在本文中，我将讨论一种用于LED灯带和灯的强大四通道调光器（最高功率200瓦，每通道50..100瓦）的项目，该调光器具有高PWM调节频率（1 kHz，色深10位），用于高质量照明。 此外，它还具有用于光传感器的输入，反馈功能（向控制器提供有关输入电压，测量输入端的电压等信息），以及串行控制端口的电流隔离。
碰巧的是，我决定更改个人资料，开始忙于微控制器和自动化，几个月后，我收到了一份诱人的报价，要求在多米尼加共和国建造“智能住宅”，这样一来，由三人组成的相当大的别墅的几乎所有方面都得到了管理和自动化。建筑物，从照明和气候到花园机器人和灌溉系统。 由于我很长时间以来都对积雪和霜冻感到厌倦，因此无法拒绝这样的提议，更是如此，因为它们在移动和适应方面给了我很大帮助。
当然，最关键的任务之一是控制许多房间和室外的照明。 为了节省这里昂贵的能源，几乎所有地方都将使用LED灯条和12伏灯，必须使用调光器对其进行控制。 现有的调光器模型在所有方面都不太令人满意（控制频率足够高，没有闪烁；功率大，用于控制明亮的长条或灯/聚光灯；封闭的交换协议，等等）。 所以我决定调光。
在设计阶段非常痛苦的一点是选择从110伏交流电中获得低压电源。 我们甚至考虑了具有非变压器降压功能的奇异版本，该降压版本可立即升至12伏，但出于电气和消防安全考虑，我们拒绝了该版本。 现成的电源110-> 12并不是很贵（120瓦20美元，200瓦40美元），尽管总体上还是不错的。 但是，幸运的是，设备空间很大，所以我选择了此选项。
电路相对简单（四个光电耦合器上串行端口的电流隔离节点除外）-STM32F030F4P6微控制器，两个ADP3624 MOSFET驱动器和IRLB8748关键晶体管，以较大的余量进行选择（每个通道负载100瓦-它们几乎不发热） ，以及现成的3.3伏中文脉冲降压模块。 选定的驱动器使您可以控制高达兆赫兹的频率，该频率以千赫兹为单位给出输出电压的频率，PWM步进为一微秒。 在实践中，甚至测试了PWM频率为八千赫兹，阶跃为125纳秒的模式，但在实践中，如此高的调整频率会威胁到输出端的某些不稳定性-晶体管可能无法如此迅速地关闭并且调整质量将``浮动''。
对于如此高的电流，电路板的布线对我来说是一个相当艰巨的挑战，我以前从未遇到过这样的任务。 决定使它们尽可能宽（在70微米的铜层上的宽度至少为10mm的导体），并且在不可能的情况下，请使用第二层，将它们与大量通孔结合在一起。 我从高负载导体上取下了屏蔽罩，以便在必要时可以在顶部应用铜总线（但是即使最大负载为200瓦，也不需要这样做）-在封闭的情况下，该板的温度几乎只有40度）。
由于缺少闪存，交换协议的选择非常简单，命令以文本“ 0：512”（通道零，PWM 512）的形式逐行传输，输出数据以相同的方式传输（电源，来自第一个光敏电阻的数据，来自第二个光敏电阻的数据，ADC3输入的输入电压，ADC5输入的输入电压，控制器的电压，芯片温度）。 使用MQTT协议会更正确，但是我担心它不适合闪存（千字节的可用空间仍然不足16字节）。
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github上的源代码调光器通过相同的控制端口闪烁（您需要将一个单元施加到第4引脚，然后将脉冲施加到第5引脚，然后可以使用标准串行协议STM32加载微控制器。要控制已经闪烁的调光器，三根线就足够了，+ 3.3 / + 5V固件中控制端口的设置为38400波特8n1。
当然，调光器的第一个版本并非没有缺陷。 事实证明，每12伏一个470微法拉的电容器是不够的，它在高负载下会发热太多（尤其是如果连接到电源的电线对于这种电流来说很细），我们需要增加几对功率更大的电容器（根据最大允许电流）。 中文电源模块也证明是不成功的解决方案，其中一个模块在测试期间完全没有任何原因失败，我将在TPS62177上将其替换为转换器，此外，我还将在AP1501上添加另一个可选转换器（24-> 12），以防止电源变暗24伏特 好了，您将需要一个用于电源的120毫米风扇的控制电路（在负载接近最大的情况下），并具有热控制功能和无级可调功能。 我还决定用SI8641芯片代替控制端口的复杂电隔离。
软件部分存在问题-有时会从串行端口读取挂起，阻止控制（我对STM32的了解还不是很多），而且该协议实在是太愚蠢了，也许我会尝试在其中填充普通的MQTT。
这是在测试台（我的前门）上使用调光器以及IR距离传感器（RGBW色带的颜色和亮度可通过openhab进行调节，取决于距离）的示例：
在下一篇文章中，我将通过测量每个通道的电流消耗来讨论具有双稳态继电器的8千瓦交流负载的四通道开关单元（以减少无用的能量消耗）。
好吧，我会以积极的态度结束发言。 事实证明，在多米尼加共和国，找不到用于洗涤电路板（以及纯汽油）的99％异丙醇或乙醇。 您会发现70％的混合物显然不与蒸馏水混合，留下污渍。 而且，您仍然可以轻松找到99.6％的甲基（我不知道他们为什么要出售它，将其用作溶剂甚至很可怕-您可以成对呼吸）。 我决定尝试用蒸馏水冲洗第一块调光板，该蒸馏水是我在一家家庭用品商店购买的。 幸运的是，我没有意识到检查馏出液质量的想法。 但是，当我将电池电解液倒入电路板和镀锌水槽时，它们确实不喜欢它（水瓶放在架子上，很明显，当我将其放在篮子中时，我抓住了错误的东西）...