【導(dǎo)讀】我們只會在這里使 AC 波形變暗。請注意，這是一個(gè)臨時(shí)設(shè)備，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為僅控制電阻負(fù)載，就像大多數(shù)烤箱一樣。電容性和電感性負(fù)載需要進(jìn)行一些細(xì)微的修改（添加緩沖器組件），此處不予介紹，但可以在線和組件數(shù)據(jù)表中獲取相關(guān)信息。緊湊型熒光燈 (CFL) 的外殼內(nèi)有一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的電子鎮(zhèn)流器電路，與交流調(diào)光器根本不兼容。
處理高壓時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：
? 不要將高壓連接到面包板。電線松動(dòng)或意外接觸/插入面包板上錯(cuò)誤的孔的風(fēng)險(xiǎn)是不值得的。不過，將組件焊接到 perfboard 應(yīng)該可以進(jìn)行原型制作。
? 連接電源時(shí)放開手。如果你必須用你的萬用表測量高壓，不要用手把探針放在電路板上；連接鱷魚夾并遠(yuǎn)程操作設(shè)備。更好的是，使用白熾燈泡作為測試負(fù)載，并使用電涌保護(hù)器開關(guān)遠(yuǎn)程打開設(shè)備。
? 重要的是，對此要聰明。如果您不知道自己在做什么或做起來不舒服，請尋求幫助并找人幫忙。AAC 論壇和本地黑客空間是可以利用的重要資源。
系統(tǒng)級設(shè)計(jì)
一個(gè)完整的烤箱控制器由幾個(gè)部分組成：
電烤箱系統(tǒng)流程圖
我們只會在這里使 AC 波形變暗。請注意，這是一個(gè)臨時(shí)設(shè)備，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為僅控制電阻負(fù)載，就像大多數(shù)烤箱一樣。電容性和電感性負(fù)載需要進(jìn)行一些細(xì)微的修改（添加緩沖器組件），此處不予介紹，但可以在線和組件數(shù)據(jù)表中獲取相關(guān)信息。緊湊型熒光燈 (CFL) 的外殼內(nèi)有一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的電子鎮(zhèn)流器電路，與交流調(diào)光器根本不兼容。
實(shí)現(xiàn)交流控制器的一種非常常見的方法是使用固態(tài)繼電器。這些允許烤箱完全打開或完全關(guān)閉，并且可以脈沖信號以獲得近似溫度（通俗地稱為 BANG-BANG 控制）。世界上大量的控制系統(tǒng)在 BANG-BANG 控制器上運(yùn)行得非常好，但它們既不優(yōu)雅也不易于實(shí)現(xiàn)。然而，大多數(shù)固態(tài)繼電器內(nèi)部都有一個(gè)稱為 TRIAC 的設(shè)備，可以作為獨(dú)立設(shè)備訂購。正如羅伯特在他的文章中提到的那樣，它本質(zhì)上是晶閘管的雙向延伸，或者可以看作是雙向傳導(dǎo)電流的固態(tài)開關(guān)。
固態(tài)繼電器。砰砰，寶貝！
不像 SSR 那樣華而不實(shí)，但我們的 TRIAC 做了一些超酷的事情
這個(gè)烤箱控制器的整個(gè)想法是使用 TRIAC 來實(shí)現(xiàn)所謂的交流相位控制。如果您等待 AC 波形過零并在稍后的某個(gè)已知時(shí)間打開 TRIAC，您將得到一個(gè)輸出波形，該波形在 TRIAC 處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)保持與原始波形相同的頻率和幅度。這限制了終端設(shè)備的功率，有效地調(diào)暗了它。存在其他調(diào)光方法，如波包控制（一種同步 BANG-BANG 范例；抱歉沒有 EN WikiPedia），但它們超出了本項(xiàng)目的范圍。
來自Andy ’s Workshop的交流相位控制示例
插頭、端子和外殼
安全和便宜是這里的游戲名稱，所以做這件事的首要任務(wù)是選擇一個(gè)合理的圍欄。我得到了一個(gè)便宜的帶蓋塑料桶，并為自己和周圍的人寫了一個(gè)漂亮而可怕的警告標(biāo)簽。插頭的孔可以在側(cè)面切割或鉆孔，但需要注意防止材料開裂。
