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poipoiです。

技術的ななにかと、そうじゃないなにか。

無線制御調光器のこと 調光回路のハードウェアのおはなし

こちらの続き。

poipoides.hatenablog.com

調光回路はうまいことAC電源の波形にあわせて制御してあげなければいけません。

今回はそこら辺の話。

前段

単純に電球をON/OFFするだけならリレーやSSRを使うだけで比較的簡単に制御できます。

が、今回調光までやりたかったので制御部分がちょっと複雑になってます。

どういうことかというと、電球の動力となるAC電源は50Hzで波打っているわけです。

だから単純にPWM制御(高速にON/OFFしつつONの幅を変えることで見た目上の明るさを変える制御)するだけだと、AC波形の山のどの部分でONしたかによって明るさが変わってしまうのです。

なので、AC波形がプラスマイナス反転するタイミング(ゼロクロス)をトリガーにしてタイミングを測ってON/OFFする必要が出てきます。

回路

、、、などと難しいことを書いてはみましたが、こういうことに関しては先人の知恵をお借りするのが一番!

ということでこちらのサイトを大いに参考にさせていただきました!

電子工作室

制御方法についてもかなり詳しく解説されているのでとても勉強になります!

簡単に制御のポイントを説明すると

  1. トランスで降圧したAC波形を両方向フォトカプラに通してゼロクロス検出(フォトダイオードの立ち上がり電圧以下ではフォトトランジスタがONにならないのを利用)
  2. 上記トリガ波形をマイコンの割込み端子で受ける
  3. 割込み後一定時間後にフォトトライアックをONにする(どのくらい時間経過したかで明るさが決まる)
  4. 次のゼロクロス点付近でフォトトライアックが自動でOFFになる
  5. これらを繰り返す

という感じ。

でこれをもとに作ったのがこちらの回路です。

f:id:poipoides:20150401203852g:plain

ほんとはちゃんと回路図エディタで作り直そうと思ったんだけど、めんどくさくなったので手書きのままです。。。 だれか、使いやすい回路図エディタあったら教えて!!!

さてポイントとしては、

  • 無線モジュールにTWE-Liteを使用
  • 制御用マイコンArduino Pro mini(TWE-Liteの電源に合わせて 3.3V 8MHz ver. を採用)
  • 制御を4ch化

という感じでしょうか。

ちなみに今回、スナバレスのトライアックを使っているのでスナバ回路も省略できました! (スナバ回路っていうのはトライアックの出力のON/OFFで発生する急激なサージから保護する回路ダヨ!)

TWE-Lite について

TWE-Liteというのは東京コスモス電機が製造販売しているZigBee無線モジュールです。

超小型IEEE802.15.4/ZigBee無線モジュール TWE-Lite(トワイライト) - TOCOS-WIRELESS.COM

なぜ数あるZigBeeモジュールの中からこれを選んでいるか。

それは、ひとえに簡単だからです!

買った時点で親機と子機をミラーリングするためのファームウェアがすでに入っているので、親機につないだボタンを押したら子機につないだモーターが動く、みたいなことが3秒くらいでできてしまいます!

また、もう少し細かいことをやろうと思ったら子機の各IOやI2Cピンを親機にUART経由でコマンドを送ってあげるだけで制御できるのです!もちろん無線で!

TWE-Liteのすばらしさについては(余力があれば)そのうち別記事でまとめますが、ホントおすすめです。 これのおかげでちょっとしたプロトタイピングなら最近Arduinoすら使わずに作ってしまっています。TWE-Lite、恐ろしい子

Arduino Pro mini と TWE-Lite の通信について

当初、I2Cで通信させようと画策してたのですが、Arduino Pro mini の I2C 用のピンが変な位置にあるので断念。。。 代わりに今回はUARTで接続しています。

通信については

[PC]<--UART-->[TWE-Lite 親]<--ZigBee-->[TWE-Lite 子]<--UART-->[Arduino Pro mini]

という感じで、結局さっきTWE-Liteをあれだけ褒めちぎったくせに結局まあ普通のZigBeeモジュールと変わらない使い方になっちゃってますが。。。 気にしない方向で。

とりあえず盛りだくさんになりそうなので今回はこの辺で。

次回は、Arduino側のソフトウェアの解説をば。

あ、もう少し詳しく説明して!とか要望あったらコメントくださいね。

それでわ。

追記

続き書きました

poipoides.hatenablog.com