STM32 ব্যবহার করে শক্তিশালী ডিজিটাল এসি ডিমার: 15 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

হেসাম মোশিরি দ্বারা, [email protected]

এসি লোড আমাদের সাথে বাস করে! কারণ তারা আমাদের চারপাশে সর্বত্র এবং কমপক্ষে গৃহস্থালী যন্ত্রপাতিগুলি মূল শক্তি দিয়ে সরবরাহ করা হয়। অনেক ধরনের শিল্প যন্ত্রপাতিও একক-ফেজ 220V-AC দ্বারা চালিত। অতএব, আমরা প্রায়শই এমন পরিস্থিতির মুখোমুখি হই যা আমাদের একটি এসি লোডের উপর সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণ (ডিমিং) থাকা প্রয়োজন, যেমন একটি বাতি, একটি এসি মোটর, একটি ভ্যাকুয়াম ক্লিনার, একটি ড্রিল, ইত্যাদি … আমাদের জানা উচিত যে একটি এসি লোড নিয়ন্ত্রণ করা নয় ডিসি লোডের মতো সহজ। আমাদের আলাদা ইলেকট্রনিক সার্কিট এবং কৌশল ব্যবহার করতে হবে। তদুপরি, যদি একটি এসি ডিমার ডিজিটালভাবে ডিজাইন করা হয়, এটি একটি সময়-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশন হিসাবে বিবেচিত হয় এবং মাইক্রোকন্ট্রোলারের কোড অবশ্যই সাবধানে এবং দক্ষতার সাথে লিখতে হবে। এই নিবন্ধে, আমি একটি বিচ্ছিন্ন 4000W ডিজিটাল এসি ডিমার চালু করেছি যা দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: মেইনবোর্ড এবং প্যানেল। প্যানেল বোর্ড দুটি পুশ বোতাম এবং একটি সাত-সেগমেন্ট ডিসপ্লে প্রদান করে যা ব্যবহারকারীকে আউটপুট ভোল্টেজ মসৃণভাবে সামঞ্জস্য করতে দেয়।

ধাপ 1: চিত্র 1, এসি ডিমার মেইনবোর্ডের পরিকল্পিত চিত্র

IC1, D1, এবং R2 শূন্য-ক্রসিং পয়েন্ট সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। জিরো-ক্রসিং পয়েন্টগুলি এসি ডিমারের জন্য বেশ প্রয়োজনীয়। IC1 [1] হল একটি অপটোকপলার যা গ্যালভানিক বিচ্ছিন্নতা প্রদান করে। R1 হল একটি পুলআপ প্রতিরোধক যা গোলমাল হ্রাস করে এবং আমাদের সকল পরিবর্তন (উত্থান এবং পতন উভয় প্রান্ত) ধারণ করতে দেয়।

IC3 ST থেকে একটি 25A রেটযুক্ত Triac [2]। এই উচ্চ বর্তমান রেটিং আমাদের সহজেই 4000W ডিমিং পাওয়ারে পৌঁছাতে দেয়, তবে, ট্রায়াকের তাপমাত্রা অবশ্যই কম এবং ঘরের তাপমাত্রার কাছাকাছি রাখতে হবে। আপনি যদি উচ্চ ক্ষমতার লোড নিয়ন্ত্রণ করতে চান, তাহলে একটি বড় হিটসিংক মাউন্ট করতে ভুলবেন না বা উপাদানটি ঠান্ডা করার জন্য একটি ফ্যান ব্যবহার করতে ভুলবেন না। ডেটশীট অনুসারে, এই ট্রায়াক বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে: "অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে স্ট্যাটিক রিলে, হিটিং রেগুলেশন, ইন্ডাকশন মোটর স্টার্টিং সার্কিট ইত্যাদি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে চালু/বন্ধ ফাংশন অন্তর্ভুক্ত থাকে, অথবা হালকা ডিমারগুলিতে ফেজ কন্ট্রোল অপারেশনের জন্য, মোটর স্পিড কন্ট্রোলার, এবং অনুরূপ”।

C3 এবং R6, R4 এবং C4 snubbers। সহজ কথায়, স্নুবার সার্কিটগুলি শব্দ কমাতে ব্যবহৃত হয়, তবে আরও পড়ার জন্য, অনুগ্রহ করে ST [3] থেকে AN437 অ্যাপ্লিকেশন নোট বিবেচনা করুন। আইসি 3 একটি স্নুবার-কম ট্রায়াক, তবে, আমি বাহ্যিক স্নুবার সার্কিটগুলিও ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি।

