Conhecendo o Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt para Arduino

Quando se trata de ligar e desligar cargas AC através de uma plataforma microcontrolada podemos fazer isto facilmente utilizando um módulo relé. Contudo, quando se trata de fazer um controle mais preciso da potência que vai ser entregue a carga AC, o processo se torna um pouco complexo de ser realizado e neste tipo de situação pode ser utilizado um dimmer. Nesta postagem você vai conhecer o Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt, uma placa que pode ser utilizada para fazer o controle de potência em até duas cargas em rede alternada a partir de um Arduino, ESP8266 ou ESP32, por exemplo.

Introdução

O Arduino não possui capacidade de controlar uma carga alternada de forma direta. Para tal, o mesmo exige um módulo ou circuito externo que possibilite através de um valor baixo de tensão e corrente contínua, controlar uma carga maior. Quando se trata apenas de ligar e desligar uma carga alternada, pode ser usado, por exemplo, um módulo relé. Porém, quando é necessário variar a potência em uma carga AC monofásica ou bifásica a opção mais indicada é o dimmer.

Existem vários tipos de dimmers, mas nesta postagem você irá conhecer o Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt.

O Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt permite o controle de cargas AC através do Arduino, ESP8266 ou ESP32, por exemplo. Dentre as cargas que podem ser controladas pelo módulo, podemos citar: lâmpadas (dimerizáveis e comuns), ventiladores e outros dispositivos que operem dentro de suas especificações.

Abaixo temos as principais características e especificações do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt:

– Modelo: DM02A
– Microcontrolador: PIC16F1824
– Tensão de alimentação da placa: 3 a 5VDC;
– Tensão de entrada (carga): 90 a 220VAC (fase e neutro ou fase e fase);
– Potência (por canal): 200W em 127V / 400W em 220V;
– Para lâmpadas eletrônicas, se não possuir os dados de eficiência e fator de potência, considere a potência em 60% (120W para 127V e 240W em 220V);
– Quantidade de canais: 2;
– Quantidade de níveis: 70 (0 = 0% / 70 = 100%);
– Controle: botões na placa / pulsadores externos / plataforma microcontrolada;
– Exemplo de plataformas compatíveis: Arduino / ESP8266 / ESP32;
– Botões na placa: B1- / B1+ / B2- / B2+;
– Possui um LED indicador de placa ligada;
– Cada canal possui dois botões, sendo um para desligar ou diminuir a potência disponibilizada para a carga e outro para ligar ou aumentar a potência;
– Cada canal possui um LED para identificar quando a carga está com máxima potência, desligada ou em algum nível intermediário;
– Chaveamento: controle do ângulo de disparo dos tiristores (TRIAC);
– Isolação AC: por optoacopladores;
– Possui Zero Cross interno;
– Podem ser associados vários módulos dimmer para controle de mais cargas AC;
– Dimensões: 43mm(L) X 16mm(A) X 89mm(C);

Uso do Módulo Dimmer sem Arduino

O controle dos canais do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt também pode ser feito de forma independente a partir dos botões na placa e pulsadores externos conectados aos respectivos terminais. Logo, se você quiser poderá utilizar o módulo dimmer sem nenhuma plataforma microcontrolada conectada a placa.

Caso queira se familiarizar com o controle da placa, providencie os itens abaixo para utilizar o Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt sozinho, ou seja, independente de uma plataforma microcontrolada:

04 – Chave Gangorra KCD1-101 NA Preta 2T (Pulsante)
01 – Fonte 5V 1A
01 – Cabo Adaptador Conector Jack P4 Fêmea 5.5×2.1mm
02 – Lâmpada (dimerizável)
02 – Receptáculo (boquilha / bocal)
01 – Cabo paralelo de 1,5mm ou 2,5mm
01 – Tomada (Rede alternada de 127V ou 220V)

Monte o esquema de ligação abaixo:

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO AO EXECUTAR PRÁTICAS QUE ENVOLVAM TENSÃO / CORRENTE ALTERNADA! FAÇA TODAS AS LIGAÇÕES COM O CIRCUITO COMPLETAMENTE DESLIGADO E ANTES DE FAZER OS TESTES VERIFIQUE CADA UMA DAS LIGAÇÕES PARA ELIMINAR A POSSIBILIDADE DE CURTO ENTRE FASE / NEUTRO OU FASE / FASE.

Feito as ligações, energize a parte AC (alternada) do circuito e a parte DC (contínua).

Botões B1- / B1+ / B2- / B2+ na placa: cada canal conta com dois botões, sendo um para diminuir a potência da carga ou desligar e outro para aumentar a potência da carga, ligar no último nível dimerizado ou ligar no nível máximo. Os botões B1- e B1+ controlam o canal 1 do módulo e os botões B2- e B2+ controlam o canal 2.

