుంది మరియు తరువాత సున్నాకి తగ్గుతుంది. తరువాత సగం చక్రంలో, ఇది ప్రత్యామ్నాయ దిశలో (ప్రతికూల) గరిష్ట వోల్టేజీకి ప్రవహిస్తుంది మరియు తరువాత మళ్ళీ సున్నాకి వస్తుంది. ఎసి ఫ్యాన్ యొక్క వేగాన్ని నియంత్రించడానికి, రెండు చక్రాల గరిష్ట వోల్టేజ్ కత్తిరించి లేదా నియంత్రించాల్సిన అవసరం ఉంది. దీని కోసం, సిగ్నల్ నియంత్రించాల్సిన / కత్తిరించిన సున్నా బిందువును మనం గుర్తించాలి. వోల్టేజ్ దిశను మార్చే వోల్టేజ్ కర్వ్‌లోని ఈ బిందువును సున్నా వోల్టేజ్ క్రాసింగ్ అంటారు.

క్రింద చూపిన సర్క్యూట్ జీరో క్రాసింగ్ డిటెక్టర్ సర్క్యూట్, ఇది జీరో-క్రాసింగ్ పాయింట్ పొందడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. మొదట, 220 వి ఎసి వోల్టేజ్ స్టెప్-డౌన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఉపయోగించి 9 వి ఎసికి దిగి, ఆపై దాని పిన్ 1 మరియు 2 వద్ద 4 ఎన్ 25 ఆప్టోకపులర్‌కు ఇవ్వబడుతుంది. 4 ఎన్ 25 ఆప్టోకపులర్‌లో ఇన్‌బిల్ట్ ఎల్‌ఇడి పిన్ 1 తో యానోడ్ మరియు పిన్ 2 ఎ కాథోడ్. కాబట్టి దిగువ సర్క్యూట్ ప్రకారం, ఎసి వేవ్ జీరో-క్రాసింగ్ పాయింట్‌కు దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు, 4N25 యొక్క ఇన్‌బిల్ట్ ఎల్‌ఇడి ఆపివేయబడుతుంది మరియు ఫలితంగా, 4N25 యొక్క అవుట్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ కూడా ఆపివేయబడుతుంది మరియు అవుట్పుట్ పల్స్ పిన్ అవుతుంది 5V వరకు లాగండి. అదేవిధంగా, సిగ్నల్ క్రమంగా శిఖరానికి పెరిగినప్పుడుపాయింట్, అప్పుడు LED ఆన్ అవుతుంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ అవుట్పుట్ పిన్‌తో అనుసంధానించబడిన గ్రౌండ్ పిన్‌తో కూడా ఆన్ అవుతుంది, ఇది ఈ పిన్ 0 విని చేస్తుంది. ఈ పల్స్ ఉపయోగించి, ఆర్డునో ఉపయోగించి జీరో-క్రాసింగ్ పాయింట్‌ను కనుగొనవచ్చు.

2. ఫేజ్ యాంగిల్ కంట్రోలింగ్ సర్క్యూట్

సున్నా క్రాసింగ్ యొక్క బిందువును గుర్తించిన తరువాత, ఇప్పుడు మనం శక్తిని ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేసే సమయాన్ని నియంత్రించాలి. ఈ పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఎసి మోటారుకు వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ మొత్తాన్ని నిర్ణయిస్తుంది, ఇది దాని వేగాన్ని నియంత్రిస్తుంది. ఇక్కడ BT136 TRIAC ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది AC వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది, ఎందుకంటే ఇది AC వోల్టేజ్ సిగ్నల్‌ను నియంత్రించడానికి పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్.

TRIAC అనేది మూడు-టెర్మినల్ AC స్విచ్, దాని గేట్ టెర్మినల్ వద్ద తక్కువ శక్తి సిగ్నల్ ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది. SCR లలో, ఇది ఒకే దిశలో నిర్వహిస్తుంది, కానీ TRIAC విషయంలో, శక్తిని రెండు దిశలలో నియంత్రించవచ్చు. TRIAC మరియు SCR గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి, మా మునుపటి కథనాలను అనుసరించండి.

పై చిత్రంలో చూపినట్లుగా, TRIAC ఒక చిన్న గేట్ పల్స్ సిగ్నల్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా 90 డిగ్రీల ఫైరింగ్ కోణంలో ప్రేరేపించబడుతుంది. "T1" సమయం మసక అవసరానికి అనుగుణంగా ఇవ్వబడిన ఆలస్యం సమయం. ఉదాహరణకు, ఈ సందర్భంలో, ఫైరింగ్ కోణం 90 శాతం, అందువల్ల విద్యుత్ ఉత్పత్తి కూడా సగానికి సగం అవుతుంది మరియు అందువల్ల దీపం కూడా సగం తీవ్రతతో మెరుస్తుంది.