IC2 হল একটি অপটিওসোলেটর Triac [4] যা IC3 কে নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। এটি সঠিক গ্যালভানিক বিচ্ছিন্নতা তৈরি করে। R5 IC2 এর ডায়োড কারেন্ট সীমিত করে।

IC4 হল বিখ্যাত AMS1117 3.3V ভোল্টেজ রেগুলেটর [5] যা ডিজিটাল পার্ট সার্কিটের জন্য শক্তি সরবরাহ করে। C1 ইনপুট নয়েজ কমায় এবং C2 আউটপুট নয়েজ কমায়। P1 একটি 2 পিনের পুরুষ XH সংযোগকারী যা বাহ্যিক শক্তিকে ডিভাইসে সংযুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। 5V থেকে 9V পর্যন্ত যেকোন ইনপুট ভোল্টেজই যথেষ্ট।

IC5 হল STM32F030F4 মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং সার্কিটের হার্ট [6]। এটি লোড নিয়ন্ত্রণের জন্য সমস্ত নির্দেশনা প্রদান করে। P2 একটি 2*2 পুরুষ হেডার যা SWD এর মাধ্যমে মাইক্রোকন্ট্রোলার প্রোগ্রাম করার জন্য একটি ইন্টারফেস প্রদান করে।

R7 এবং R8 পুশবাটনের জন্য পুলআপ প্রতিরোধক। অতএব MCU এর pushbutton ইনপুট পিন সক্রিয়-কম হিসাবে প্রোগ্রাম করা হয়। MCU- এর ডেটশীট অনুযায়ী শব্দ কমাতে C8, C9 এবং C10 ব্যবহার করা হয়। L1, C5, C6, এবং C7 সাপ্লাই নয়েজ কমায়, ইনপুট নয়েজের জন্য শক্তিশালী ফিল্টারিং করার জন্য প্রথম অর্ডার এলসি ফিল্টার (Pi) তৈরি করে।

IDC1 হল একটি 2*7 (14 পিন) পুরুষ IDC সংযোগকারী যা 14-উপায় ফ্ল্যাট ক্যাবলের মাধ্যমে মেইনবোর্ড এবং প্যানেল বোর্ডের মধ্যে সঠিক সংযোগ স্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়।

পিসিবি লেআউট [মেইনবোর্ড]

চিত্র -২ মূল বোর্ডের PCB বিন্যাস দেখায়। এটি একটি দুই স্তরের PCB ডিজাইন। বিদ্যুৎ উপাদানগুলি হল-হোল এবং ডিজিটাল উপাদানগুলি এসএমডি।

ধাপ 2: চিত্র 2, AC Dimmer’s Mainboard এর PCB বিন্যাস

ছবিতে যেমন স্পষ্ট, বোর্ডটি দুটি ভাগে বিভক্ত এবং IC1 এবং IC2 ব্যবহার করে অপটিক্যালি বিচ্ছিন্ন। আমি ICB এবং IC3 এর অধীনে PCB- এ একটি বিচ্ছিন্নতা ফাঁক করেছি। উচ্চ কারেন্ট বহনকারী ট্র্যাকগুলি উপরের এবং নিচের স্তরগুলি ব্যবহার করে শক্তিশালী করা হয়েছে এবং ভায়াস ব্যবহার করে বাঁধা হয়েছে। IC3 বোর্ডের প্রান্তে স্থাপন করা হয়েছে, তাই হিটসিংক মাউন্ট করা সহজ। আইসি 5 ছাড়া উপাদানগুলি সোল্ডার করার ক্ষেত্রে আপনার অসুবিধা হওয়া উচিত নয়। পিনগুলি পাতলা এবং একে অপরের কাছাকাছি। পিনের মধ্যে সোল্ডার ব্রিজ তৈরি না করার বিষয়ে আপনার সতর্ক হওয়া উচিত।

TLP512 [7], MOC3021 [8], BTA26 [9], AMS1117 [10], এবং STM32F030F4 [11] এর জন্য শিল্প রেটযুক্ত সাম্যাকসিস কম্পোনেন্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করে, আমার নকশার সময় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছে এবং সম্ভাব্য ভুলগুলি রোধ করেছে। আমি কল্পনা করতে পারি না যে আমি যদি এই স্কিম্যাটিক চিহ্ন এবং পিসিবি পায়ের ছাপগুলি স্ক্র্যাচ থেকে ডিজাইন করতে চাই তবে আমি কতটা সময় নষ্ট করছিলাম। Samacsys কম্পোনেন্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করতে, আপনি হয় আপনার পছন্দের CAD সফটওয়্যারের জন্য একটি প্লাগইন ব্যবহার করতে পারেন [12] অথবা কম্পোনেন্ট-সার্চ-ইঞ্জিন থেকে লাইব্রেরিগুলি ডাউনলোড করতে পারেন। সমস্ত স্যামাকিস পরিষেবা/উপাদান লাইব্রেরি বিনামূল্যে। আমি Altium ডিজাইনার ব্যবহার করেছি, তাই আমি SamacSys Altium প্লাগইন ব্যবহার করতে পছন্দ করেছি (চিত্র 3)।

