Modulo dimmer 230V controllato in PWM

Per comandare e dimmerare carichi di potenza a 230V con un microcontroller (come arduino o l’esp8266, ad esempio) viene utile questo circuito che provvede a pilotare correttamente un carico e che necessita solo di una linea di comando, in pwm o in analogico puro. Comandando il circuito con una tensione da 0 a Vcc o da 0% a 100% di duty cycle otterremo una variazione della tensione di uscita (parzializzata) da 0 a 230V.

Per fare ciò ci viene in aiuto un altro piccolo microcontroller, il PIC12F617, che dispone di ingressi analogici a 1024 bit di risoluzione. Leggendo la tensione di ingresso regola di conseguenza il “ritardo” di eccitazione del triac, controllando il passaggio per lo 0 della semionda alternata.

Il principio di funzionamento di un parzializzatore (dimmer) è abbastanza semplice. Si parzializza la semionda eccitando il triac di uscita, connesso al carico, con un ritardo tanto più lungo quanta meno tensione si desidera far arrivare al carico stesso. A 50Hz la durata di una semionda è di 10mS. Se l’eccitazione del triac arriva subito dopo il passaggio per lo 0 allora la tensione in uscita sarà massima in quanto che il triac rimarrà eccitato, facendo così fluire corrente nel carico, per tutta la semionda fino al prossimo passagio per lo 0, il che farà spegnere il triac e ricominciare il ciclo.

Attendendo invece 5mS dal passaggio per lo 0 (chiamato zero crossing in inglese) otterremo una semionda che parte a metà della sua durata, dimezzando in questo modo la tensione d’uscita. Attendendo 9mS la tensione d’uscita sarà invece molto bassa.

Il fotoaccoppiatore bidirezionale, alimentato direttamente a 230V tramite due resistenze da 33K 2W, genera un impulso positivo sull’ingresso GP5 del PIC. Quando infatti la tensione è superiore a 0V (in realtà superiore a qualche volt) uno dei due led del fotoaccoppiatore è illuminato il che fa condurre il fototransistor accoppiato che terrà quindi a 0 logico l’ingresso del PIC. Quando la tensione cala al di sotto di una certa soglia, ovvero in prossimità del passaggio per lo 0, il led non sarà più in grado di illuminare il fototransistor che smetterà così di condurre. Ciò causerà un impulso positivo (grazie al weak pullup interno del PIC) che verrà letto dal programma inserito nel microcontroller per inizare il ciclo di conteggio/ritardo. Subito dopo tale impulso, infatti parte la lettura della tensione di ingresso e, in base al suo valore, viene deciso il ritardo da applicare all’impulso di gate.

Anche il gate è disaccoppiato elettricamente tramite un fotoaccoppiatore, anch’esso bidirezionale ma dal lato di comando del gate. Ogni volta che il led del fotoaccoppiatore si illumina grazie all’uscita GP2 che si porta ad 1 logico il diac fotoaccoppiato comincerà a condurre in ambedue i sensi. In questo modo il triac si ecciterà sia sulle semiondo positive che su quelle negative.

Sul triac d’uscita è presente anche una rete RC di snubber per mitigare i disturbi introdotti sia dal un carico induttivo che dalla parzializzazione dell’onda. Sul gate la rete con filtro a T migliora la risposta di innesco con carichi induttivi e/o disturbati elettricamente.

Il PIC può essere alimentato a 3,3V permettendone così l’utilizzo anche con un ESP8266. In pratica l’escursione della tensione di ingresso deve andare da 0 a Vcc, con Vcc=tensione di alimentazione del PIC. Sarà quindi utile prelevare la stessa tensione di alimentazione del microcontroller che comanderà il modulo per stare sul sicuro.

Le parti elettriche oltre i due fotoaccoppiatori sono sotto tensione di rete e quindi a valori pericolosi, attenzione quindi a non lasciarci le dita!

GP4 è connesso ad un ingresso che, attualmente, non serve a nulla. Si vedrà per utilizzi futuri. Suggeritemene voi qualcuno.

Se vi interessa il PCB, doppia faccia, è a disposizione a 3,5€ spese di spedizione comprese.

Compilato da inserire nel PIC dimmer220v hex