Bygga/styra 220V dimmer med 0-3V

[MiaM]

Kortet i inlägget från 13.34 2014-10-05 saknar fortfarande signaljord för optokopplarnas signaler från mikroprocessorn.

Om 230V-ledarna ska märkas P och N så bör det vara N som är obruten och P som bryts. D.v.s. byt plats på bokstäverna P och N överallt. Detta gäller förstås bara om texten ska hamna på kortet.

Bra att banorna blivit bredare, men låt de gärna bli än bredare. Om du kan acceptera att P och N byter plats på OUT 2 och OUT 4 så kan du dra P på utsidan av IN-anslutningarna och då slipper du dra ledare mellan benen på OUT2 och OUT4, och kan på så sätt få plats med än bredare banor.

Jag skulle flyttat högra/nedre änden på 1k-motstånden så att den banan går "egen väg" hela vägen fram till benet på triac'en, och det benet används som sammankoppling för ledaren vidare till N IN.

Man kan nog skriva P och N på 230V-sidan, men det verkar vanligare med L och N (live och neutral).


Just ja, processorkortet från 18.35 2014-10-04 har alldeles för klena ledare för 230V-sidan, och dessutom så bör du INTE ha något jordplan där. Jordplanet gör att du inte får 6mm (eller ens 4mm) isolering mellan 230V-sidan och processorsidan.


Vad gäller faran med 230V på korten så kan man nog provköra processorkortet med klart lägre spänning än 230V (typ vanlig tung trafo som ger 12V AC eller liknande), fast då kan du behöva tillfälligt köra med motstånd med lägre värde än 33k. Glöm inte att byta till rätt motstånd före du kör 230V. Tejpa på klisterlapp typ "OBS ej 230V" innan du tillfälligt monterar motstånd med lägre värden!

[exile]

Som JohnGalt sa kristallen behövs för DMX interfacet, man kan kanske komma undan med den interna oscillatorn i ATtiny2313. Om så är fallet så är det bara att inte sätta ditt kristallen och kondensatorerna (obs! JohnGalt slant nog lite när han skrev det bör var 22pF). Men det värre att komma på att man behöver den och att det inte finns plats för dem på kretskortet.

Skillnaden mellan 6N136 och SP485CS är att 6N136 är en optokoplare och SP485CS är RS485 trancivers.
6N136 har en lysdiod inbyggd i sig och när den lyser på den inbyggda foto transistorn så "sluter" sig transistorn som en "strömbrytare" (inte riktigt hela sanningen, men för den här applikation är "close enough"). problemet är att lysdioden behöver ström för att lysa vilket belastar DMX busen, vilket går hyfsat om man har lite enheter samt att kablarna mellan enheterna är ganska korta.
Men har man lite fler enheter så kan signalen degraderas så att den inte går läsa eller att fel uppstår.

SP485CS (eller en annan ekvivalent ic) är en mottagare och sändare av RS485, den använder sig av "diffamp" för att "läsa" signalen. "Diffampen" i SP485CS har väldigt högt ingångs resistans och belastar DMX busen minimalt. (enkelt förklarat)

Hur som helst måste du ha en översättare från rs485 till TTL så att ATtiny kan läsa signalen.

Angående filtret så har jag inte räknat på det men 22uH som JohnGalt och en X2 kondensator på ca 33nF till 68nF bör vara lämpligt.

[sirmiro]

Detta är nu läget jag har nått.

Dimmer8.jpg

Så klart framåt.

Behövs kristall så är det bara sätta in en kristall, jag ska bara försöka förstå hur. Hur många Hz bör den ha?

Spolar och drosslar har jag ännu inte förstått ordentligt vad de gör, men säger ni att de behövs så lyssnar jag. Nu börjar jag ju förstå det andra. =)

Som jag förstått detta är det N som måste brytas och fasen ska ligga på konstant, men det är för min del bara att ändra sen.
De tecken som står nu är för att jag ska ha en aning vad som går var.

Förstår jag rätt om 6N136 bör bytas till en liknande komponent som är mer anpassad?


Angående tjockleken på linjerna på AC så är de så tjocka som PCBWizard tillåter (första program jag hörde om) och jordplanet la den till när jag klickade att den skulle göra allt automatiskt. Nu har jag pillat lite mer med det, men att dra dubbla linjer väntar jag med till att allt fungerar. =)


EDIT:
Lägger med det vanliga schemat så kan ni gärna förklara var kristalldelen ska in. =)
(Och allt annat jag missuppfattat.) =)
Åter - enormt tack för att ni står ut med mina nybörjarfrågor.

Dimmer9.jpg

[mrfrenzy]

Nu börjar det se vettigt ut

Normalt sett bryter man fasen och lämnar nollan orörd. Om enheten ska anslutas via stickpropp spelar det dock ingen större roll eftersom sladden kan vändas.