AC సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ఇక్కడ 50 Hz అని మాకు తెలుసు. కాబట్టి కాల వ్యవధి 1 / f అవుతుంది, ఇది 20ms. సగం చక్రం కోసం, ఇది 10ms లేదా 10,000 మైక్రోసెకన్లు. అందువల్ల AC దీపం యొక్క శక్తిని నియంత్రించడానికి, “t1” పరిధి 0-10000 మైక్రోసెకన్ల నుండి మారుతూ ఉంటుంది.

ఆప్టోకపులర్:

ఆప్టోకపులర్‌ను ఆప్టోఇసోలేటర్ అని కూడా అంటారు. DC మరియు AC సిగ్నల్స్ వంటి రెండు ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ల మధ్య ఒంటరిగా ఉండటానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది. సాధారణంగా, ఇది పరారుణ కాంతిని విడుదల చేసే LED మరియు దానిని గుర్తించే ఫోటోసెన్సర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇక్కడ DC సిగ్నల్ అయిన మైక్రోకంట్రోలర్ సిగ్నల్స్ నుండి AC ఫ్యాన్‌ను నియంత్రించడానికి MOC3021 ఆప్టోకపులర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

TRIAC మరియు ఆప్టోకపులర్ కనెక్షన్ రేఖాచిత్రం:

3. అభిమాని వేగాన్ని నియంత్రించడానికి పొటెన్టోమీటర్

ఇక్కడ AC అభిమాని యొక్క వేగాన్ని మార్చడానికి ఒక పొటెన్షియోమీటర్ ఉపయోగించబడుతుంది. పొటెన్షియోమీటర్ అనేది 3 టెర్మినల్ పరికరం, అది వోల్టేజ్ డివైడర్‌గా పనిచేస్తుంది మరియు వేరియబుల్ వోల్టేజ్ అవుట్‌పుట్‌ను అందిస్తుంది. ఈ వేరియబుల్ అనలాగ్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ AC అభిమాని యొక్క వేగం విలువను సెట్ చేయడానికి Arduino అనలాగ్ ఇన్పుట్ టెర్మినల్ వద్ద ఇవ్వబడుతుంది.

4. పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ జనరేషన్ యూనిట్

చివరి దశలో, వేగ అవసరాల ప్రకారం TRIAC కి ఒక PWM పల్స్ ఇవ్వబడుతుంది, ఇది AC సిగ్నల్ యొక్క ఆన్ / ఆఫ్ టైమింగ్‌కు మారుతూ ఉంటుంది మరియు ఫ్యాన్ వేగాన్ని నియంత్రించడానికి వేరియబుల్ అవుట్‌పుట్‌ను అందిస్తుంది. ఇక్కడ ఆర్డ్యూనో పిడబ్ల్యుఎం పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పొటెన్షియోమీటర్ నుండి ఇన్‌పుట్‌ను తీసుకుంటుంది మరియు పిఆర్‌డబ్ల్యుఎమ్ సిగ్నల్ అవుట్‌పుట్‌ను టిఆర్‌ఐఐసి మరియు ఆప్టోకపులర్ సర్క్యూట్‌కు ఇస్తుంది, ఇది ఎసి అభిమానిని కావలసిన వేగంతో నడిపిస్తుంది. ఆర్డునో ఉపయోగించి పిడబ్ల్యుఎం తరం గురించి ఇక్కడ మరింత తెలుసుకోండి.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

ఈ ఆర్డునో ఆధారిత 230 వి ఫ్యాన్ స్పీడ్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

గమనిక: నేను అర్థం చేసుకోవడానికి మాత్రమే పూర్తి సర్క్యూట్‌ను బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో చూపించాను. మీరు మీ బ్రెడ్‌బోర్డుపై నేరుగా 220 వి ఎసి సరఫరాను ఉపయోగించకూడదు, ఈ క్రింది చిత్రంలో మీరు చూడగలిగే విధంగా కనెక్షన్‌లను చేయడానికి నేను చుక్కల బోర్డుని ఉపయోగించాను

ఎసి ఫ్యాన్ స్పీడ్ కంట్రోల్ కోసం ఆర్డునోను ప్రోగ్రామింగ్ చేస్తోంది

హార్డ్‌వేర్ కనెక్షన్ తరువాత, మేము ఆర్డునో కోసం కోడ్‌ను వ్రాయాలి, ఇది పొటెన్షియోమీటర్ ఇన్‌పుట్ ఉపయోగించి ఎసి సిగ్నల్ ఆన్ / ఆఫ్ టైమింగ్‌ను నియంత్రించడానికి పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మేము గతంలో చాలా ప్రాజెక్టులలో పిడబ్ల్యుఎం పద్ధతులను ఉపయోగించాము.

ఈ ఆర్డునో ఎసి ఫ్యాన్ స్పీడ్ కంట్రోల్ ప్రాజెక్ట్ యొక్క పూర్తి కోడ్ ఈ ప్రాజెక్ట్ దిగువన ఇవ్వబడింది. కోడ్ యొక్క స్టెప్‌వైస్ వివరణ క్రింద ఇవ్వబడింది.

