Реле з нульовим перетином

Як я міг займатися програмуванням перемикача (заснованого на твердотільному реле або триака), який спрацьовує на потужність, що перетинає нуль?

Для цих питань, які не знайомі з темою: Увімкніть живлення 230 В, коли синусоїда лінії електропередачі перетне нуль - результат мінімізує електромагнітні порушення, спричинені швидким сплеском струму.

Зокрема, я вважаю за краще перенести якомога більше програмного забезпечення. Схема виявлення, що складається з малого трансформатора, діода і пари резисторів для контролю рівнів і струмів у контролі, забезпечує "1", коли вхідна потужність змінного струму знаходиться в позитивній половині, "0" в негативному, прикріплена до входу GPIO-штифта. Вихід складається з декількох твердотільних реле та голих предметів, щоб підтримувати їх роботу (підтяжки тощо), прикріплених до вихідних штифтів GPIO.

Проблема в термінах: за допомогою змінного струму 50 Гц ми отримуємо 100 нульових перетинів за секунду, один півцикл - 10 мс. Щоб потрапити на розумну відстань від нульового перетину, щоб зберегти вказану EMI низькою, ми не повинні активувати вихід більш ніж на 10% після (або раніше) події нульового перетину, це означає + -1 мс допуску. Це не означає час реакції 1 мс - ми можемо з розумом очікувати, що наступний перетин нуля відбудеться точно через 10 мс після першого, або четвертого - 40 мс. Йдеться про деталізацію - якщо ми допускаємо 20 мс для реакції, вона повинна бути між 19 і 21 мс, а не 18 або 22.

Як я можу реалізувати такий вихідний GPIO на таймері або в межах 1 мс, оскільки вхід виявляє край, або в межах фіксованого кратного 10 мс відтоді - бажано з урахуванням деякого негативного зміщення (скажімо, трансформатор і реле вводять затримку 1,6 мс; тому я хочу, щоб тригер вийшов з 8.4+ (n * 10) мс, оскільки вхідний імпульс, таким чином зміщення протидіє затримці, введеній ланцюгом.) - звичайно, "на вимогу користувача", скажімо, користувач пише "1 "до файлу a / sys / class / ... і при найближчій (приблизно) можливості висновок" увімкнено ". Користувач пише "0", і коли нульовий перехід приходить, конкретні реле відключаються.

Я вважаю, що для цього потрібно буде написати або зламати модуль ядра. Не могли б ви вказати мені на те, що обробляє GPIO-штифти Raspberry Pi в ядрі, і які таймери я можу приєднати до нього (якщо таких вже немає), щоб отримати такий функціонал?

Вам не потрібно зламати ядро. Вам просто потрібно перемістити процес із черги планувальника.

    #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;
    }

Відтепер наш процес отримує cat /proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_usмілісекунди з кожного cat /proc/sys/kernel/sched_rt_period_usінтервалу часу мілісекунди безперебійного виконання без ризику бути попередньо знятим протягом цього часу (на практиці за замовчуванням у BerryBoot: 0,95 секунди з кожної секунди.) Якщо вам потрібно більше, безлад з цими значеннями, але мені більше не потрібно для моєї мети.

Я використовую функцію таймера в мілісекундах (це приблизно точність, яка мені потрібна) на основі моменту clock_gettime()затримки моїх затримок.

Виклик timer(1)скидає його, виклик timer(0)повертає час після скидання.

    #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;
    }

Щоб rtкомпілювати це, потрібно зв’язати його з бібліотекою - додати -lrtдо команди gcc.

Тепер для основної петлі. Я використовую вхід комутатора для "запиту користувача", але ви можете використовувати мережу, таймер чи будь-що інше. Все, що вам потрібно, це отримати булеве значення 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.
    }