如何用單片機(jī)控制220V交流電的通斷？首先來(lái)說(shuō)，220V交流電的負(fù)載是多大，是感性負(fù)載負(fù)載還是阻性負(fù)載，正常輸出功率是多大等這些都要考慮進(jìn)去。

對(duì)阻性負(fù)載和感性負(fù)載的控制

1、對(duì)于阻性負(fù)載

比如普通的燈泡，一般是30到40W左右，如果用220V交流電來(lái)控制通斷，簡(jiǎn)單點(diǎn)的就用一個(gè)雙向可控硅直接控制，BT137電流達(dá)到7A，耐壓值600V，驅(qū)動(dòng)燈泡足夠了

也可以加一個(gè)光耦：

2、對(duì)于感性負(fù)載

比如電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗膬?nèi)部有線圈，100W的電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候可能達(dá)到1000W，因此這類(lèi)電器電路就要加多一個(gè)?阻容吸收電路?，必要時(shí)候同時(shí)加一個(gè)?壓敏電阻?，可以使10D471，根據(jù)實(shí)際間距選擇合適的壓敏電阻，因?yàn)樗矊?dǎo)通時(shí)候電壓很高，這樣就有起到過(guò)壓保護(hù)，以防一通電或者關(guān)斷時(shí)候產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電壓把可控硅擊穿，有時(shí)候還會(huì)串聯(lián)一個(gè)電感。

如何用單片機(jī)控制220V交流電的通斷？

使用單片機(jī)控制220V交流電的通斷，方法非常多。使用繼電器是最方便的，但是繼電器通斷會(huì)有聲音，很不好，而且繼電器有次數(shù)限制，容易壞。下面提供幾種方法，供大家參考：

（1）使用雙向可控硅。?注意是交流電，使用雙向可控硅而不是單向可控硅。

這種情況比較簡(jiǎn)單，但是電路可靠性不高，220V和單片機(jī)電源必須共地，電路故障很容易高壓燒毀低壓端的單片機(jī)。低壓控制高壓，最好做隔離，上圖為使用光耦隔離的控制方式，也可以使用其它物理隔離芯片。

（2）使用三極管、MOS管的控制方式

上圖是使用MOS管作開(kāi)關(guān)的電路原理圖，因?yàn)槭墙涣麟姡褂脙蓚€(gè)N溝道的MOS管背靠背連接，該圖只是一部分示意圖，真正的電路還有很多關(guān)鍵技術(shù)，比如采樣交流電的極性、判斷零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零開(kāi)通、斷開(kāi)，以減少對(duì)設(shè)備的損耗。以及過(guò)流、短路保護(hù)，區(qū)分容性負(fù)載上電瞬間的波形與過(guò)流、短路波形的區(qū)別，防止誤保護(hù)。使用三極管的原理也是類(lèi)似的。

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220V交流過(guò)零檢測(cè)

需要說(shuō)明的是，這里的過(guò)零檢測(cè)指的是在交流回路的中的過(guò)零檢測(cè)，對(duì)于我們最常接觸的交流電就是我們使用的220V的市電了。

1、什么是過(guò)零檢測(cè)

在交流回路中，電壓隨時(shí)間的變化是正弦波，當(dāng)波形由正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換或者由負(fù)半周向正半周轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)過(guò)x坐標(biāo)的點(diǎn)就是過(guò)零點(diǎn)。所謂?過(guò)零檢測(cè)，就是對(duì)過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，判斷交流電是否到達(dá)這個(gè)點(diǎn)?，如下圖所示：

1.1 為何需要過(guò)零檢測(cè)

為什么需要過(guò)零檢測(cè)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：為了讓使用交流電的系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定，同時(shí)方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

我們知道交流電的電壓是在一直變化的，如果我們的用電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的時(shí)候都處于電壓高點(diǎn)，那么這個(gè)時(shí)候的電流也會(huì)對(duì)應(yīng)的比較大，忽然間打開(kāi)關(guān)短對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成一定的 “沖擊”，有時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生一些電弧火花，就是所謂的浪涌，這樣存在安全隱患，在一些帶大功率負(fù)載的交流回路中，風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大。如果我們系統(tǒng)能夠知道每次過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)候去進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，那么可以使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定。另外，我們通過(guò)檢測(cè)交流電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)交流電電子設(shè)備的開(kāi)關(guān)控制、電流采樣和保護(hù)功能，在調(diào)光開(kāi)關(guān)/調(diào)光器、電機(jī)調(diào)速產(chǎn)品中，可從零點(diǎn)開(kāi)始控制交流電導(dǎo)通角的大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)光燈具亮度、電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。