En snabb glasrörssäkring kan vara bra att ha, annars brinner dina triacs upp om en ansluten lampa går sönder så att glödtråden kortsluter (ganska vanligt).

I databladet till processorn står mellan vilka ben kristallen ska anslutas och förmodligen också värde på kondensatorerna.

[MiaM]

Kretskortslayouten saknar fortfarande signaljordanslutningen till H11AA1 och MOC'arna.

Du vill nog ha skruvhål i hörnen av kortet. Gör så att skruvhålen i hörnen på vänstra halvan inte har kontakt med jordplanet, och på högra sidan är det viktigt att hålla 6mm-avståndet även om skruvskallar, distanser o.s.v. råkar vara halvstora. Förr eller senare tappar någon bort en distans och monterar dit en annan som råkar vara lite större eller liknande.

Jag tror inte spolarna/drosslarna får plats, fast det är kanske jag som lever kvar i svunna tider. På 80-talet så var spolarna ofta riktigt stora, en ringformad ferritkärna med en diameter på ett par centimeter med relativt grov tråd lindad med ett par dussin varv brukade det vara, om jag inte minns fel. Man vill dessutom ha en kondensator också, som brukar sitta mellan triac'ens ingång och "utgången" på drosseln.

OBS att denna kondensator gör att det alltid läcker ut en liten mängd ström från dimmern, även när triac'en är helt släckt. Man ska ju ändå inte lita på att det är strömlöst när man dimmat ned, men med kondingen blir det extra viktigt att tänka sig för.

Anledningen till att man låter triac'arna bryta fasen och har nollan fast ansluten är annars givetvis för att man ska ha så låg spänning som möjligt (mot skyddsjord) när lamporna är släckta, så blir det åtminstone en smula mindre elfarligt.

[exile]

Som sagt det tar sig

Kristallen och SP485 (eller MAX485 eller någon annan pin kompatibel ic) bör kopplas in så här typ.

485.png

Notera att noll detektionen inte kan vara kopplad till kristallen utan du måste nog nalla en i/o pinne av adress väljaren vilket gör att du endast kan adressera 32 "kort" (32*8 = 256kannaler totalt) givet vis kan man göra två versioner en som går från 0-255 och en som går 256-511 (mjukvara skillnad).
Du kan även om du inte vill ha två versioner programmera om reset pinnen till en i/o och använda som adress men det är inte att rekommendera efter som kretsen måste parallell programmeras (typ alla pinnar måste vara anslutna) vid omprogrammering (dessutom stöder de flesta programmerare inte den typen av programmering).
Givet vis kan du välja att ansluta reset pinnen till adressväljaren och sedan om du skulle vilja kan du programmera om pinnen (då har du inga stängda dörrar i alla fall)

Du saknar signaljord överallt inte bara till H11AA1 och MOC:arna.

Sedan undrar jag lite över footprinten för triacana, vad för triacar har du valt ? typ BT139? i så fall stämmer inte pinouten.

[sirmiro]

Hmm, hur gör jag för att dra en pinne till jord då? Den lägger ju direkt en ram runt allt.

Jag har ingen aning om hur stora de sakerna är, och har bara försökt få det så litet som möjligt med det jag hittat i programmet.
Jag hittade heller ingen triac, så även där är det bara en komponent med rätt kopplingssätt.
Det viktigaste är att få till hur sladdarna går då jag kan förstå det.

Att byta fas och nolla är inga problem för mig, den känns säkrare att bryta fasen. =)

Givetvis ska alla skruvar och hål dubbelkollas inför den version som verkligen ska tillverkas.

Tidigare talades det om kylfläns - fungerar en liten alubit som sedan fästs i en större alubox? (Tror jag kan ta en box i alu med utrymme för 250*85mm och M20 hål ut i solitt alu med infräst yttre kylfläns - skulle det funka om jag får loss en sån?)


Om adressen går att koda in kan jag lika gärna skriva in den om det gör det lättare med pinnar. Det är ju inte svårare än att lägga dem med 8stegs mellanrum om de har 8 kanaler. =)

Vad är absolut minimum på pinnar som processorn måste ha? 8? (Då för 1 kanal?)

[sirmiro]

Den tyska varianten har (vad jag nu förstått) en strömomvandlare kopplad till kristallen och att det löser 0-strömmen. Fungerar det att göra, eller är det jag som missat nån sladd där?
Är det dumt att ha en AC220V->DC5V omvandlare på samma kort? Det känns ju som att det blir självförsörjande då.

