ATENÇÃO: este projeto utiliza conexão direta à rede elétrica, e não fazer as conexões de forma adequada causa riscos de CHOQUE ELÉTRICO e INCÊNDIO. Só execute este projeto caso você já tenha experiência prévia com instalações elétricas.
Olá garagista no tutorial de hoje mostraremos como utilizar o Dimmer Shield para controlar a luminosidade de uma lâmpada incandescente pelo monitor serial Arduíno e por tac switchs presentes na placa através do Arduíno UNO Rev.3( Lembrando que a carga máxima é de até 4 A) .
Material utilizados
1x Plug de Tomada
1x Lâmpada
1x Metro de cabo AC
1. Dimmer Shield
Figura 1- Dimmer Shield
Características:
O Dimmer Shield é um shield para Arduíno que pode acionar de forma proporcional cargas como lâmpadas e motores, ou seja, você pode variar a intensidade do brilho de uma lâmpada incandescente, velocidade de um ventilador de mesa e controlar dispositivos que operam diretamente com 110V ou 220V com no máximo 4 A.
VAC: 110/220VAC 4 A
LOAD: Lâmpada Incandescente, Motor de ventilador de mesa e etc.
Pinos Utilizados:
D2 - Interrupção (Passagem por Zero)
D3 - Chaveamento do Triac
D4 e D5 - Chaves tácteis para uso geral
2. Dimmer
Dimmers (controles de brilho) e Controles de potência nada mais são do que circuitos que, intercalados com cargas na rede de energia elétrica, permitem controlar a sua potência.
Figura 2 - Esquema de ligação de um Dimmer
Ligados em série com lâmpadas incandescentes, eles permitem controlar seu brilho. Ligados em série com aparelhos que usam motores universais, eles possibilitam o controle da velocidade e em série com elementos de aquecimento a sua temperatura. Infelizmente, esses controles só podem ser usados com cargas resistivas (elementos de aquecimento e lâmpadas) ou formadas por um único enrolamento indutivo (motores universais e transformadores). Nunca devemos usar esses controles com lâmpadas eletrônicas, fluorescentes ou equipamentos eletrônicos em geral, pois eles podem causar a sua queima.O TRIAC é o elemento principal capaz de conduzir a corrente principal da carga. O controle da potência é feito, variando-se o ponto de disparo do triac em cada semiciclo da alimentação de corrente alternada.
Figrura 3 - Passagem pelo ponto zero
Figura 1- Ângulos de disparo
Com uma constante de tempo baixa o TRIAC dispara no início do semiciclo e a potência aplicada à carga é maior. Com uma constante de tempo alta , o disparo ocorre no final do semiciclo e apenas uma pequena parte da potência disponível é aplicada à carga.
Entre os dois extremos o controle pode ser ajustado para aplicar à carga qualquer potência entre 0 e aproximadamente 95% da potência máxima.
3. Sketch
//Desenvolvido por Marco Silva
//Email: Marco.silva@labdegaragem.com
//Lab de Garagem
int AC_LOAD = 3;// Dará o pulso no Triac pin
int dimming = 125;// Dimming level (0-128) 0 = ON, 128 = OFF
unsigned long time;//Contará o tempo
unsigned long timeout;//Estouro
int brilho[3];//Recebe os valores da serial
int i=0;//Quantidade de caracteres recebida pela serial
int flag=0;//Indica que foi recebida informação pela serial
char temp;//Armazena dados recebidos pela serial
int x,y;//Variaveis auxiliares
void setup()
{
Serial.begin(9600);//Inicia a serial com baud rate
pinMode(AC_LOAD, OUTPUT);// Disparo do Triac pino 3
attachInterrupt(0, zero_crosss_int, RISING);// Interrupção detecta a passagem por 0, quando passa de nível baixo para auto
pinMode(4, INPUT);// Configura o pino 4 como entrada
pinMode(5, INPUT);// Configura o pino 5 como entrada
}
void zero_crosss_int() // Função que detecta a passagem por 0
{
// Calculo do ângulo de disparo :: 60Hz-> 8.33ms (1/2 Cycle)
// (8333us - 8.33us) / 128 = 65 (Approx)
int dimtime = (65*dimming); // 65 equivale a 1 de 128
delayMicroseconds(dimtime); // Off cycle
digitalWrite(AC_LOAD, HIGH); // disparando o Triac
delayMicroseconds(8.33); // Aguarda o tempo de disparo
digitalWrite(AC_LOAD, LOW); // finaliza o pulso do Triac
}
void loop()
{
//------------------------------------------------------------------------------------------
// Retorna o tempo em milisegundos desde que o Arduíno começou a rodar,
