Utilisation d’un variateur de tension AC avec Arduino

Le variateur de tension AC est un module permettant de faire varier la puissance d’un courant alternatif. Il a la même utilité qu’un transistor en courant continu. Il permet notamment de faire varier la luminosité d’une lampe alimentée en 220V ou faire varier la vitesse d’un ventilateur, par exemple.

Matériel

• Ordinateur
• Arduino UNO
• Câble USB A Mâle/B Mâle
• AC Light Dimmer

Principe de fonctionnement

Le variateur de lumière AC est constitué d’un triac(équivalent du transistor en courant continu) et d’un détecteur de passage à zéro de la phase afin de synchroniser la variation de tension et la phase du courant alternatif.

Schéma

Pour ce qui est du schéma électrique, le module est relié au secteur via le bornier AC-IN et l’ampoule se branche au bornier LOAD. Côté électronique, les broches se connectent comme suit:

• Vcc à la broche 5 ou 3.3V du microcontrôleur
• GND à la masse GND du microcontrôleur
• Z-C à la broche 2
• PWM à la broche 3

Si vous utilisez plusieurs variateurs, les broches Z-C sont toutes reliées à la même broche du microcontrôleur (dans notre cas D2). La librairie RBDdimmer utilisent certaines broches en particulier, selon le microcontrôleur utilisé. Vérifiez bien dans la documentation de la librairie les broches que vous pouvez utiliser.

Code

Pour utiliser le module AC Light Dimmer, nous utilisons la librairie RBDdimmer.h. La librairie va gérer la synchronisation entre le signal PWM, qui règle la puissance, et la phase du courant alternatif. Une fois la librairie importée et le module initialisé, il ne nous reste qu’à choisir le niveau de puissance entre 0 et 100%.

//Libraries
#include <RBDdimmer.h>//https://github.com/RobotDynOfficial/RBDDimmer

//Parameters
const int zeroCrossPin  = 2;
const int acdPin  = 3;
int MIN_POWER  = 0;
int MAX_POWER  = 80;
int POWER_STEP  = 2;

//Variables
int power  = 0;

//Objects
dimmerLamp acd(acdPin);

void setup(){
//Init Serial USB
Serial.begin(9600);
Serial.println(F("Initialize System"));
acd.begin(NORMAL_MODE, ON);
}

void loop(){
  testDimmer();
}

void testDimmer(){/* function testDimmer */ 
////Sweep light power to test dimmer
  for(power=MIN_POWER;power<=MAX_POWER;power+=POWER_STEP){
    acd.setPower(power); // setPower(0-100%);
      Serial.print("lampValue -> ");
      Serial.print(acd.getPower());
      Serial.println("%");
    delay(100);
  }

  for(power=MAX_POWER;power>=MIN_POWER;power-=POWER_STEP){
    acd.setPower(power); // setPower(0-100%);
      Serial.print("lampValue -> ");
      Serial.print(acd.getPower());
      Serial.println("%");
    delay(100);
  }
}

Résultat

La luminosité de l’ampoule varie en fonction de la valeur ‘power’ envoyée au module. Il est bon de noter que ce module fonctionne avec des charges ‘dimmables’ et fonctionne mieux avec des ampoules à incandescences. J’utilise une ampoule à LED et la variation fonctionne bien entre 6% et 40%. En dessous de 6%, la lampe s’éteint, au delà, je n’observe pas de changement de luminosité et l’ampoule s’éteint au-dessus de 85%.

Bonus: Gestion de deux variateurs de tension AC

Si vous souhaitez utiliser un autre variateur de tension AC en même temps, il suffit de brancher la broche Z-C à la broche 2 (sur UNO) et la broche PWM à la broche 5 (ou une autre broche PWM).

Dans le code, pour gérer deux modules, il faut déclarer un objet dimmerLamp supplémentaire en initialisant la bonne broche de sortie.

//Libraries
#include <RBDdimmer.h>//https://github.com/RobotDynOfficial/RBDDimmer

//Constants
#define nbACD 2

//Parameters
const int zeroCrossPin = 2;
const int acdPin[nbACD] ={3,5};
int MIN_POWER[nbACD] ={0,0};
int MAX_POWER[nbACD] ={80,80};
int POWER_STEP[nbACD] ={1,1};

//Variables
int power[nbACD] ={0,0};
dimmerLamp acd[nbACD] ={dimmerLamp(acdPin[0]),dimmerLamp(acdPin[1])};

void setup(){
//Init Serial USB
Serial.begin(9600);
Serial.println(F("Initialize System"));
for(int i=0;i<nbACD;i++) acd[i].begin(NORMAL_MODE, ON);
}

void loop(){
  testDimmer();
}

void testDimmer(){/* function testDimmer */ 
////Sweep light power to test dimmer
for(int i=0;i<nbACD;i++){
  for(power[i]=MIN_POWER[i];power[i]<=MAX_POWER[i];power[i]+=POWER_STEP[i]){
    acd[i].setPower(power[i]); // setPower(0-100%);
      Serial.print(F("lampValue "));Serial.print(i);Serial.print(F(" -> "));
      Serial.print(acd[i].getPower());
      Serial.println(F("%"));
    delay(100);
  }

  for(power[i]=MAX_POWER[i];power[i]>=MIN_POWER[i];power[i]-=POWER_STEP[i]){
    acd[i].setPower(power[i]); // setPower(0-100%);
      Serial.print(F("lampValue "));Serial.print(i);Serial.print(F(" -> "));
      Serial.print(acd[i].getPower());
      Serial.println(F("%"));
    delay(100);
  }
}
}

Les deux lampes s’allument et s’éteignent de manière progressive, l’une après l’autre. Vous pouvez, à présent, appliquer ce tutoriel pour gérer toutes les lampes de votre maison.

Applications

• Contrôler la luminosité d’une chambre en fonction de l’heure de la journée
• Contrôler la vitesse d’un ventilateur en fonction de la température de la pièce

Sources

• https://robotdyn.com/ac-light-dimmer-module-1-channel-3-3v-5v-logic-ac-50-60hz-220v-110v.html
• https://github.com/RobotDynOfficial/RBDDimmer