用单片机控制交流电通断属于弱电控制强电,在电路设计时,最好做隔离,将强电与弱电隔开,防止强电损坏弱电系统。方法很多,下面列几种方法供大家参考。(1)最简单的方法是使用继电器,继电器线圈与触点之间完全物理隔离,使用单片机控制继电器通断即可,原理如下图所示。
继电器使用NPN三极管控制,继电器旁反向并联一个二极管,该二极管属于续流二极管,继电器断开一瞬间,会产生感应电动势,给感应电动势续流,释放电压,防止高压冲击损坏三极管及其它电路。
通过控制单片机I/O口输出高低电平来实现继电器工作与否,当单片机I/O口输出低电平时,三极管Q60截止,继电器不工作,220V交流电输出端断开;当单片机I/O口输出高电平时,三极管Q60导通,继电器工作,220V交流电输出端接通,有电。
继电器控制220V交流电通断原理
继电器虽然使用简单,但是本人一般很少使用继电器,因为继电器每次动作都会有声音,产生噪声,所以不喜欢。还有就是继电器有使用次数寿命,电气动作次数一般也就10万次左右,若动作不频繁还可以。若是频繁动作,比如自动控制,也许没过多久就坏了。
(2)使用双向可控硅实现(注意:交流电要使用双向可控硅,不能使用单向可控硅),原理如下图所示,当单片机I/O口输出低电平时,光耦工作,双向可控硅G极有电流,可控硅导通;当单片机I/O口输出高电平时,光耦不工作,可控硅的G极无控制电流,当交流电过零点时,双向可控硅关闭。
可控硅控制220V交流电原理
(3)使用MOS管自己设计电路,原理如下图所示,使用两个背靠背的MOS管控制220V交流电的火线,设计使用隔离电源,将单片机电源和MOS管控制极的电源隔离,控制极电源GND1悬浮在交流220V输出电压上。通过单片机IO1和IO2同时控制两个MOS管通断,光耦用于隔离。
这只是一个简单的示意图,功能可以实现,但是要提高可靠性,MOS管外围需要增加一些保护电路,以及通过检测交流电的零点,实现过零开通关断,将开通关断瞬间电流冲击降到最小。还可以自己设计增加硬件限流功能,过流保护、短路保护等功能。
MOS管实现220V交流电控制原理