time = millis()%2;//Divide por 2 e salva o resto
if(time==1||time==0)//Compara se o resto é igual a 0 ou 1 e sempre vai ser
{
timeout++;// Cronômetro
if (timeout>500)// Compara se houve estouro do tempo
{
i=0;// Zera o quantidades de caracteres recebidos
flag=0;// Zera o aviso de que foi recebido algum dado na serial
}
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------
//Aumenta a intensidade
if(digitalRead(4)==1 && dimming >10)// Compara se o botão foi pressionado e se o dimming é maior que 10 seu limite máximo
{
dimming= dimming -5;// Aumenta a intensidade de 5 em 5
y=dimming/1.25;//Converte em %
y=(y-100)*(-1);//O dimming é inversamente proporcional à porcentagem
Serial.print(y);
Serial.println("%");
Serial.print("Resolucao: ");
Serial.println(dimming);
delay(100);// Aguarda um tempo até o próximo acionamento
}
//Diminui a intensidade
if(digitalRead(5)==1&& dimming<125)
{
dimming= dimming +5;
y=dimming/1.25;
y=(y-100)*(-1);
Serial.print(y);
Serial.println("%");
Serial.print("Resolucao: ");
Serial.println(dimming);
delay(100);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------------
if (Serial.available()>0)// Verifica se houve recepção
{
flag=1;//Sinaliza que houve recepção
timeout=0;// Zera o o tempo de reset
//------------------------------------------------------------------------------------------
temp = Serial.read();// Armazena o que foi recebido pela serial
brilho[i]=temp-48;// Decrementa 48 na tabela ascii para converter de decimal para char
i++;// Contabiliza um recebimento
}
//---------------------------------------------------------------------------
if (timeout>200&&flag==1)// Compara se houve estouro do timeout(se ficou um tempo sem recepção) e se houve recepção
{
flag=0;// Sera aviso de recepção
// Verifica a quantidade de informação recebida
switch(i)
{
case 1:
x=brilho[0];//Unidade
break;
case 2:
x=brilho[0]*10 + brilho[1];//Dezena e unidade
break;
case 3:
x=brilho[0]*100 + brilho[1]*10 + brilho[2];//Centena, Dezena, Unidade
break;
}
// Envia para serial informações em % e resolução de disparo
Serial.print(x);
Serial.println("%");
delay(30);
if(x>100||x<0)// Proteção para se foi inserido um valor mair que 100%
{
Serial.println("Excedeu o limite");
}
else// Se estiver tudo OK
{
x=100-x;// Inversamente proporcional a %
dimming=x*1.25;// Resolução diminuida de 128 para 125 para garantir um tempo bom de resposta
if(dimming<8)
{
dimming=8;// O dimming será sempre maior que 10 para garantir um tempo bom de resposta
}
//Envia para a serial o valor da resolução
Serial.print("Resolucao: ");
Serial.println(dimming);
}
}
}
Referências:
http://www.labdegaragem.org/loja/48-ldg/dimmer-shield.html
http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-dimmer-shield
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/619-dimmers-e-controles-de-potencia-art071
Comentar
Boa noite Bruno Carvalho!
Eu fiz o código baseado em temperatura do lm35 que variava de 0 a 100 graus Celsius, e nesta proporção calculava o disparo do triac, de 0 a 100 %.
Para utilizar em seu projeto, mude a linha do código:
...
temperatura =( 5.0 * leitura_analog * 100.0)/1024.0;
...
Substituindo o "100.0" por "200.0", e veja se satisfaz a sua necessidade, ou seja, ficará dessa forma:
...
temperatura =( 5.0 * leitura_analog * 200.0)/1024.0;"
...
Att.
André Kuhn.
Ola André tem como mudar essa programação para o efeito de dimming comece em uma intensidade mais baixa tipo 25º ? fiz o teste aqui em casa e lampada nao chega no seu 100% e ela soh começa a variar sua intensidade com 27 graus,sendo uma temperatura muito elevada
Boa noite Mario Henrique!
Segue o código utilizando o lm35 para controlar a luminosidade da lâmpada com o Dimmer Shield.
O controle utilizado foi calcular a temperatura em graus Celsius, e deste resultado, controlar a luminosidade na mesma proporção.
No comentário do código mostra qual a relação desejada entre temperatura e luminosidade, que pode ser positiva ou negativa, por exemplo, se a temperatura subir e a luminosidade subir, terá relação positiva, e se a temperatura subir e a luminosidade cair, terá relação negativa. Isso dependerá do projeto.