Terminais B1- / B1+ / B2- / B2+: pode ser conectado um pulsador em cada terminal para desempenhar as mesmas funções dos botões que fazem parte da placa. Os pulsadores conectados aos terminais B1- e B1+ controlam o canal 1 do módulo e os pulsadores conectados aos terminais B2- e B2+ controlam o canal 2. O GND de cada pulsador é comum, logo, podem ser interligados e em seguida conectados ao GND da fonte de alimentação 5V.

Com todo o circuito energizado, mantenha pressionado o botão B1+ da placa ou o pulsador externo conectado ao terminal B1+ e a potência da carga conectada ao canal 1 será aumentada. Mantendo pressionado o botão B1- da placa ou o pulsador externo conectado ao terminal B1- a potência da carga conectada ao canal 1 será diminuída. Para o canal 2 utilize os botões e pulsadores B2+ e B2-.

OBS: se o canal tiver sido dimerizado pelo botão na placa ou pelo pulsador externo e em seguida o canal for desligado, ao ligar o canal novamente através do botão na placa ou pelo pulsador externo, a potência definida será a última que foi dimerizada. Ao clicar o botão ou pulsador externo que aumenta a potência da carga, o canal irá para a potência máxima. Ressaltando que esta característica permanece válida mesmo o módulo estando conectado a uma plataforma microcontrolada.

Você pode usar com o Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt lâmpadas comuns (não dimerizáveis), contudo, os únicos comandos que poderão ser definidos em cada canal é o de potência máxima (carga ligada em 100%) e o de potência mínima (carga desligada). Para isto, basta pressionar e soltar os botões na placa ou os pulsadores externos.

NÃO FAÇA DIMERIZAÇÃO DE LÂMPADAS COMUNS, POIS ISTO PODERÁ COMPROMETER O CIRCUITO DO MÓDULO DIMMER AC DE 2 CANAIS BIVOLT E DANIFICA-LO!

Uso do Módulo Dimmer com Arduino

Através da plataforma microcontrolada é possível conectar potenciômetros e chaves para controle alternativo. Além disso, se a plataforma microcontrolada estiver conectada a internet, por exemplo, é possível controlar o módulo remotamente através de um aplicativo no smartphone / tablet ou por uma página web.

O uso do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt seja com Arduino, ESP8266, ESP32 ou outra plataforma microcontrolada irá exigir somente dois pinos de comunicação, mas caso queira utilizar mais módulos dimmer interligados, para cada placa extra será necessário somente mais um pino da plataforma. Para facilitar a utilização do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt com Arduino, ESP8266 e ESP32 foi desenvolvida uma biblioteca e a mesma já conta com alguns exemplos bem dinâmicos e que servem como base para iniciar projetos bem interessantes com esta placa.

Faça o download da biblioteca a partir do link abaixo e em seguida faça a instalação no IDE do Arduino:

Download biblioteca DM02A

Caso não saiba como importar bibliotecas para o IDE do Arduino, acesse a postagem Arduino – Importando bibliotecas para a IDE e em seguida retorne para continuar.

A biblioteca conta com duas funções para serem utilizadas com o módulo dimmer:

dimmer.EnviaNivel(nivel, canal): permite definir o nível de potência que será liberado para a carga e para qual canal o comando será enviado.

dimmer.feedback(canal): retorna o nível atual de potência definida no canal selecionado.

A biblioteca conta com quatro exemplos para facilitar o uso do módulo dimmer:

monitor_serial: neste exemplo o acionamento do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt pode ser feito a partir dos botões na placa, pulsadores externos e pelo monitor serial. O feedback atual da potência na carga é solicitado manualmente via comando no monitor serial.

monitor_serial_feedback: neste exemplo o acionamento do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt também pode ser feito a partir dos botões na placa, pulsadores externos e pelo monitor serial, contudo o feedback atual da potência na carga é mostrado automaticamente no monitor serial sempre que o mesmo for alterado pelos botões na placa ou pulsadores externos.

potenciometro_1_dimmer: neste exemplo o acionamento do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt é feito a partir de dois potenciômetros conectados ao Arduino, sendo um para cada canal do módulo.

potenciometro_2_dimmers: neste exemplo são utilizados dois Módulos Dimmer AC de 2 Canais Bivolt e o controle das placas é feito a partir de quatro potenciômetros conectados ao Arduino, sendo um para cada canal.

Para demonstrar o funcionamento do módulo dimmer com Arduino serão executados os exemplos monitor_serial_feedback e potenciometro_1_dimmer.