[JohnGalt]

Du kan inte blanda ihop det tyska exemplet med det sätt du gör på nu, i det tyska exemplet är mikroprcessorn och kringliggande komponenter nätspänningsförande. Du kan göra så, men då får du isolera mot DMX-bussen. Du måste vara konsekvent, göra på det ena eller andra sättet.

I det tyska exemplet är kristallen inte alls ansluten till omvandlaren (annat än jord till kondensatorerna) och den har inget med nollgenomgång att göra. I det exemplet detekteras nollgenomgång på samma pinne som styr triac-gaten, f ö ganska listigt tycker jag.
Givetvis pF inte nF som jag skrev för dessa kondensatorer, tack exile.

Visst är det smidigt att ha AC/DC-omvandlare på kortet, men ska det vara isolerat (trafo) tar det plats och kostar en del. Ska du ha många enheter och har möjlighet att dra ut 5V är det nog bättre.

Kylfläns behöver du inte för så låg effekt som 20W. Du behöver inte så stora drosslar heller för så låg effekt, det kan nog räcka med den platsen.
Har du ingen vanlig rumsdimmer du kan öppna och titta i, då ser du ju lite hur de har dimensionerat drossel, kylning, säkring, ledningsbanor mm. De brukar klara upp till 300W.

En spole är f ö samma sak som en drossel, består bara av upplindad isolerad koppartråd. Funktionen är att den är strömtrög. Stoppar man något järnhaltigt i mitten av rullen (kärnan) blir den mycket effektivare, ferrit för höga frekvenser, järn för låga frekvenser. Är kärnan ringformad (toroid) blir den ännu effektivare.
Här vill vi använda spolen för att få det extremt snabba tillslaget i triacen en aning mindre brant (för att minska störningarna), då är en toriod-drossel med järnkärna lämplig.
Detta var långt ifrån vetenskapligt, men på ett ungefär.

[sirmiro]

Jag försöker bara förstå hur det bör göras. =)

Den tyska designen är grunden till allt som är uppritat och det har hjälpt att förstå det.
Är det den styrningen de nyttjar dioden på triacbenet till?

Jag tolkade det som att det var nollavkänning de hade genom kristallen, men då börjar jag förstå även hur det hänger samman.

Så en AC/DC-omvandlare är inte så enkel som ett par motstånd och några dioder?

Skönt att slippa kylflänsar om det går.
Har ingen tillgänglig för att öppna, men vet ju ungefärlig storlek. Fungerar de normala dimrarna med ratt på detta sätt, eller går de med potentiometer eller liknande?

Spolar fick jag med mig en del om i skolan, bland annat att man kunde överföra ström mellan olika kretsar med dem.
Frågan nu blir givetvis om det finns någon speciell som är vettigt - eller om det finns någon katalog där man kan bläddra mellan alla dessa saker smidigt? Allt jag nyttjar normalt är ebay & aliexpress, vilket ställer till bekymmer att bläddra. Elfas sida förstår jag mig inte på och kjell.com har inte många saker när man tittar på det.

[MiaM]

Oj, jag hade missat/glömt att det bara är 20W. Då behövs inga kylflänsar, och en drossel kan nog vara klart mindre.

Däremot behöver man tänka på ett par andra saker:
Eventuell kondensator behöver vara såpass liten att du inte får något synligt ljus av strömmen som läcker genom kondensatorn.
Triac'ar har en nedre gräns på minsta belastning där de garanterat fortsätter leda. Det går att driva lysdioden i MOC'arna hela tiden fram till nästa nollgenomgång, men det vore bättre om triac'en klarar att leda på egen hand.


Om du skulle bygga för lite högre effekt så kan det vara bra att veta att på många triac'ar så är ett ben ihopkopplat med kylflänsen, oftast är det mittenbenet men man behöver kolla upp detta. Om du ritar kortet så att mittbentet på triac'arna är ihopkopplade så kan de dela på en gemensam kylfläns som skruvas i kortet och som i sig blir strömförande, så slipper man isolera varje triac. Fast det är säkrare och bättre att använda isolerade triac's. Fast det här är ju hypotetiskt eftersom du bara behöver 20W.

[sirmiro]

Aha, så kylflänsen blir ledande. Då kan den absolut inte vara i kontakt med metall till höljet utanför.
Då lärde jag mig mer nya saker.

Storleken på kondensator, hur mycket det läcker osv säger mig ingenting. :/
Men jag har förstått att det kan vara bekymmer att dimma till noll i vissa system.

Hur mycket kan en välkyld normal triac klara i effektuttag?

[JohnGalt]

Kylflänsen blir ledande bara om man väljer en triac med oisolerad tab, det är bara att välja en som är isolerad. Enkelt men viktigt att tänka på.

Gräv inte ned dig för mycket i avstörningen (spole/drossel, kondensator) just nu, det kan du lägga till när du fått det att fungera.