我選擇了調(diào)光器的插頭和插座接口。在交流電源側(cè)，我使用了一個(gè) 10A IEC 插頭，帶有一個(gè)集成保險(xiǎn)絲座（我必須自己采購保險(xiǎn)絲）和一個(gè)電源開關(guān)，就像這個(gè)：
帶集成保險(xiǎn)絲座和開關(guān)的 10A IEC 插頭
它負(fù)責(zé)過流保護(hù)，讓我無需拔下電纜即可關(guān)閉整個(gè)設(shè)備。在烤面包機(jī)方面，我剛剛瀏覽了當(dāng)?shù)氐奈褰鸬?，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)：
單防篡改插座
這是一個(gè)擰入外殼的防篡改插座。我不想將高壓線直接焊接到我的電路板上，所以我得到了一個(gè)六位螺絲接線端子。這些位置用于 MAINS_L、MAINS_N、OVEN_L、OVEN_N 和兩條電源地線。我還使用了這些接線端子中的一個(gè)來連接盒子外的四根微控制器電線。有點(diǎn)矯枉過正，但這就是我手頭的東西。
隔離式過零檢測器
當(dāng)使用低壓設(shè)備控制或測量高壓電路時(shí)，在兩側(cè)之間采用某種電流隔離始終是個(gè)好主意；這可以通過電感、光學(xué)或電容來實(shí)現(xiàn)。還有一些其他的隔離方法，但這些是主要的。
Robert 的TRIAC 控制器和過零檢測器使用墻上的變壓器在與其交互之前將電源降壓到更安全的 12V。該應(yīng)用使用光隔離器來隔離高電壓和低電壓，其優(yōu)點(diǎn)是比笨重的變壓器更輕、更緊湊。與其他一些方法相比，它們對快速信號變化的反應(yīng)很慢，但在像我們的應(yīng)用程序這樣的亞千赫茲速度下，這并不重要。
這個(gè)電路是從這里精心借來的。作者在詳細(xì)解釋電路方面做得非常出色，但快速總結(jié)如下：首先對電源波形進(jìn)行濾波和整流。它的電壓被分壓，然后為 10uF 電容充電。當(dāng)分壓電壓低于電容器上的電壓時(shí)，比較器晶體管導(dǎo)通，激活光隔離器。輸出有一個(gè)集電極開路，這意味著您可以在您的微控制器支持的任何 VCC 下操作它。我的穿孔板電路如下所示：
令人滿意的對稱電路
我用修改過的電源線和浪涌保護(hù)器對這個(gè)電路進(jìn)行了獨(dú)立于電路板其余部分的測試。疊加在交流正弦波上的過零檢測器波形應(yīng)如下所示（我使用降壓變壓器來拍攝。看在上帝的份上，不要將電源連接到示波器?。?/p>
TRIAC 驅(qū)動(dòng)器和隔離驅(qū)動(dòng)電路
接下來是 TRIAC 和隔離驅(qū)動(dòng)電路。我之前提到過Andy Brown 的教程。我調(diào)整了他的 TRIAC 保護(hù)和驅(qū)動(dòng)器電路以在美國這里的 120VAC 下工作，并按照他的散熱考慮選擇散熱器。我們使用的 TRIAC 是BTA312。我們使用另一個(gè)光隔離器來驅(qū)動(dòng)稱為MOC310M的 TRIAC ，它需要 30 到 60mA 的電流才能打開。大多數(shù)微控制器不適合提供這種電流，因此我們使用通用 NPN 晶體管來提供它。
原理圖如下所示：
VR1 是一個(gè)變阻器。它用作過壓保護(hù)，以防交流線路出現(xiàn)尖峰。C3 是用于發(fā)射抑制的 275VAC 薄膜帽。那個(gè)可以被認(rèn)為是可選的。MOC310驅(qū)動(dòng)板電路如下：
散熱器、TRIAC、變阻器、濾波器蓋和螺絲端子都位于與驅(qū)動(dòng)器分開的主板上。一旦一切都通過標(biāo)題連接到板上，它應(yīng)該看起來像這樣：
我使用主板角上的安裝孔將其連接到外殼上。一旦一切都放在一起，你會得到這個(gè)：
現(xiàn)在你應(yīng)該準(zhǔn)備好開始了！正確連接電線（此頁面很有幫助），將 VCC 和 GND 連接到面包板電源，然后撥動(dòng)電源開關(guān)。如果您向 TRIAC_ACTIVE 線路施加 3.3V 電壓，您應(yīng)該在另一端獲得 100% 的功率。
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