Relai diaktifkan tanpa penyilangan

Bagaimana saya bisa memprogram saklar (berdasarkan pada solid-state relay atau triac) yang memicu pada zero-crossing power?

Untuk yang tidak terbiasa dengan subjek: Nyalakan daya 230V, ketika gelombang sinus dari kabel listrik melintasi nol - hasilnya adalah meminimalkan gangguan elektromagnetik yang dihasilkan dari lonjakan arus yang cepat.

Secara khusus, saya lebih suka pindah ke perangkat lunak sebanyak mungkin. Sirkuit deteksi yang terdiri dari transformator kecil, dioda, dan beberapa pasangan untuk menjaga level dan arus tetap memberikan "1" ketika daya input AC berada di setengah positif, "0" negatif, melekat pada pin GPIO input. Output terdiri dari beberapa relay solid state dan bare esensial agar tetap berjalan (pull-up dll), melekat pada pin GPIO keluaran.

Masalahnya adalah waktu: dengan 50Hz AC kita mendapatkan 100 zero-crossing dalam satu detik, satu setengah siklus adalah 10 ms. Untuk mendapatkan dalam jarak yang wajar dari zero-crossing untuk menjaga kata EMI rendah kita tidak harus mengaktifkan output lebih dari 10% melewati (atau sebelumnya) peristiwa zero-crossing, yang berarti toleransi -1 -1ms. Itu tidak berarti waktu reaksi 1 ms - kita dapat berharap bahwa zero-crossing berikutnya terjadi tepat 10 ms setelah yang pertama, atau yang keempat - 40 ms. Ini tentang granularitas - jika kita membiarkan 20 ms untuk bereaksi, itu harus antara 19 dan 21 ms, bukan 18 atau 22.

Bagaimana saya dapat mengimplementasikan timer seperti itu - memicu keluaran GPIO baik dalam 1ms karena input mendeteksi suatu sisi, atau dalam kelipatan tetap 10ms sejak itu - lebih disukai dengan penyisihan untuk beberapa bias negatif (katakanlah, transformator dan relai memperkenalkan penundaan 1,6ms; jadi saya ingin pemicu mati 8,4+ (n * 10) ms sejak pulsa input, dengan cara itu bias melawan penundaan yang diperkenalkan oleh rangkaian.) - semua tentu saja "sesuai permintaan pengguna", katakanlah, pengguna menulis "1 "ke file / sys / class / ... dan pada kesempatan terdekat (secara kasar) hasilnya berjalan" pada ". Pengguna menulis "0", dan ketika zero-crossing tiba, relay spesifik dilepaskan.

Saya percaya ini membutuhkan penulisan atau peretasan modul kernel. Bisakah Anda mengarahkan saya ke apa yang menangani pin GPIO Raspberry Pi di kernel, dan timer seperti apa yang bisa saya lampirkan (kecuali ada beberapa yang sudah ada) untuk mendapatkan fungsionalitas seperti ini?

Anda tidak perlu meretas kernel. Anda hanya perlu memindahkan proses dari antrian scheduler.

    #include<sched.h>

    struct sched_param param;               
    param.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
    if( sched_setscheduler( 0, SCHED_FIFO, &param ) == -1 )
    {
            perror("sched_setscheduler");
            return -1;
    }

Mulai sekarang, proses kami menerima cat /proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_usmilidetik dari setiap cat /proc/sys/kernel/sched_rt_period_ussegmen waktu milidetik, dari eksekusi tanpa gangguan tanpa risiko tidak dapat digunakan selama waktu tersebut (dalam praktiknya, secara default di BerryBoot: keluar 0,95 detik dari setiap detik). Jika Anda membutuhkan lebih banyak, berantakan dengan nilai-nilai ini, tetapi saya tidak perlu lagi untuk tujuan saya di sini.

Saya menggunakan fungsi timer dalam milidetik (itu tentang presisi yang saya butuhkan) berdasarkan clock_gettime()jam saya penundaan.

Memanggil timer(1)menyetel ulang, memanggil timer(0)waktu mengembalikan sejak reset.

    #include<time.h>
    typedef unsigned long long ulong64;

    ulong64 timer(unsigned char reset)
    {
            struct timespec t;
            static struct timespec lt={0,0};
            clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &t);
            if(reset)
            {
                    lt.tv_sec = t.tv_sec;
                    lt.tv_nsec = t.tv_nsec;
            }

            int r = ((ulong64)(t.tv_sec - lt.tv_sec))*1000 + (t.tv_nsec - lt.tv_nsec)/1000000;

            return r;
    }

Anda perlu menautkan ke rtperpustakaan untuk dikompilasi - tambahkan -lrtke perintah gcc Anda.

Sekarang, untuk loop utama. Saya menggunakan input sakelar untuk "permintaan pengguna" tetapi Anda dapat menggunakan jaringan, penghitung waktu atau apa pun. Yang Anda butuhkan hanyalah mendapatkan nilai boolean in.

    while(1)
    {
            //when idle, return a lot of CPU time back to the system. 
            //A call every 100ms is perfectly sufficient for responsive reaction.
            usleep(100000); 

            in  = bcm2835_gpio_lev(SWITCH_PIN);
            out = bcm2835_gpio_lev(TRIAC_PIN);

            if(in==out) continue;   //nothing to do; wait user input, return control to system.

            //The output needs to be changed.
            //First, let's wait for zero-crossing event.
            timer(TIMER_RESET);
            zx = bcm2835_gpio_lev(ZEROXING_PIN);

            //We don't want to freeze the system if the zero-xing input is broken.
            //If we don't get the event within reasonable time, 
            // (like three half-sines of the power; ZEROXING_TIMEOUT = 70)
            // we're going to bail.
            while(timer(TIMER_READ) < ZEROXING_TIMEOUT)
            {
                    if(zx != bcm2835_gpio_lev(ZEROXING_PIN))
                    {
                            //Event detected.                  
                            timer(TIMER_RESET);
                            break;
                    }
            }
            if(timer(TIMER_READ) >= ZEROXING_TIMEOUT) continue;     //Zero-crossing detection is broken, try again soon.

            //Now we are mere milliseconds after zero-crossing event arrived
            // (but it could have taken some time to arrive) so let's wait for the next one, making adjustments for the system delay.
            // This is to be worked out using an oscilloscope and trial and error.
            // In my case BIASED_DELAY = 19.

            while(timer(TIMER_READ)<BIASED_DELAY) ;

            //We can reasonably expect if we perform this right now:
            bcm2835_gpio_set_pud(TRIAC_PIN, in);
            //the signal will reach the output right on time.

            // The 100ms delay on return to start of the loop should be enough 
            // for the signals to stabilize, so no need for extra debouncing.
    }