MiaM's tips att testa med 12 el 24 V AC först är mycket bra, då kan du labba även under drift utan att ha ihjäl dig.

En annan sak som förenklar att komma igång är att göra ett program som dimmar upp och ned långsamt i cykler, så kan du testa dimningen utan att köra kommunikation och lägga till den delen senare. Alltid bra att bita över lagom mycket, tycker jag.
Du kan redan programmera Atmel AVR microcontrollers? Det är ju i så fall en solid grund, då är det lätt.

Effektuttag i en triac: Man kan få ut ungefär 2 kW vid 230V med en triac i den vanligaste kapslingen (TO-220), men det är bara att välja en större kapsling t ex 72-032-06 om man vill ha mera. Triacar är billiga, ofta är avstörningen det som är dyrast.

Ja, en vanlig rumsdimmer fungerar på samma sätt som detta, den har en triac (normalt TO-220), toroid-drossel, snabb säkring mm. Men i stället för mikrocontroller delen är det en pot + några kringkomponenter som ger den fördröjda pulsen till triacen. Allt ligger på nätspänning, så det finns ingen opto-isolering.

Spolar/drosslar på Ebay: Sök t ex på "toroid choke" el "toriod inductor" (måste inte vara toriod heller), du bör ha minst ca 22 uH och minst 1 A (bara för att ge en idé om storleksordningen).

[exile]

Så en AC/DC-omvandlare är inte så enkel som ett par motstånd och några dioder?

Visst går det men då är uC inte längre isolerad från nät spänningen (vilket är oönskat i det här fallet).
Om du vill ha isolerad lösning så måste du ha en transformator av något slag, exempel 56-006-39 som är "kortslutning säker" (vilket lättsamt samt du slipper en säkring) till den behöver du likbrygga glättnings kondensator och spännings regulator typ 7805 eller liknade med till hörande kondensator.
Det kommer att ta upp en del plats på kretskortet, inte överdrivet mycket men en del.

Apropå lasten vad är de för något ? 20W låter nästan som små halogen lampor (gå de inte på 12volt?)

Kondensatorn maximala storlek kan man ganska enkelt räkna ut genom jω-metoden.
Om vi antar att lasten har mycket mindre impedans än kondensatorn som sitter i serie med kondensatorn så kan man göra en approximation, Att kondensatorn är seriekopplad med ett "noll ohms motstånd" delvis att kondensatorn sitter direkt på 240volt.
Delvis Z=1/jωC
UZ = I -> UjωC = I -> I / Ujω = C
Om vi accepterar en ström på låt oss säga 5mA rms (om det är en glödlampa på 20watt lär den knappast lysa vi 5mA)
Får vi ca 0.005 / (240*2*pi*50) ~ 66nF
Del vis max ca 66nF, så exempel 47nF eller 33nF är då ett lämpligt val

[sirmiro]

Hej igen.

Efter många om och men så har jag fått hem de delar jag borde behöva för att få steg 1 att fungera - nämligen att dimma en lampa.

Jag har skaffat en arduino nano som används tills dess att allt fungerar.

Gul ledning är från Pin D2
Ljusblå ledning är från Pin D10
Svart ledning är från Pin GND
Röd ledning är från Pin 5V
Ett antal motstånd.
En MOC3023, en H11AA1 och en bta16 600b triac.
Allt enligt: http://fleck.rullz.lv/acdimmer/ac_dimme ... ircuit.png
Men med en H11AA1 istället för diodbrygga.
230V med dubbla faser in (Norge...) och en 15w klassisk glödlampa.

int AC_pin = 10 ; //Pin to MOC3020 - OptoTriac
byte dim = 0; //Initial brightness level from 0 to 255, change as you like!

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(AC_pin, OUTPUT);
attachInterrupt(0, light, FALLING);//When arduino Pin 2 is FALLING from HIGH to LOW, run light procedure!
}

void light() {
if (Serial.available()) {
dim = Serial.read();
if (dim < 1) { //Turn TRIAC completely OFF if dim is 0
digitalWrite(AC_pin, LOW);
}
if (dim > 254) { //Turn TRIAC completely ON if dim is 255
digitalWrite(AC_pin, HIGH);
}
}
if (dim > 0 && dim < 255) { //Dimming part, if dim is not 0 and not 255
delayMicroseconds(34*(255-dim));
digitalWrite(AC_pin, HIGH);
delayMicroseconds(500);
digitalWrite(AC_pin, LOW);
}
}

void loop() {

}

MEN - det fungerar inte.
Lampan lyser på fullt trots att det borde vara 0 som jag förstått det.
Vad gör jag fel?


(Ja, jag är försiktig och startar med fjärrbrytare för att undgå stötar. AC kopplas ur innan jag flyttar någon sladd.)