三端雙向可控硅開關(guān)　　三端雙向可控硅開關(guān)元件是晶閘管的雙向擴展，因此我們首先來考慮一下晶閘管的電氣特性。晶閘管就像一個二極管，只有當(dāng)微小的觸發(fā)電流從柵極端子流到陰極端子時，它才會導(dǎo)通。晶閘管的電路符號表示了這種行為：

　　此外，即使在觸發(fā)電流消除后，該裝置仍會繼續(xù)從陽極向陰極傳導(dǎo)電流，如下所示：（1）在柵極施加超過晶閘管閾值電壓的電壓脈沖；（2）由此產(chǎn)生的柵極 - 陰極電流觸發(fā)該裝置，使其從陽極向陰極傳導(dǎo)電流；（3）如果該陽極 - 陰極電流超過裝置指定的“閉鎖電流”，則在柵極電壓（以及柵極電流）返回零后，它將繼續(xù)導(dǎo)通；（4）當(dāng)陽極 - 陰極電流降至裝置指定的“保持電流”以下時，傳導(dǎo)停止。

　　三端雙向可控硅本質(zhì)上是一種雙向晶閘管。它的工作原理相同，但可以傳導(dǎo)從 MT2 流向 MT1 或從 MT1 流向 MT2 的電流：

　　該項目中使用的配置是將 MT1 連接到地，觸發(fā)電流從柵極流到 MT1。
　　上述討論說明了為什么三端雙向可控硅開關(guān)元件是控制流過負載（在本例中為白熾燈）的交流電的便捷元件。由 GPIO 引腳直接驅(qū)動的短觸發(fā)脈沖在交流波形的第一個半周期的某個時刻打開三端雙向可控硅開關(guān)元件。三端雙向可控硅開關(guān)元件繼續(xù)導(dǎo)通，直到負載電流小于保持電流。然后，另一個觸發(fā)脈沖（相對于零交叉的延遲與第一個脈沖相同）使三端雙向可控硅開關(guān)元件在第二個半周期導(dǎo)通。（如果您難以想象這一點，請參閱本文后面的示波器軌跡。）零交叉和觸發(fā)脈沖之間的延遲決定了三端雙向可控硅開關(guān)元件導(dǎo)通的交流波形部分，這反過來又決定了傳輸?shù)截撦d的平均功率。使用微控制器可以高精度地控制此延遲。順便說一句，如果你想知道為什么這種開關(guān)行為不會導(dǎo)致不必要的閃爍，請記住，白熾燈泡之所以發(fā)光是因為燈絲很熱，其溫度變化不如電流變化快，因此，燈可以有效地“平滑”流過燈絲的電流中相對高頻的變化。
　　本項目中使用的三端雙向可控硅開關(guān)元件是 STMicroelectronics 的部件編號 Z00607。該器件適用于低功耗應(yīng)用。它可以用低至 5 mA 的柵極電流觸發(fā)，其鎖存和保持電流分別為 10 mA 和 5 mA。
　　電路　　以下是該項目燈控制部分的示意圖：

　　R 1是限流電阻；其大小可確保 GPIO 引腳源電流遠超最小柵極觸發(fā)電流（即 5 mA）。測量到柵極到 MT1 的壓降為 360 mV，因此 (3.3 V - 0.36 V)/330 Ω = 8.9 mA?！　∫韵率敲姘宓膶崿F(xiàn)：