2、如何做過(guò)零檢測(cè)

首先要明白，我們做過(guò)零檢測(cè)，最直觀的是檢測(cè)什么？ 實(shí)際上就是電壓。電壓變成0的時(shí)候，就是零點(diǎn)。如何檢測(cè)，我這里直接先告訴大家，從結(jié)果來(lái)看，最常見(jiàn)的過(guò)零檢測(cè)電路有如下兩種方式：

第一種，過(guò)零點(diǎn)時(shí)候電路末端會(huì)輸出脈沖，如下圖：

第二種，過(guò)零點(diǎn)的時(shí)候，電路末端電平會(huì)發(fā)生變化，如下圖：

當(dāng)然 ，直接ADC采樣也是一種方式，但是相對(duì)前面這兩種用得不多。

大家看了上面的兩種結(jié)果，是不是若有所思，回顧一下我們所學(xué)過(guò)的電路知識(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)上面這種檢測(cè)電壓變化的很多器件，比如我們的三極管，MOS管，比較器/運(yùn)放，光耦，是不是感覺(jué)都可以搭建方案。

2.1 光耦

說(shuō)到光耦之于220V交流的應(yīng)用，《單片機(jī)檢測(cè)信號(hào)通斷通用電路（3.3V/5V直流信號(hào)，24V+直流信號(hào)，220V交流信號(hào)）》分享過(guò)一個(gè)電路：

當(dāng)時(shí)的需求只是需要檢測(cè)是否有220V交流電信號(hào)存在，使用了雙向光耦，其中右邊輸出的地方特意加了一個(gè)2.2uF的電容防止過(guò)零點(diǎn)時(shí)候電壓突變。我們稍微變通一下，電路變成如下，是不是理論上就能夠產(chǎn)生下圖所示的輸出:

當(dāng)然，如果我們做一下整流，也可以使得輸出脈沖信號(hào)，如下圖：

2.2 比較器/運(yùn)放

對(duì)于比較器以及后面的三極管而言，我們一般來(lái)說(shuō)需要先降壓，然后進(jìn)行處理，是比較妥當(dāng)?shù)囊环N方式，比如下面圖的示例：

上面的設(shè)計(jì)是脈沖，通過(guò)R22， R21控制小于Vcc/101電壓的時(shí)候 (如果VCC為3.3V ，閥門(mén)大概在0.03V) , 輸出S2會(huì)輸出一個(gè)高電平信號(hào)，因?yàn)闀r(shí)間很短，所以結(jié)果為脈沖。

當(dāng)然大家也可以把比較器的負(fù)輸出端連接GND ，也就是0V ，然后+輸入端連接降壓后但是不整流的輸入（220V的交流變成低壓的交流），這樣輸出S2就能形成方波輸出，但是不整流需要額外注意一些問(wèn)題。

2.3 三極管/MOS管

對(duì)于三極管和MOS管來(lái)說(shuō)，與上面的比較器也是類(lèi)似的，直接上個(gè)示意圖：

需要說(shuō)明的是，通過(guò)三極管或者M(jìn)OS管判斷的輸出脈沖，會(huì)比上面使用比較器的脈沖會(huì)寬一些。三極管0.7V就導(dǎo)通了，MOS管可能會(huì)更大一些，比如有些1.0V左右就導(dǎo)通了。

2.4 過(guò)零檢測(cè)芯片

和電平轉(zhuǎn)換或者其他應(yīng)用電路一樣，過(guò)零檢測(cè)也有專(zhuān)門(mén)的芯片，當(dāng)然還是老問(wèn)題，成本相對(duì)前面較高。沒(méi)用過(guò)，暫時(shí)沒(méi)有啥好推薦的，大家可以自行搜索。

3、過(guò)零檢測(cè)電路

通過(guò)上面小結(jié)我們說(shuō)明了多種 220V 交流過(guò)零檢測(cè)的方案，在實(shí)際使用中大家完全可以根據(jù)自己的情況搭建起電路使用。網(wǎng)上也有很多的視頻和文章，網(wǎng)上眾多的電路中，挑選了幾個(gè)比較實(shí)在的推薦給大家：

參考電路一：

此電路來(lái)源，B站：龍順宇老師

參考電路二：

此電路來(lái)源，B站：皆行電子

參考電路三：

此電路來(lái)源163博客 ，博主：ARM嵌入式研發(fā)2008年的一篇文章

上面這幾個(gè)實(shí)際的電路，從原理上來(lái)說(shuō)，都可以實(shí)際使用，感覺(jué)都可以直接照著做，但是大家得注意元器件的選型，強(qiáng)電安全第一。

　　審核編輯：湯梓紅