మొదటి దశలో, అవసరమైన అన్ని వేరియబుల్స్ ను డిక్లేర్ చేయండి, ఇవి కోడ్ అంతటా ఉపయోగించబడతాయి. ఇక్కడ BT136 TRIAC Arduino యొక్క పిన్ 6 కి అనుసంధానించబడి ఉంది. మరియు వేరియబుల్ స్పీడ్_వాల్ స్పీడ్ స్టెప్ విలువను నిల్వ చేయడానికి ప్రకటించబడింది.

int TRIAC = 6; పూర్ణాంక వేగం_వాల్ = 0;

తరువాత, సెటప్ ఫంక్షన్ లోపల, TRIAC పిన్ను అవుట్‌పుట్‌గా ప్రకటించండి, ఎందుకంటే ఈ పిన్ ద్వారా PWM అవుట్పుట్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. అప్పుడు, సున్నా-క్రాసింగ్‌ను గుర్తించడానికి అంతరాయాన్ని కాన్ఫిగర్ చేయండి. ఇక్కడ మేము అటాచ్ఇంటరప్ట్ అనే ఫంక్షన్‌ను ఉపయోగించాము, ఇది ఆర్డునో యొక్క డిజిటల్ పిన్ 3 ను బాహ్య అంతరాయంగా కాన్ఫిగర్ చేస్తుంది మరియు దాని పిన్ వద్ద ఏదైనా అంతరాయాలను గుర్తించినప్పుడు జీరో_క్రాసింగ్ అనే ఫంక్షన్‌ను పిలుస్తుంది.

శూన్య సెటప్ () {పిన్‌మోడ్ (LAMP, OUTPUT); అటాచ్ఇంటరప్ట్ (డిజిటల్ పిన్టోఇంటరప్ట్ (3), జీరో_క్రాసింగ్, మార్చండి); }

అనంతమైన లూప్ లోపల, A0 వద్ద అనుసంధానించబడిన పొటెన్టోమీటర్ నుండి అనలాగ్ విలువను చదవండి మరియు దానిని (10-49) విలువ పరిధికి మ్యాప్ చేయండి.

ఈ పరిధిని తెలుసుకోవడానికి మేము ఒక చిన్న గణన చేయాలి. ప్రతి అర్ధ చక్రం 10,000 మైక్రోసెకన్లకు సమానం అని ముందే చెప్పబడింది. కాబట్టి ఇక్కడ మసకబారడం 50 దశల్లో నియంత్రించబడుతుంది, ఇది ఏకపక్ష విలువ మరియు మార్చవచ్చు. ఇక్కడ కనీస దశలు 10 గా తీసుకోబడతాయి, ఎందుకంటే 0-9 దశలు సుమారుగా ఒకే విద్యుత్ ఉత్పత్తిని ఇస్తాయి మరియు గరిష్ట దశలను 49 గా తీసుకుంటారు, ఎందుకంటే ఎగువ పరిమితిని తీసుకోవటానికి ఆచరణాత్మకంగా సిఫారసు చేయబడలేదు (ఇది ఈ సందర్భంలో 50).

అప్పుడు ప్రతి దశ సమయాన్ని 10000/50 = 200 మైక్రోసెకన్లుగా లెక్కించవచ్చు. ఇది కోడ్ యొక్క తరువాతి భాగంలో ఉపయోగించబడుతుంది.

void loop () {int pot = అనలాగ్ రీడ్ (A0); పూర్ణాంక డేటా 1 = పటం (కుండ, 0, 1023,10,49); speed_val = డేటా 1; }

చివరి దశలో, అంతరాయంతో నడిచే ఫంక్షన్ సున్నా_క్రాసింగ్‌ను కాన్ఫిగర్ చేయండి. ఇక్కడ మసకబారిన సమయాన్ని వ్యక్తిగత దశ సమయాన్ని సంఖ్యతో గుణించడం ద్వారా లెక్కించవచ్చు. దశల. ఈ ఆలస్యం సమయం తరువాత, TRIAC ను 10 మైక్రోసెకన్ల చిన్న అధిక పల్స్ ఉపయోగించి ప్రారంభించవచ్చు, ఇది TRIAC ను ఆన్ చేయడానికి సరిపోతుంది.

void zero_crossing () {int chop_time = (200 * speed_val); delayMicroseconds (చాప్_టైమ్); డిజిటల్ రైట్ (TRIAC, HIGH); delayMicroseconds (10); డిజిటల్ రైట్ (TRIAC, LOW); }

ఆర్డునో మరియు పిడబ్ల్యుఎం ఉపయోగించి ఈ ఎసి ఫ్యాన్ కంట్రోల్ కోసం వర్కింగ్ వీడియోతో పాటు పూర్తి కోడ్ క్రింద ఇవ్వబడింది.