ধাপ 3: চিত্র 3, সাম্যাকসিস আলটিয়াম প্লাগইন থেকে নির্বাচিত কম্পোনেন্ট লাইব্রেরি

চিত্র 4 বোর্ডের উপরে এবং নীচ থেকে 3D ভিউ দেখায়। চিত্র 5 একটি শীর্ষ দৃশ্য থেকে একত্রিত মূল বোর্ড পিসিবি দেখায় এবং চিত্র 6 নীচের দৃশ্য থেকে একত্রিত মূল বোর্ড পিসিবি দেখায়। বেশিরভাগ উপাদান উপরের স্তরে বিক্রি হয়। চারটি এসএমডি উপাদান নিচের স্তরে বিক্রি করা হয়। চিত্র -6 তে, পিসিবির বিচ্ছিন্নতার ফাঁক স্পষ্ট।

ধাপ 4: পিসিবি বোর্ড থেকে চিত্র 4, 3D ভিউ

ধাপ 5: চিত্র 5/6, একত্রিত মূল বোর্ড পিসিবি (উপরের দৃশ্য/নীচের দৃশ্য)

সার্কিট বিশ্লেষণ [প্যানেল] চিত্র 7 প্যানেলের পরিকল্পিত চিত্র দেখায়। SEG1 হল দুই অঙ্কের মাল্টিপ্লেক্সড কমন-ক্যাথোড সেভেন-সেগমেন্ট।

ধাপ 6: চিত্র 7, এসি ডিমারের প্যানেলের পরিকল্পিত চিত্র

R1 থেকে R7 প্রতিরোধক সাত-সেগমেন্ট LEDs বর্তমান সীমিত। IDC1 একটি 7*2 (14 পিন) পুরুষ IDC সংযোগকারী, তাই একটি 14-উপায় সমতল তারের মূল বোর্ডে সংযোগ প্রদান করে। SW1 এবং SW2 স্পর্শযোগ্য পুশবটন। P1 এবং P2 হল 2-পিন XH পুরুষ সংযোগকারী। আমি সেগুলি ব্যবহারকারীদের জন্য সরবরাহ করেছি যারা অনবোর্ড স্পর্শযোগ্য পুশবাটনের পরিবর্তে বাহ্যিক প্যানেল পুশবাটন ব্যবহার করতে চায়।

Q1 এবং Q2 হল N-Channel MOSFETs [13] যা সাত-সেগমেন্টের প্রতিটি অংশ চালু/বন্ধ করতে ব্যবহৃত হয়। MOSFETs এর অবাঞ্ছিত ট্রিগার রোধ করার জন্য R8 এবং R9 হল MOSFETs এর গেট পিন কম রাখার জন্য পুল-ডাউন রোধক।

পিসিবি লেআউট [প্যানেল]

চিত্র 8 প্যানেলবোর্ডের PCB বিন্যাস দেখায়। এটি একটি দুই স্তরের PCB বোর্ড এবং IDC সংযোগকারী এবং স্পর্শকাতর পুশবাটন ছাড়া সব উপাদান SMD।

ধাপ 7: চিত্র 8, এসি ডিমার প্যানেলবোর্ডের পিসিবি লেআউট

সেভেন-সেগমেন্ট এবং পুশবাটন (যদি আপনি বাহ্যিক বোতাম ব্যবহার না করেন) বাদে, অন্যান্য উপাদানগুলি নীচের স্তরে বিক্রি হয়। আইডিসি সংযোগকারীটি নীচের স্তরেও বিক্রি হয়।

মেইনবোর্ডের মতোই, আমি 2N7002 [14] এর জন্য সাম্যাকসিস শিল্প উপাদান লাইব্রেরি (পরিকল্পিত প্রতীক, পিসিবি পদচিহ্ন, 3 ডি মডেল) ব্যবহার করেছি। চিত্র 9 আলটিয়াম প্লাগইন এবং স্কিম্যাটিক ডকুমেন্টে ইনস্টল করা নির্বাচিত উপাদান দেখায়।

