簡易AC電力制御(波数調整)
概要
以前に製作した、AC電力制御V2の部品点数を減らした、簡易版を製作しました。
<仕様>
- 出力波数の比率を、0%、50%、60%、70%、80%、100%の7段階に調整できます。
- 60Hz、50Hzの商用電源に対応します。
- 比率及び商用電源のモードを、内蔵のEEPROMに記憶し、起動毎の調整作業を不要としました。
- 波形のON/OFF制御は、ゼロクロス方式を採用し、ノイズの発生を防ぎます。
動作原理(ハードウェア)
以前に製作した、AC電力制御V2では、精度を上げるために、商用電源(AC100V)の波形に同期させる方式としましたが、今回は、若干精度は落ちますが、非同期方式を採用し、部品点数を少なくしました。
◎出力波形
| 0% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | 100% | |
| ON:OFFの比率 | 0:1 | 1:1 | 3:2 | 7:3 | 4:1 | 9:1 | 1:0 |
◎比率(%)の表示
LEDを6個使用して、表示します。
| 0% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | 100% | |
| LED1 | 〇 | ● | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
| LED2 | 〇 | 〇 | ● | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
| LED3 | 〇 | 〇 | 〇 | ● | 〇 | 〇 | 〇 |
| LED4 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ● | 〇 | 〇 |
| LED5 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ● | 〇 |
| LED6 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ● |
◎商用電源(100V)のON/OFF
秋月電子で販売している、ゼロクロスタイプの「ソリッド・ステート・リレー(SSR)キット」を使用します。
動作原理(ソフトウェア)
◎メイン処理
- 起動時にスイッチ(SW1)が、ONであれば、商用電源モード設定処理を呼び出します。
- EEPROMに書き込まれている、商用電源モード(60Hzまたは50Hz)の値を読み込みます。(cycle)
- EEPROMに書き込まれている、波数比率の値を読み込みます。(ratio)
- 割り込み処理を発生させるための、タイマーを起動します。
- スイッチ(SW1)が押下されるのを待ちます。
- 波数比率の値をインクリメントします。
0%￫50%￫60%￫70%￫80%￫100%￫0%￫・・・・・・・・・・ - 波数比率の値をEEPROMに書き込みます。
◎商用電源モード設定処理
- 既定値は、60Hzです。
- スイッチ(SW1)が押下される毎に、50Hz(LED7点灯)、60Hz(LED7消灯)を繰り返します。
- 商用電源モードの値をEEPROMに書き込みます。
- 再起動で、通常の処理に戻ります。
◎LED点灯処理
- 3個のポートを使用して、6個のLEDを点灯させます。
- 仕組みについては、簡易レベルメータ(LED×12個)を参照してください。
◎割り込み処理
- CCPとTIMER1を使用して、割り込みを発生させます。(init_ccp_compare関数)
商用電源が、60Hzの場合には、16.7msecの割り込み周期に設定します。
商用電源が、50Hzの場合には、20.0msecの割り込み周期に設定します。 - 設定された波数(比率)に応じて、SSRをON/OFFさせます。
- 1秒周期で、LED7を点滅させます。
回路図
ソースコード
- ac_control_v4.c
//********************************************************************** /* ＜簡易ＡＣ電力制御（波数調整）＞ */ //********************************************************************** //SWITCH sbit SW at GPIO.B3; sbit SSR at GPIO.B5; sbit LED at GPIO.B4; //LED #define LED_OFF 0 #define LED1 1 #define LED2 2 #define LED3 3 #define LED4 4 #define LED5 5 #define LED6 6 //OTHER #define CYCLE_60HZ 0 #define CYCLE_50HZ 1 #define BYTE unsigned short #define WORD unsigned int //波形パターン WORD ratio_pattern[] = { 0b0000000000000000, // 0% 0b0000001010101010, // 50% 0b0000001110011100, // 60% 0b0000001111111000, // 70% 0b0000001111011110, // 80% 0b0000001111111110, // 90% 0b0000001111111111 //100% }; //********************************************************************** extern void main(); extern void init_ccp_compare(); extern void interrupt(); extern void led_cntl(short num); extern void switch_on_check(); extern void set_mode(); extern void opening_demonstration(); //********************************************************************** //■■■メイン関数■■■ BYTE ratio; BYTE cycle; void main() { OSCCON = 0b01110000; CMCON0 = 0b00000111; ANSEL = 0b00000000; TRISIO = 0b00001000; // SSR = 0; LED = 0; // opening_demonstration(); // if (SW == 0) { while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0) ; // set_mode(); } //周波数の読み込み cycle = EEPROM_Read(0); if (cycle >= 2) { cycle = CYCLE_60HZ; } //波形パターンの読み込み ratio = EEPROM_Read(1); if (ratio >= 7) { ratio = 0; } led_cntl(ratio); // init_ccp_compare(); // 割り込みを許可します。 