Para execução dos exemplos você vai precisar de:

01 – Placa Uno com Cabo USB (outras versões)
01 – Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt
04 – Chave Gangorra KCD1-101 NA Preta 2T (Pulsante)
02 – Potenciômetro Linear 10K com Eixo Estriado
01 – Protoboard
10 – Cabos Jumper macho-macho
02 – Lâmpada (dimerizável)
02 – Receptáculo (boquilha / bocal)
01 – Cabo paralelo de 1,5mm ou 2,5mm
01 – Tomada (Rede alternada de 127V ou 220V)

OBS: optei por utilizar uma lâmpada de LED dimerizável e uma lâmpada incandescente que também é dimerizável.

A lista acima contempla os itens para execução de dois dos quatro exemplos da biblioteca, mas caso você queira executar somente alguns dos exemplos ou todos eles, basta ter em mãos os itens de acordo com o esquema de ligação da prática a ser executada.

Exemplo monitor_serial_feedback

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO AO EXECUTAR PRÁTICAS QUE ENVOLVAM TENSÃO / CORRENTE ALTERNADA! FAÇA TODAS AS LIGAÇÕES COM O CIRCUITO COMPLETAMENTE DESLIGADO E ANTES DE FAZER OS TESTES VERIFIQUE CADA UMA DAS LIGAÇÕES PARA ELIMINAR A POSSIBILIDADE DE CURTO ENTRE FASE / NEUTRO OU FASE / FASE.

Feito as ligações, energize a parte AC (alternada) do circuito e a parte DC (contínua).

No IDE do Arduino acesse o menu “Arquivo”, “Exemplos”, “DM02A-master”, “Arduino” e selecione o código “monitor_serial_feedback”:

Com o código aberto, leia os comentários iniciais, pois é informado quais os comandos seriais poderão ser utilizados com o módulo, quais os pinos utilizados, como é feita a conexão com a carga e um breve resumo de funcionamento do módulo.

Clique no botão para enviar o código a placa e aguarde o carregamento.

Após o carregamento do código abra o monitor serial e a lista de comandos disponíveis será carregada:

Digite, por exemplo, a letra A, pressione ENTER ou clique no botão ENVIAR do monitor serial, o nível de luminosidade da lâmpada será aumentado em 5 e automaticamente será exibido no monitor serial a potência atual da carga. Digite o número 2, pressione ENTER ou clique no botão ENVIAR do monitor serial, o canal 2 do módulo será selecionado e em seguida você poderá enviar os comandos para acionamento. Explore o uso de todos os comandos disponibilizados na lista mostrada no monitor serial e utilize também os botões da placa e os pulsadores externos para fazer o acionamento do módulo.

Exemplo potenciometro_1_dimmer

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO AO EXECUTAR PRÁTICAS QUE ENVOLVAM TENSÃO / CORRENTE ALTERNADA! FAÇA TODAS AS LIGAÇÕES COM O CIRCUITO COMPLETAMENTE DESLIGADO E ANTES DE FAZER OS TESTES VERIFIQUE CADA UMA DAS LIGAÇÕES PARA ELIMINAR A POSSIBILIDADE DE CURTO ENTRE FASE / NEUTRO OU FASE / FASE.

Feito as ligações, energize a parte AC (alternada) do circuito e a parte DC (contínua).

Acesse o menu “Arquivo”, “Exemplos”, “DM02A-master”, “Arduino” e selecione o código “potenciometro_1_dimmer”:

Com o código aberto, leia os comentários iniciais, pois há informações de uso do módulo com os potenciômetros, quais os pinos utilizados, como é feita a conexão com a carga e um breve resumo de funcionamento do módulo.

Clique no botão para enviar o código a placa e aguarde o carregamento.

Após o carregamento do código pode ser que as lâmpadas acendam ou iniciem apagadas, isso vai depender da posição em que o eixo dos potenciômetros se encontram.

Gire cada um dos potenciômetros e o canal respectivo terá a potência diminuída ou aumentada de acordo com o sentido de giro do eixo. No sentido anti-horário a potência é diminuída e no sentido horário a potência é aumentada.

OBS: ao utilizar potenciômetros para controle do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt procure não utilizar os botões da placa ou pulsadores externos.

Resultado final em vídeo

No vídeo abaixo você pode ver os exemplos monitor_serial_feedback e potenciometro_1_dimmer em funcionamento com Arduino:

Os exemplos disponíveis na biblioteca fornecem toda a base para uso do dimmer com Arduino, ESP8266 e ESP32. A partir destes exemplos você pode entender o funcionamento do dimmer e posteriormente desenvolver diversos tipos de projetos voltados para automação residencial.

Para baixar o arquivo contendo o manual, esquemas de ligação de todos os exemplos e a biblioteca do Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt basta clicar AQUI.

Nas próximas postagens relacionadas ao Módulo Dimmer AC de 2 Canais Bivolt você irá aprender a utilizar a placa com ESP8266 e ESP32.

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