ধাপ 8: চিত্র 9, নির্বাচিত উপাদান (2N7002) সাম্যাকসিস আলটিয়াম প্লাগইন থেকে

চিত্র 10 প্যানেলবোর্ডের উপরে এবং নীচ থেকে 3D ভিউ দেখায়। চিত্র 11 একত্রিত প্যানেলবোর্ড থেকে একটি শীর্ষ দৃশ্য দেখায় এবং চিত্র 12 সমবেত প্যানেলবোর্ড থেকে নীচের দৃশ্য দেখায়।

ধাপ 9: চিত্র 10, প্যানেলবোর্ডের উপরে এবং নীচে থেকে 3D ভিউ

ধাপ 10: চিত্র 11/12, একত্রিত প্যানেলবোর্ড থেকে একটি শীর্ষ/নীচের দৃশ্য

চিত্র 13 এসি ডিমারের ওয়্যারিং ডায়াগ্রাম দেখায়। আপনি যদি অসিলোস্কোপ ব্যবহার করে আউটপুট ওয়েভফর্ম চেক করতে চান, তাহলে আপনাকে অবশ্যই আপনার অসিলোস্কোপ প্রোবের গ্রাউন্ড লিডকে ডিমার আউটপুটের সাথে সংযুক্ত করতে হবে না বা মেইনগুলিতে কোথাও নেই।

মনোযোগ: আপনার অসিলোস্কোপ প্রোবকে সরাসরি মেইনগুলির সাথে সংযুক্ত করবেন না। প্রোবের গ্রাউন্ড লিড মেইন টার্মিনালের সাথে একটি বন্ধ লুপ তৈরি করতে পারে। এটি আপনার সার্কিট, প্রোব, অসিলোস্কোপ, এমনকি আপনার নিজের সহ পথের সবকিছু উড়িয়ে দেবে

ধাপ 11: চিত্র 13, এসি ডিমারের ওয়্যারিং ডায়াগ্রাম

এই সমস্যা কাটিয়ে উঠতে, আপনার কাছে 3 টি বিকল্প রয়েছে। একটি ডিফারেনশিয়াল প্রোব ব্যবহার করে, একটি ভাসমান অসিলোস্কোপ ব্যবহার করে (বেশিরভাগ অসিলোস্কোপগুলি স্থল রেফারেন্সযুক্ত), একটি 220V-220V বিচ্ছিন্নতা ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে, অথবা কেবল একটি সস্তা স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার ব্যবহার করুন, যেমন 220V-6V বা 220V-12V … ইত্যাদি ভিডিও এবং ফিগার -11-তে, আমি আউটপুট চেক করার জন্য শেষ পদ্ধতি (স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার) ব্যবহার করেছি।

চিত্র 14 সম্পূর্ণ এসি ডিমার ইউনিট দেখায়। আমি একটি 14-উপায় সমতল তারের ব্যবহার করে দুটি বোর্ড সংযুক্ত করেছি।

ধাপ 12: চিত্র 14, একটি সম্পূর্ণ ডিজিটাল এসি ডিমার ইউনিট

চিত্র 15 শূন্য-ক্রসিং পয়েন্ট এবং ট্রায়াকের চালু/বন্ধ সময় দেখায়। এটা যেমন স্পষ্ট, একটি নাড়ির উঠা/পড়ার প্রান্ত উভয়কেই কোনো ঝাঁকুনি এবং অস্থিরতার মুখোমুখি হতে হবে না বলে মনে করা হতো।

ধাপ 13: চিত্র 15, জিরো ক্রসিং পয়েন্ট (বেগুনি তরঙ্গাকৃতি)

ধাপ 14: উপকরণ বিল

C3 এবং C4 এর জন্য 630V রেটযুক্ত ক্যাপাসিটার ব্যবহার করা ভাল।

ধাপ 15: রেফারেন্স

প্রবন্ধ:

[1]: TLP521 ডেটশীট:

[2]: BTA26 ডেটশীট:

[3]: AN437, ST আবেদন নোট:

[4]: MOC3021 ডেটশীট:

[5]: AMS1117-3.3 ডেটাশীট:

[6]: STM32F030F4 ডেটশীট:

[7]: TLP521 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন:

[8]: MOC3021 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন:

[9]: BTA26-600 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন:

[10]: AMS1117-3.3 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন:

[11]: STM32F030F4 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন:

[12]: ইলেকট্রনিক CAD প্লাগইন:

[13]: 2N7002 ডেটশীট:

[14]: 2N7002 এর পরিকল্পিত প্রতীক এবং PCB পদচিহ্ন: