Nội Dung Bài Viết
Tìm hiểu về TRIAC
Là van bán dẫn có thể đóng ngắt với tần số lớn và điều khiển được dòng điện AC.
Cấu tạo của Triac.Gồm 2 thyristor mắc song song ngược chiều nhau, nhờ vậy nên triac có thể dẫn được cả 2 chiều.
Đặc tính V-A và các trường hợp điều khiển triac: Mặc dù có thể tạo góc kích có dấu tùy ý nhưng trên thực tế việc kích sẽ thuận lợi hơn khi dòng kích dương cho trường hợp dòng qua triac dương và dòng kích âm khi dòng qua triac âm.
Để lựa chọn được van bán dẫn phù hợp với dự án thì ta cần phải quan tâm đến đặc tính dV /dt .
Ví dụ: mình sử dụng van bán dẫn loại BTA 25-600.
Sau khi tính toán bạn hãy tra khảo datasheet của thiết bị để biết thiết bị có đáp ứng được nhu cầu của dự án không.
sau đây là giản đồ xung của triac. Điều ta cần quan tâm ở đây là góc kích α khi góc kích α thay đổi thì điện áp đầu ra của triac cũng sẽ thay đổi hay nói cách khác là điện áp cấp cho tải cũng sẽ thay đổi.
Khi góc kích α = 0 thì công suất lúc đó đạt 100% triac mở hoàn toàn, góc α = công suất đạt 50% triac mở một nữa, góc α = công suất đạt 0% triac ngưng dẫn.
Ngoài ra ta còn phải quan tâm đến điểm đồng bộ, tức là điểm giao nhau giữa chu kỳ âm và chu kỳ dương. Ta chỉ điều khiển được góc kích α khi tìm được điểm đồng bộ.
Góc đồng bộ
Sơ đồ mạch đồng bộ:
Cấp điện áp 220VAC qua cầu điốt (Chỉnh lưu toàn phần), ta được điện áp với toàn bán kỳ dương Vbrigde dao động với tần số f = 50Hz, tức chu kỳ giao động
T = 0.02s = 20ms vậy nữa chu kỳ giao động là Thaft = T/2= 10ms.
Dòng điện đi qua cầu điốt tới Điốt Zener (với điện áp ngược của điốt Zener là Vz= 5.1V). Chức năng của điốt Zener này rất quan trọng, nó có chức năng ghim áp. Tức là khi:
Vbrigde < Vz thì điện áp chạy qua điện trở 470Ω lúc này điốt Zener dẫn thuận và được xem như một điốt bán dẫn bình thường.
Vbrigde > Vz lúc này điốt Zener dẫn nghịch và được xem như một nguồn 5.1V.
Đồ thị biểu diễn tín hiệu đồng bộ được mô phỏng bằng phần mềm Proteus.
Hoạt động: khi Vbrigde > Vz thì led trong PC817( mạch cách ly quang) sẽ phát sáng kích dẫn chân 3 và chân 4 của PC817 được nối với nhau, lúc này chân tín hiệu kết nối với vi điều khiển được nối xuống Mass.
Dựa vào đặc điểm này ta có thể sử dụng ngắt ngoài của vi điều khiển để nhận biết tín hiệu đồng bộ của điện áp xoay chiều, từ đó tính được góc mở cho triac. Ta chỉ điều khiển thời gian trong khoảng 1ms ÷ 9ms không thể lấy thời gian ở khoảng 0ms ÷ 10ms để điều khiển vì có khoảng thời gian trễ để điện áp tăng lên 5V và giảm về 5V.
Mối quan hệ giữa góc mở và thời gian.
- t1 tương ứng với góc mở của triac.
- t2 thời gian xung kích của chân G để kích dẫn .
- t3 khoảng thời gian mà dòng điện đóng ngắt trong nữa chu kỳ.
- tương tự như vậy đối với nữa chu kỳ âm.
Chương trình điểm đồng bộ.
Dùng ngắt ngoài nhận biết tín hiệu đồng bộ để điều khiển góc kích.
Mạch bảo vệ.
Vì ta sử dụng vi điều khiển để điều khiển triac nên có khối cách ly, để cách ly điện áp bên khối công suất 200VAC với điện áp của vi điều khiển 5VDC.
Mình sử dụng moc3021 để làm khối cách ly và cầu chì F1 để bảo vệ van công suất.
Thuật toán PID.
Dựa vào công thức trên ta xây dựng giải thuật cho chương trình.
Giá trị đầu ra của hàm PID là một giá trị điện áp được băm xung từ 0 đến 255. Do đó ta phải giới hạn giá trị của Output, nhưng ta cần giá trị là thời gian kích chứ không phải là điện áp. Nên ta phải chuyển đổi theo công thức timer =1/Output, 2 đại lượng này tỉ lệ nghịch với nhau.
Thêm nữa ta giới hạn thời gian góc kích chỉ nằm trong khoảng 0 đến 0,9 thôi, vì độ trễ của mạch đồng bộ.
Các bạn cần phải dùng thêm cảm biến nhiệt độ để test thuật toán của mình chạy ổn định chưa nha.
Bài cũng khá dài rồi, nên thôi mình dừng bút tại đây.
Download Soucre
Bạn có thể tham khảo source code ở đây.
Lưu ý các bác lọc ra nha, vì nó nằm trong project của em cũng khá lâu rồi,
Bài viết các bạn có thể tham khảo:
- Đọc cảm biến nhiệt độ LM35 dùng Arduino
- Cảm biến khoảng cách HC-SR04 – Cảm biến siêu âm
- Cảm biến dò line – IR Line tracking sensor