AC диммер мерцает при малой яркости

TL;DR: Нерегулярное мерцание при 5–25% яркости (стабильно от 50% и выше) вызвано джиттером сигнала перехода через ноль, задержками ISR от WiFi на ESP32/ESP8266 или срывами тока удержания TRIAC. Решение: установите минимальный стабильный уровень (10–15%), используйте rbdimmerESP32 на ESP32, фильтруйте линию перехода через ноль, или переходите на DimmerLink для аппаратного управления таймингом.

Эта статья vs. статья о мерцании LED

Важно: Эта статья о резистивных нагрузках — лампах накаливания, галогенных лампах, нагревательных элементах — мерцающих при малых уровнях диммера. Симптом: нерегулярное медленное колебание (0,5–8 Гц), которое исчезает при средней и высокой яркости.

Если вы используете светодиодные лампы и наблюдаете мерцание при любой яркости — проблема в совместимости TRIAC–LED, а не в тайминге при малой яркости. См.: Мерцание LED с AC диммером

Как выглядит проблема

• Лампа, установленная на 10–20%, заметно и нерегулярно мерцает.
• Та же лампа при 50% абсолютно стабильна.
• Замена контроллера на Arduino устраняет мерцание, но ESP32 или ESP8266 с WiFi — нет.
• Разные мощности ламп дают разные минимальные стабильные уровни (лампа 40 Вт может быть стабильна с 18%, а 100 Вт — с 8%).

Причины

Причина 1 — Джиттер перехода через ноль

Фазовое диммирование включает TRIAC с точной задержкой после каждого перехода через ноль переменного тока. При яркости 10% задержка составляет ~9 мс (при 50 Гц сети, полупериод = 10 мс):

задержка = (1 - уровень/100) × полупериод
задержка при 10% = (1 - 0,10) × 10 мс = 9,0 мс

Джиттер ±0,5 мс сигнала перехода через ноль — это лишь 5% ошибка при яркости 50%, но 55% ошибка угла включения при 10%. Это создаёт большие видимые скачки яркости.

Источники джиттера перехода через ноль:

• помехи сетевого напряжения и EMI на линии перехода через ноль;
• длинный кабель перехода через ноль, проложенный параллельно AC кабелям;
• недостаточная развязка на плате детектора перехода через ноль.

Причина 2 — Задержки ISR на ESP32 (WiFi)

Библиотека rbdimmerESP32 привязывает процедуру обработки прерываний к ядру 0 с атрибутом IRAM_ATTR. Если вы используете неверную библиотеку (RBDdimmer вместо rbdimmerESP32) или скетч препятствует правильной привязке ISR, стек WiFi может задержать прерывание DIM на 1–5 мс.

При яркости 10% (окно задержки 9 мс) задержка WiFi 2 мс — это 22% относительная ошибка тайминга — достаточно, чтобы полностью пропустить окно включения в некоторых полупериодах.

На Arduino (AVR) прерывание обрабатывается аппаратно в реальном времени — без задержки, следовательно, без мерцания от этой причины.

Причина 3 — Ток удержания TRIAC

При очень малых углах проводимости (< 8–10% уровня) ток через нагрузку может упасть ниже тока удержания TRIAC до того, как прибор полностью зафиксируется. В одних полупериодах TRIAC включается, в других нет. Это создаёт медленное нерегулярное мерцание 1–8 Гц — в отличие от плавного диммирования при более высоких уровнях.

Минимальный стабильный уровень, ограниченный током удержания, зависит от мощности нагрузки:

Причина 4 — Слишком низкий минимальный уровень мощности

В ESPHome компонент ac_dimmer имеет параметр min_power. Установка его ниже стабильного порога для вашей нагрузки заставляет компонент пытаться включаться при углах, при которых TRIAC не может надёжно зафиксироваться.

Диагностика

1. Определите нагрузку — сначала проверьте с лампой 100 Вт. Если стабильна при 10%, у исходной нагрузки проблема с током удержания при такой мощности.
2. Проверьте платформу — замените ESP32/ESP8266 на Arduino Uno. Если мерцание исчезает, проблема в задержках ISR (Причина 2) или джиттере перехода через ноль (Причина 1).
3. Осмотрите прокладку кабеля перехода через ноль — если кабель проходит рядом с AC кабелями, проложите его в другом месте и повторите тест.
4. Измерьте импульс перехода через ноль осциллографом или логическим анализатором. Джиттер > 200 мкс при 50 Гц указывает на зашумлённый сигнал.