INTCON.PEIE = 1; INTCON.GIE = 1; // while (1) { switch_on_check(); ratio++; if (ratio == 7) { ratio = 0; } EEPROM_Write(1, ratio); led_cntl(ratio); } } //********************************************************************** void opening_demonstration() { short cnt1, cnt2; // for (cnt1 = 0; cnt1 < 5; cnt1++) { for (cnt2 = 0; cnt2 < 7; cnt2++) { LED_cntl(cnt2); Delay_ms(30); } for (cnt2 = 0; cnt2 < 7; cnt2++) { LED_cntl(6 - cnt2); Delay_ms(30); } } led_cntl(LED_OFF); } //********************************************************************** void set_mode() { short cnt; // for (cnt = 0; cnt < 5; cnt++) { LED = 1; Delay_ms(100); LED = 0; Delay_ms(100); } //60Hz（既定値） EEPROM_Write(0, CYCLE_60HZ); while (1) { //50Hz switch_on_check(); EEPROM_Write(0, CYCLE_50HZ); LED = 1; //60Hz switch_on_check(); EEPROM_Write(0, CYCLE_60HZ); LED = 0; } } //********************************************************************** void led_cntl(short num) { switch (num) { case LED_OFF: TRISIO.B0 = 1; TRISIO.B1 = 1; TRISIO.B2 = 1; break; case LED1: TRISIO.B0 = 0; TRISIO.B1 = 0; TRISIO.B2 = 1; GPIO.B0 = 1; GPIO.B1 = 0; break; case LED2: TRISIO.B0 = 0; TRISIO.B1 = 0; TRISIO.B2 = 1; GPIO.B0 = 0; GPIO.B1 = 1; break; case LED3: TRISIO.B0 = 0; TRISIO.B1 = 1; TRISIO.B2 = 0; GPIO.B0 = 1; GPIO.B2 = 0; break; case LED4: TRISIO.B0 = 0; TRISIO.B1 = 1; TRISIO.B2 = 0; GPIO.B0 = 0; GPIO.B2 = 1; break; case LED5: TRISIO.B0 = 1; TRISIO.B1 = 0; TRISIO.B2 = 0; GPIO.B1 = 1; GPIO.B2 = 0; break; case LED6: TRISIO.B0 = 1; TRISIO.B1 = 0; TRISIO.B2 = 0; GPIO.B1 = 0; GPIO.B2 = 1; break; } } //********************************************************************** void switch_on_check() { while (Button(&GPIO, 3, 1, 0) == 0) ; while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0) ; } //********************************************************************** void init_ccp_compare() { // CCPの設定 PIE1.CCP1IE = 1; PIR1.CCP1IF = 0; CCP1CON = 0b00001011; if (cycle == CYCLE_60HZ) { CCPR1L = 0x35; // 60Hz...(1÷8000000)*4*33333 CCPR1H = 0x82; } else { CCPR1L = 0x40; // 50Hz...(1÷8000000)*4*40000 CCPR1H = 0x9C; } // TIMER1の設定 PIE1.TMR1IE = 0; PIR1.TMR1IF = 0; TMR1L = 0; TMR1H = 0; T1CON.T1CKPS0 = 0; T1CON.T1CKPS1 = 0; T1CON.TMR1ON = 1; } //********************************************************************** short cnt = 0; short cnt2 = 0; void interrupt() { WORD tmp; // if (PIR1.CCP1IF == 1) { PIR1.CCP1IF = 0; // tmp = ratio_pattern[ratio]; if (((tmp >> cnt) & 0x0001) == 1) { SSR = 1; } else { SSR = 0; } cnt++; if (cnt == 10) { cnt = 0; } // cnt2++; if (cnt2 == 30) { cnt2 = 0; LED = ~LED; } } } //**********************************************************************
動作確認
比率(0%)の時のLED(全て消灯)と波形です。
波形の黄色は、SSRのON/OFF制御波形です。
波形の青色は、商用電源の出力波形です。
比率(50%)の時のLED1(点灯)と波形です。
比率(60%)の時のLED2(点灯)と波形です。
比率(70%)の時のLED3(点灯)と波形です。
比率(80%)の時のLED4(点灯)と波形です。
比率(90%)の時のLED5(点灯)と波形です。
比率(100%)の時のLED6(点灯)と波形です。
電球を接続してみました。
如何ですか?
商用電源(AC100V)の波数を調整するため、電球などに使用するとチラツキが発生しますが、半田ごての温度調整などには、ノイズも発生しないので、丁度良いのではと思います。