ソリッドステートリレー (SSR) が使えるようになった (*1) ので、こいつで電力調整をやってみます。
電力調整というと位相制御を一番に思い浮かべるのですが、SSR を使ったゼロクロス制御とかサイクル制御とか言われる方式もあるんですね。
(*1)
ソリッドステートリレーキットを試してみた
ソリッドステートリレーの回路
ゼロクロス制御 (サイクル制御) 電力調整ってなに？
ググって下さい m(_ _;)m ここやここやここなどに概要の説明があります。
実際にどんな方法でやるか。
まぁいろいろ考えられるんでしょうけど、商用電源からゼロクロスパルスを作って、それに同期させて SSR へのトリガを出したり出さなかったりしようかと。たとえば、電力を 50% にするには電圧を 71% にすればよいので、18 半サイクルの内 13 半サイクルをオン、残りの 5 半サイクルをオフにする、といった具合です。
ちなみに meyon 家は 60Hz 地域なので、18 半サイクルは 150ms になります。
ゼロクロスパルスを作る
トランスタイプの AC アダプタを手に入れた (*2) ので、このトランスを利用してゼロクロスパルスを作ることにします。
(*2) トランス式ACアダプタを分解してみた
最初に考えた回路が左図です。
トランスの出力を両波整流してベースに入れた単純なスイッチング回路。電源がゼロクロスするときにトランジスタがオフしますので、ゼロクロスに同期したパルスが出力されます。
ちなみに 60Hz だとパルスの周期は 8.33ms になります。
グーグル先生に尋ねてみると、フォトカプラを使うのが一般的らしい。左図のような感じです。
シンプルでいい。でも、部品箱にそんな気の利いたパーツ、無いです。
で、考えてみたんですけど。
トランジスタにしてもフォトカプラにしても、ゼロクロスするときの 0V に近い電圧を入力するのだから増幅率が大きくなる。それにノイズもあるだろうから、ヒステリシスあったほうがいいんだろうなぁ、たぶん。
あ、コンパレータ使えばいいじゃん (^_^;)
ってことで、部品箱にあったオペアンプで左図の回路を組んでみました。
ちょっと複雑だけど、上の回路よりは安定してるんじゃないかなぁ、確証ないけど (^_^;)
ゼロクロス制御の回路図
ゼロクロスパルスさえできれば、あとは Arduino にお任せです。
下図のような回路にしてみました。けど、meyon の設計は毎度のごとく大雑把です。
トランス出力を両波整流し、ツェナーダイオードで 3V に抑えてコンパレータに入力します。出力のゼロクロスパルスは割り込み処理に使いますので、Arduino の D2 ピンに入れます。
調整入力は 0 ~ 5V の電圧をボリューム VR1 で A0 ピンに与えています。ここにはセンサーなどをつなぐことになりますね。
トリガ出力は D4 ピンにしました。
内蔵 LED が出力インジケータ代わりになるかなと思って当初 13 番ピンにしたのですが、起動時にブートローダが 13 番ピンを HIGH にするらしく、SSR の出力がバタついてしまいます。13 番ピンは不可です。
SSR の駆動電流は約 12mA ですので Arduino で直接出力できますが、いつものようにトランジスタの駆動回路を入れておきました。
左上部分は電源回路です。トランスと整流回路が、先日分解してみた AC アダプタですね。
Arduino へは 12V を Vin へ、ダイオードを介して入れます。このダイオードは、USB ケーブルをパソコンに挿したまま電源を切ったときに、5V が逆流するのを防いでいます。
5V ラインは、せいぜい 20~30mA なので Arduino からとってもいいんですけど、実験中は何やらかすかわかんないので別に作っておきましょう。
ブレッドボードのようす
左上のブレッドボードは実験用に使っている電源回路です。上の回路図とちょっと違っているのですが、基本的には同じです。
右上が電源トランスと整流回路、下が Arduino UNO とゼロクロスパルスの発生回路などです。
あ、出力が 13 番ピンになってますが、前述のように 4 番ピンに変更してます。
SSR はまだつないでないです。
回路ができたので、次は Arduino のスケッチを作りましょう。