//André Kuhn - Automação
//Código para o Dimmer Shield ser controlado pela variação da temperatura
//Pino digital responsável pelo chaveamento do TRIAC, o Dimmer Shield é o pino digital 3.
int load = 3;
//Variável inteira que varia de 0 a 100, representado em porcentagem (%), responsável por definir a
//luminosidade
volatile int power = 40;
void setup()
{
//Configurando a comunicação serial, com baud rate de 9600
Serial.begin(9600);
//Declarando o pino digital load (digital 3) como saída
pinMode(load, OUTPUT);
//Inicializa interrupção. O número zero indica a porta 2 do Arduino,
//zero_cross_int é a função que será chamada toda vez que pino 2 do Arduino,
//"subir" (RISING) de valor de 0 para 1.
attachInterrupt(0, zero_cross_int, RISING);
}
void loop()
{
//Variável que vai armazenar a temperatura do lm35
int temperatura;
//Variável responsável por armazenar a leitura da porta analógica
int leitura_analog;
//Fazendo a leitura analógica da porta A0
leitura_analog = analogRead(A0);
//Equação para calcular a temperatura do sensor lm35 em graus Célsius
temperatura =( 5.0 * leitura_analog * 100.0)/1024.0;
//-----------------------------------------------------------------------------------------
//Definindo a luminosidade, atribuindo o valor da variável conversao para a variável power,
//nesta parte, iremos definir se a relação de temperatura com a luminosidade será negativa ou positiva,
//por exemplo, se a temperatura subir e a luminosidade subir, terá relação positiva, e se a temperatura
//subir e a luminosidade cair, terá relação negativa. Isso dependerá do projeto.
//------------------
power = temperatura; //Relação positiva
//------------------
//-----------------
//power = 100 - temperatura; //Relação negativa
//-----------------
//---------------------------------------------------------------------------------------
//Imprimindo na serial monitor
Serial.println("Leitura, temperatura e power");
Serial.println(leitura_analog);
Serial.println(temperatura);
Serial.println(power);
//Atraso de 1 segundos
delay(1000);
}
//Função executada quando o Dimmer Shield detecta a passagem por zero da tensão alternada (senóide)
void zero_cross_int()
{
//Cálculo do ângulo de disparo: 60Hz -> 8,33ms (1/2 ciclo)
//(8333us - 8,33us) / 100 = 83 (aproximadamente)
//O powertime é o tempo que o TRIAC permanescerá desligado quando é detectado o ponto
//0 da senoide e varia de 0 a 8300 microsegundos
int powertime = (83*(100-power));
//Se o powertime for menor ou igual a 300 microsegundos, dar o comando de ligar a
//lâmpada (carga) - potência total fornecida
if(powertime <= 300)
{
//Liga o pulso do sinal ao TRIAC para que ele passe a conduzir, coloca o pino digital
//"load" em nível alto
digitalWrite(load, HIGH);
}
//Se o powertime for menor ou igual a 8000 microsegundos, dar o comando de desligar a
//lâmpada (carga) - potência zero fornecida
else if(powertime >= 8000)
{
//Desliga o pulso do sinal ao TRIAC para que ele não conduza, coloca o pino digital "load"
//em nível baixo
digitalWrite(load, LOW);
}
//Se o powertime estiver entre 300 microsegundos a 8000 microsegundos
else if((powertime > 300) && (powertime < 8000))
{
//Mantém o circuito desligado por powertime microssegundos (espera powertime
//microssegundos)
delayMicroseconds(powertime);
//Envia sinal ao TRIAC para que ele passe a conduzir, coloca o pino digital "load" em
//nível alto
digitalWrite(load, HIGH);
//Espera 8,33 microssegundos para que o TRIAC perceba o pulso
delayMicroseconds(8.33);
//Desliga o pulso do TRIAC, coloca o pino digital "load" em nível baixo
digitalWrite(load, LOW);
}
}
//André Kuhn - Automação
//Código para o Dimmer Shield ser controlado pela variação da temperatura
Figura 1 - Vista geral
Figura 2 - Conexão do lm35 ao arduino
Figura 3 - Testando o experimento e o código
Mario Henrique, espero que este código possa lhe ajudar no seu projeto.
Att.
André Kuhn.
Bom dia Mario Henrique! Final de semana a gente conversa melhor, pode ser? No momento estou viajando. Abraço.
Att.
André Kuhn.
Boa noite Mario Henrique!
Quando terminar o tutorial do controle de luminosidade de uma lâmpada utilizando o Ethernet Shield e o Dimmer Shield, em breve irei desenvolver e disponibilizar o código com o uso do LM35.
Att.
André Kuhn.
Bom dia Flávio!
O disparo do Triac utiliza a porta digital 3 sim.
Sobre a alteração da porta do envio de dados da biblioteca IRremote, dei uma pesquisada em alguns fóruns.
Pelo que pesquisei, não é possível alterar a porta digital. No arduino Uno se utiliza a porta digital 3, no Mega e Leonardo, utiliza a porta digital 9.
Segue o link do tutorial:
https://learn.adafruit.com/using-an-infrared-library/sending-ir-codes
Fóruns pesquisado:
http://labdegaragem.com/forum/topics/como-alterar-o-pino-de-envio-n...
http://forum.arduino.cc/index.php?topic=49630.0
http://labdegaragem.com/forum/topics/ligar-e-desligar-tv
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