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Tutorial Dimmer Shield

O Dimmer Shield é um dispositivo criado para controlar a potência de determinadas cargas domésticas, por exemplo lâmpadas incandescentes ou fluorescentes dimerizáveis, um ventilador de mesa, entre outros.

O princípio de funcionamento desse dispositivo é detectar o ponto zero da onda senoidal da rede elétrica doméstica, e a ativação do Triac. Com uma lógica de programação inserida no microcontrolador Arduino e o Dimmer Shield encaixado, é possível controlar a potência de uma carga.

Quando é detectado o ponto zero, o pino D2 do Dimmer Shield ficará em nível alto (5 volts). De acordo com a programação, a porta digital D3 (pino D3) do microcontrolador é colocado em nível alto (ativado) para disparar o Triac por um determinado tempo, e desativado (nível baixo – 0 volt) posteriormente. Reativando novamente quando detecta o ponto zero.

A Figura 1 mostra os pontos zeros da senoide, representada pela “bolinha” verde.

Figura 1 – Onda senoidal com a representação do ponto zero

A Figura 2 mostra a onda sendo cortada em 50% do meio ciclo, representada pela cor verde, ou seja, será aplicado 50% de potência para a carga.

Figura 2 – Onda senoidal sendo cortada em 50% do meio ciclo

CUIDADO AO MANUSEAR O DIMMER SHIELD NA REDE ELÉTRICA, POIS PODE LEVAR CHOQUE, CUIDADO! Toda vez que for fazer alguma alteração no Dimmer Shield, retire-o da tomada.

Abaixo está o código utilizado no vídeo tutorial.

//André Kuhn - Automation
//Código para o Dimmer ser controlado pelos botões

int loadR = 3;
volatile int power = 100;

void setup()
{
pinMode(loadR, 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);

pinMode(4, INPUT);
pinMode(5, INPUT);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
}

void loop()
{

if(digitalRead(4) == HIGH)
{
if(power <= 300)
{
power += 20;
}
delay(200);
}

if(digitalRead(5) == HIGH)

{
if(power >= 20)
{
power -= 20;
}
delay(200);
}
}

void zero_cross_int()
{

//Cálculo do ângulo de disparo: 60Hz -> 8,33ms (1/2 ciclo)

//(8333us - 8,33us) / 333 = 25 (aproximadamente)
int powertime = (25*(333-power));

if(powertime <= 325)
{
digitalWrite(loadR, HIGH);
}

else if(powertime >= 8325)
{
digitalWrite(loadR, LOW);
}

else if((powertime > 0) && (powertime < 8325))
{
//Mantém o circuito desligado por powertime microssegundos
delayMicroseconds(powertime);

//Envia sinal ao TRIAC para que ele passe a conduzir
digitalWrite(loadR, HIGH);

//Espera alguns microssegundos para que o TRIAC perceba o pulso
delayMicroseconds(8.33);

//Desliga o pulso
digitalWrite(loadR, LOW);
}
}

Com essa programação é possível ter 15 faixas de potências aplicadas na carga, as faixas são selecionadas pelas duas chaves tácteis inseridas na placa, que são os pinos digitais D4 e D5.

CUIDADO AO MANUSEAR O DIMMER SHIELD NA REDE ELÉTRICA, POIS PODE LEVAR CHOQUE, CUIDADO! Toda vez que for fazer alguma alteração no Dimmer Shield, retire-o da tomada.

O Vídeo 1 mostra o tutorial.

Segue abaixo o código para download: Dimmer_Arduino.zip, Dimmer_Arduino.ino

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Comentário de Radamés em 5 setembro 2014 às 14:42: uma dica, eu utilizei a biblioteca TimerOne.h como forma alternativa ao PWM que você implementou com o delayMicroseconds, já que isso é blocking.

Encontrei esse post sobre o dimmer AC utilizando essa lib e foi um sucesso!

http://forum.arduino.cc/index.php?PHPSESSID=f0ofbhbu7p9bga1gj4tli98...

