Dimmer digital com o MOC3023 e PIC12F675

        Lendo uma Elektor dos anos 90, vi um circuito de relé por estado sólido composto por um opto-acoplador muito especial e um TRIAC. Este opto-acoplador, MOC3041, tem um opto-TRIAC e um zero crossing circuit (aciona o TRIAC no início de cada semi-ciclo da rede independente do momento de disparo). Esta solução está sendo muito usada nas máquinas de lavar-roupas de baixo custo.

        O MOC3041 não pode ser usado em um dimmer pois o propósito dele é funcionar como um interruptor, mas existe a versão sem zero crossing circuit, o MOC3023, da qual usei.

        Fiz este dimmer com um microcontrolador para ter as seguintes características:
- Quando energizado, deve iniciar num estado definido. Neste caso, iniciar com ângulo de disparo nulo, ou seja, desligado.
- Ter um temporizador que desliga sozinho depois de um tempo, 8 horas por exemplo.
- Prover isolação entre rede elétrica e interface.
- Acionado por um encoder rotativo.
- Ter 32 níveis de potência que ficam numa tabela na E²PROM do PIC.

Foto de cima mostrando todos os componentes.

Foto de baixo. Note a linha de furos delimitando e isolando a parte ligada à rede elétrica.

TRIAC BTA24 com bornes de parafuso abaixo.

Esquema dos pinos.

      O sinal de sincronismo da rede elétrica vem da saída do transformador que alimenta o circuito do dimmer, sendo limitado por um diodo Zener. Este vai para o comparador interno do PIC12F675 que deve ter sua saída habilitada no pino correspondente para utilizar um resistor de histerese externo.

Circuito de sincronismo. Note o resistor de histerese no comparador.

Acionamento do TRIAC. Note que com este opto-acoplador o TRIAC é disparado nos quadrantes I e III.

        Quando a saída do comparador muda de alto para baixo, é gerada uma interrupção que desliga o LED do opto-acoplador e inicia uma temporização com o TIMER1 com um dos 32 valores guardados na E²PROM. Ao final desta temporização, é gerada outra interrupção que liga o LED. O circuito opera em cada semi-ciclo, no dobro da frequência da rede.

Teoria de operação.

Azul: Metade da senóide;
Vermelho: potência entregue à carga em função do ângulo de disparo;
Verde: faixa onde o firmaware opera.
Note que abaixo de 40° e acima de 140° a variação de potência é muito pequena.

Entrada do comparador em verde e senoide da rede elétrica em amarelo. As escalas estão erradas pois mudei as pontas de prova do osciloscópio e não mudei a escala.

Entrada do comparador em verde e saída em amarelo, usado como sinal de sincronismo pelo firmware. Note a leve distorção na entrada causada pelo histerese do comparador.

Ângulo de disparo nulo (desligado) em verde.

Ângulo de disparo para mínimo de potência em verde. 

Ângulo de disparo para metade de potência em verde.

Ângulo de disparo para potência máxima em verde.

        Testei somente em 127V, com uma lâmpada dicróica e uma furadeira, falta testar em 220V. Também falta testar com o BCR50GM, um TRIAC de 50A/600V para o controle de chuveiro elétrico onde quero testar uma interface capacitiva (sem contato direto e à prova d'água).
        Também testei com motores de indução monofásico com polo fantasma. Funciona, porém a resposta de velocidade não é linear, compensei isto mudando os valores da tabela de temporização.