Решения

🟢 Для начинающих — Используйте DimmerLink

DimmerLink управляет детектированием перехода через ноль и включением TRIAC на собственном микроконтроллере Cortex-M0+. Джиттер включения менее 50 мкс независимо от того, что делает МК хоста (ESP32, Raspberry Pi, Arduino). Активность WiFi не влияет на тайминг.

// ESP32 + DimmerLink — установить 15% яркости по I2C
#include <Wire.h>
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(0x50);
Wire.write(0x10);   // DIM0_LEVEL
Wire.write(15);     // 15% — стабильно на этом уровне
Wire.endTransmission();

С DimmerLink нет мерцания при малой яркости, потому что прошивка обеспечивает чистые импульсы включения с помощью аппаратных таймеров.

🔵 Для продвинутых пользователей — Исправления для конкретной платформы

Вариант A — Установите минимальный стабильный уровень

Экспериментально найдите минимальный стабильный уровень для вашей конкретной нагрузки, затем ограничьте диапазон управления снизу.

rbdimmerESP32 / RBDdimmer:

const uint8_t MIN_STABLE_LEVEL = 12;  // настройте под свою нагрузку
void setDimmerLevel(uint8_t requestedLevel) {
    if (requestedLevel == 0) {
        dimmer.setState(OFF);
    } else {
        uint8_t level = max(requestedLevel, MIN_STABLE_LEVEL);
        dimmer.setState(ON);
        dimmer.setPower(level);
    }
}

ESPHome:

output:
  - platform: ac_dimmer
    id: triac_out
    gate_pin: GPIO4
    zero_cross_pin: GPIO5
    min_power: 0.12   # 12% — настройте под свою нагрузку
    zero_means_zero: true

Вариант B — Проверьте IRAM_ATTR на ESP32

Убедитесь, что используете rbdimmerESP32, а не RBDdimmer:

// Правильно для двухъядерного ESP32:
#include <rbdimmerESP32.h>
rbdimmer::Dimmer dimmer(DIM_PIN, ZC_PIN, CHANNEL_1, 50);
// Неправильно для ESP32 — нет IRAM_ATTR, ISR может быть вытеснен:
// #include <RBDdimmer.h>

Также убедитесь, что задачи WiFi не привязывают себя к ядру 0:

// Выделенная задача WiFi должна выполняться на ядре 1
xTaskCreatePinnedToCore(wifiTask, "WiFi", 4096,
                        NULL, 1, NULL, 1 /*ядро 1*/);

Вариант C — Фильтрация линии перехода через ноль

Добавьте простой RC фильтр для снижения высокочастотных помех на сигнале перехода через ноль:

Выход перехода через ноль ── 100 Ом ──┬── Вход МК ZC
                                       │
                                      100 пФ
                                       │
                                      GND

Дополнительно:

• Прокладывайте кабель перехода через ноль не менее 2–3 см от AC кабелей.
• Если AC и ZC кабели должны пересекаться, располагайте их под прямым углом.
• Держите кабель перехода через ноль короче 30 см.

Вариант D — Переключитесь на кривую RMS диммирования

Кривая RMS концентрирует чувствительность управления в диапазоне 20–80%, что позволяет избежать нестабильной нижней зоны:

rbdimmerESP32:

// После begin():
dimmer.setCurve(RBDIMMER_CURVE_RMS);

DimmerLink (регистр I2C 0x11):

Wire.beginTransmission(0x50);
Wire.write(0x11);   // DIM0_CURVE
Wire.write(1);      // 1 = RMS
Wire.endTransmission();

Матрица платформ

Краткий чеклист

Связанные статьи

• Лампа не выключается при 0% → AC диммер не выключается
• Мерцание LED → Мерцание LED с AC диммером
• Исправление ESP32 IRAM_ATTR → Guru Meditation и IRAM_ATTR
• Неверная библиотека на ESP32 → Неверная библиотека: RBDdimmer vs rbdimmerESP32
• Ошибки детектирования перехода через ноль → Ошибки детектирования перехода через ноль

Остались вопросы?

Задайте на forum.rbdimmer.com или откройте GitHub Issue.