Comentário de André Araújo Kuhn Pereira em 27 agosto 2014 às 15:18: Frank Junior. Eu coloquei sobre o arduino o Ethernet Shield, depois o Dimmer Shield e puxei fios para o acionamento da plaquinha de relê. Cuidado com a potência do ventilador, se for muito alto pode queimar o TRIAC, veja nos comentários abaixo. Eu fiz um vídeo usando um ventilador de 55 Watts de potências, segue o link: Dimmer Shield e Ventilador. Atenciosamente.

Comentário de Frank Junior em 27 agosto 2014 às 14:07: Muito massa André. Show de bola.

Nesse caso tu colocasse um shield por cima do outro né? sem bronca?

Vou comprar o shield dimmer tb pra experimentar com um ventilador q eu tenho em casa, e pegando dados de sensores

Comentário de André Araújo Kuhn Pereira em 27 agosto 2014 às 14:03: Frank Junior, eu fiz um teste e conseguir dimenrizar uma lampada e acionar um relê, pelo ethernet shield, mas não criei página html, ou seja, o acionamento era digitar o endereço do ethernet shield e mais a informação desejada no navegador, por exemplo: "http://192.168.0.177/Diminuir" ou "http://192.168.0.177/Aumentar" ou "http://192.168.0.177/Desligar" ou "http://192.168.0.177/Ligar" para controlar intensidade da lâmpada incandescente, e "http://192.168.0.177/DesligarSom" ou "http://192.168.0.177/LigarSom" para ativar ou desativar o relê. Nessa aplicação usei um Arduino mega 2560. Para facilitar a comunicação criei um aplicativo em android que digite o endereço, mais a informação quando pressiona um botão. A imagem abaixo mostra a aplicação desenvolvida no IDE Eclipse.

Comentário de Frank Junior em 27 agosto 2014 às 10:27: Só uma dúvida...

eu vi nesse vídeo do youtube: https://www.youtube.com/watch?v=TB4ruVVsT9k

que quando um arduino tiver responsável por dimmerizar alguma coisa, não seria bom fazer mais nada pq é um procedimento q meche muito com tempo.
Tudo bem q o shield q ele usou e o código é bem diferente desse. A dúvida é:
Com esse shield aí do post, eu posso usar o arduino pra outras coisas? como por exemplo: acionar reles, pegar dados de sensores e outros módulos...

Comentário de Radamés em 22 agosto 2014 às 18:00: Olá André,

legal o vídeo! eu vi que funciona e funcionou aqui comigo também, mas acho que meu ventilador é mais potente e portanto a corrente RMS é maior, seria legal vocês especificarem isso na página do produto.

Outra dica, os bornes de AC estão muito próximos a placa Arduino, principalmente o LOAD, por alguns milímetros não encosta nos pinos de ISP o que seria um total desastre, 110AC queimando a placa arduino e possivelmente seu computador caso esteja conectado via cabo USB.

Para alguém leigo pode ser muito perigoso,

abs

ps: fui no labdegarem e comprei outra placa, depois vou comprar outro Triac compatível

Comentário de André Araújo Kuhn Pereira em 22 agosto 2014 às 17:25: Radamés eu fiz um vídeo utilizando um ventilador com as especificações 127 Volts, 55 Watts, 60 Hz, segue o link: https://www.youtube.com/watch?v=KcdfgjZW108, não sei qual você utilizou, pois no site diz ventilador de mesa. Sobre a troca do produto entre em contato com o pessoal do site. Atensiosamente.

Comentário de Radamés em 21 agosto 2014 às 23:06: Olá, comprei esse shield para controlar uma lâmpada incandescente, os primeiros testes fiz com a lâmpada e funcionou perfeitamente, no entanto quando testei com um ventilador acredito que o triac tenha queimado. Vi no datasheet que a corrente de pico é 25A e a máxima corrente RMS é de 4A, penso que vocês deveriam divulgar isso na página do produto.

Existe alguma possibilidade de trocar o meu shield? obrigado