　　之所以使用兩個燈泡而不是一個，是因為本項目使用的特定交流變壓器的輸出電流限制為 500 mA，而第二個燈泡提供的額外電阻可確保電流遠低于此最大值。黑色塑料片可防止燈泡照亮光學(xué)傳感器，從而防止環(huán)境光測量失真。
　　固件
　　新固件必須執(zhí)行另外兩項任務(wù)：根據(jù)環(huán)境光測量計算從零交叉到觸發(fā)脈沖的適當(dāng)延遲，并輸出延遲的觸發(fā)脈沖。第一項任務(wù)通過以下代碼完成：
　　代碼
　　//convert the ADC conversion result to a current measurement
　　//the actual value of the resistor in the test circuit is 4.6 kOhms
　　ADCMeasurement = (RawADCResult*ADCFactor)/4.6;
　　if(ADCMeasurement >= OPTSENS_CURRENT_MAX)
　　TriacGateEnableorDisable = TRIAC_GATE_DISABLE;//lamp is off
　　else if(ADCMeasurement <= OPTSENS_CURRENT_MIN)
　　{
　　TriacGateEnableorDisable = TRIAC_GATE_ENABLE;
　　TriacGateDelay = TRIAC_GATE_DELAY_MIN;//maximum lamp brightness
　　}
　　else
　　{
　　TriacGateEnableorDisable = TRIAC_GATE_ENABLE;
　　//trigger pulse delay is based on the ratio of current illuminance to maximum illuminance
　　TriacGateDelay = TRIAC_GATE_DELAY_MAX * (float)ADCMeasurement/OPTSENS_CURRENT_MAX;
　　}
　　首先，我們需要選擇最大和最小環(huán)境光水平：如果光學(xué)傳感器指示照度大于或等于最大環(huán)境光水平，則三端雙向可控硅觸發(fā)脈沖被禁用，燈熄滅。如果照度小于或等于最小環(huán)境光水平，則認為房間是黑暗的，觸發(fā)脈沖延遲設(shè)置為向燈提供最大功率。如果照度介于這兩個值之間，則按比例調(diào)整延遲 - 換句話說，當(dāng)前照度與最大照度之間的比率與所選延遲與最大延遲之間的比率相同。成功的實際應(yīng)用需要仔細選擇最大和最小環(huán)境光水平，以確保根據(jù)居住者的需求調(diào)暗燈，并且根據(jù)對特定照明布置如何響應(yīng)調(diào)光算法的經(jīng)驗觀察，微調(diào)測量照度和觸發(fā)延遲之間的數(shù)學(xué)關(guān)系將是有益的。
　　請記住，即使環(huán)境光水平小于或等于最小值，觸發(fā)脈沖延遲也不會設(shè)置為零。如果在交流波形越過 0 V 后立即產(chǎn)生脈沖，則在柵極觸發(fā)電流流動時，負載電流可能不會超過三端雙向可控硅的鎖存電流。保持最小觸發(fā)脈沖延遲可確保三端雙向可控硅鎖存行為正常。
　　為了完成第二項任務(wù)（生成延遲觸發(fā)脈沖），我們將 Timer2 配置為大約 500 ns 的時鐘周期并啟用 Timer2 中斷。
　　代碼
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　// INT0_ISR
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　SI_INTERRUPT (INT0_ISR, INT0_IRQn)
　　{
　　//the interrupt flag is cleared by hardware
　　FallingEdgeCount++;
　　SFRPAGE = TIMER2_PAGE;
　　TMR2 = 0xFFFF - TriacGateDelay;//Timer2 will overflow at the end of the delay period
　　TMR2CN0_TR2 = TriacGateEnableorDisable;//start Timer2, if lamp illumination is needed
　　}
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　// INT1_ISR
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　SI_INTERRUPT (INT1_ISR, INT1_IRQn)
　　{
　　//the interrupt flag is cleared by hardware
　　RisingEdgeCount++;
　　SFRPAGE = TIMER2_PAGE;
　　TMR2 = 0xFFFF - TriacGateDelay;//Timer2 will overflow at the end of the delay period
　　TMR2CN0_TR2 = TriacGateEnableorDisable;//start Timer2, if lamp illumination is needed
　　}
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　// TIMER2_ISR
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　//
　　// TIMER2 ISR Content goes here. Remember to clear flag bits:
　　// TMR2CN0::TF2H (Timer # High Byte Overflow Flag)
　　// TMR2CN0::TF2L (Timer # Low Byte Overflow Flag)
　　//-----------------------------------------------------------------------------
　　SI_INTERRUPT (TIMER2_ISR, TIMER2_IRQn)
　　{
　　SFRPAGE = TIMER2_PAGE;
　　TMR2CN0_TF2H = 0;//clear the interrupt flag
　　TMR2CN0_TR2 = 0;//stop Timer2
　　//here we output the trigger pulse (width is approximately 50 us)
　　TRIAC_GATE = HIGH;
　　SFRPAGE = TIMER4_PAGE; TMR4L = 0; while(TMR4L < 100);
　　TRIAC_GATE = LOW;
　　}