AC TRIAC-диммер — это не PWM: как работает диммирование с фазовой отсечкой

Кратко: analogWrite() и PWM не работают с AC TRIAC-диммером. TRIAC — это не резистор и не DC-транзистор. Он регулирует мощность с помощью фазового управления: открывается в точно рассчитанный момент каждого полупериода, синхронизируясь с сигналом перехода через ноль. Без перехода через ноль и правильной библиотеки нагрузка будет только полностью включена или полностью выключена — без промежуточных значений.

Описание проблемы

Вы подключили AC-диммер, нашли пин DIM — и попытались управлять им через analogWrite(), как обычным PWM-выходом. Или использовали ledc на ESP32. Результат: нагрузка либо на 100%, либо полностью выключена. Промежуточной яркости нет.

Иногда поведение ещё более неожиданное:

• При малых значениях PWM нагрузка вообще не включается
• При больших значениях — сразу выходит на полную мощность
• Значение 50% (128 из 255) не даёт яркости 50%

Это не ошибка кода и не неисправность модуля. Это фундаментальное несоответствие между методом управления и типом нагрузки.

Типичные ситуации на форумах:

• «Подключил DIM-пин диммера к PWM, analogWrite(128), а лампа на полной мощности»
• «Пробовал PWM на TRIAC-диммере, но нет эффекта диммирования»
• «ESP32 ledc на пине диммера — свет просто включается и выключается»
• «Почему analogWrite не работает с AC-диммером?»
• Пин ZC вообще не подключён — только DIM на PWM-выходе

Причина проблемы

PWM — для постоянного тока (DC)

PWM (широтно-импульсная модуляция) управляет мощностью путём быстрого переключения: транзистор открывается и закрывается тысячи раз в секунду, и нагрузка получает среднее напряжение, пропорциональное скважности.

PWM 50% скважность (DC-нагрузка — LED-лента, двигатель, DC-нагреватель):
Напряжение:
 ┌──┐  ┌──┐  ┌──┐  ┌──┐  ┌──┐
─┘  └──┘  └──┘  └──┘  └──┘  └─
│←ВКЛ→│←ВЫКЛ→│   ← частота 1–20 кГц
Средняя мощность = 50% ✅

Это работает, потому что DC-нагрузка реагирует на среднее напряжение. Нагреватель греет при средней мощности; светодиод мерцает достаточно быстро, чтобы глаз не замечал.

TRIAC — для переменного тока (AC): работает иначе

TRIAC — это кремниевый управляемый выпрямитель для AC. Он ведёт себя принципиально иначе:

1. Фиксируется — как только ток начинает протекать (и превышает ток удержания), TRIAC остаётся открытым до конца полупериода, даже если сигнал на затворе снят.
2. Самовыключается при переходе синусоиды через ноль — когда ток падает ниже тока удержания.
3. Не реагирует на быстрый PWM: одиночный импульс на затворе любой длительности открывает TRIAC до конца полупериода. 10 мкс или 5 мс — результат одинаков.

Синусоида AC (50 Гц):
    ╭──────╮         ╭──────╮
    │      │         │      │
────╯      ╰────────╯      ╰────
    ↑      ↑         ↑      ↑
   ZC    ZC(-)      ZC    ZC(-)
   (100 импульсов в секунду)

TRIAC открывается при ZC — нагрузка получает ПОЛНЫЙ полупериод (100%):
    ╭──────╮         ╭──────╮
    │//////│         │//////│
────╯      ╰────────╯      ╰────
↑ открыт              ↑ открыт при ZC

TRIAC открывается с задержкой 5 мс — нагрузка получает ПОЛОВИНУ полупериода (~50%):
    ──────╮         ──────╮
          │               │
    ──────╯────────  ─────╯──────
    ↑     ↑          ↑    ↑
   ZC   открыт      ZC  открыт
        (через 5 мс)     (через 5 мс)

Почему PWM «не видит» TRIAC

Когда вы подаёте 50% PWM (например, 500 Гц) на пин DIM TRIAC:

• PWM переключается 500 раз в секунду
• Первый импульс HIGH открывает TRIAC
• Последующие LOW-импульсы ничего не значат — TRIAC уже зафиксирован
• Он остаётся открытым до конца полупериода (10 мс при 50 Гц)
• Нагрузка оказывается на полной мощности

Нет перехода через ноль — нет тайминга — нет диммирования.

Таблица: PWM vs фазовая отсечка

Решения

🟢 Для начинающих: DimmerLink — подключил и работай

Не хотите разбираться с переходом через ноль, фазовым углом и ISR? DimmerLink берёт всю логику на себя — просто задайте уровень.

Любой ESP32 is a controller with its own zero-cross detector and TRIAC phase control. Your microcontroller only sends a brightness level (0–100%) via I2C or UART. No PWM, no zero-cross on the MCU side.

Когда выбрать:

Подключение:

DimmerLink → Arduino/ESP32
VCC → 3.3V (ESP32) / 5V (Arduino)
GND → GND
SDA → SDA (GPIO 21 на ESP32, A4 на Uno)
SCL → SCL (GPIO 22 на ESP32, A5 на Uno)

Код:

// DimmerLink — установка яркости как простое значение 0–100
// Без PWM, перехода через ноль или ISR — всё обрабатывается внутри DimmerLink
// Документация: https://www.rbdimmer.com/docs/dimmerlink-I2CCommunication
#include <Wire.h>
#define DIMMER_ADDR 0x50
#define REG_LEVEL   0x10
void setLevel(uint8_t level) {  // level: 0–100%
    Wire.beginTransmission(DIMMER_ADDR);
    Wire.write(REG_LEVEL);
    Wire.write(level);
    Wire.endTransmission();
}
void setup() {
    Wire.begin();
    setLevel(0);    // выключено
    delay(2000);
    setLevel(50);   // яркость 50%
    delay(2000);
    setLevel(100);  // полная яркость
}
void loop() {}

🔵 Для продвинутых пользователей: правильное фазовое управление

Хотите работать с диммером напрямую без DimmerLink? Нужно подключить переход через ноль и использовать библиотеку.

Что нужно подключить:

Ключевое отличие от PWM: пин DIM получает одиночный короткий импульс (~100 мкс) в нужный момент, рассчитанный относительно ZC. Никакого непрерывного PWM-сигнала.

Вариант A: ESP32 с rbdimmerESP32 ✅ Рекомендуется

// Платформа: двухъядерный ESP32
// Библиотека: rbdimmerESP32 — фазовая отсечка, не PWM
// https://github.com/robotdyn-dimmer/rbdimmerESP32
#include "rbdimmerESP32.h"
#define ZC_PIN  18  // переход через ноль — ОБЯЗАТЕЛЬНО
#define DIM_PIN 19  // управление TRIAC
rbdimmer dimmer;
void setup() {
    dimmer.begin(ZC_PIN, DIM_PIN, 50);  // сеть 50 Гц
    dimmer.setPower(50);                 // 50% — работает через фазовую отсечку
}
void loop() {
    // Плавное изменение яркости
    for (int p = 10; p <= 95; p++) {
        dimmer.setPower(p);
        delay(30);
    }
    for (int p = 95; p >= 10; p--) {
        dimmer.setPower(p);
        delay(30);
    }
}

Что происходит внутри библиотеки:

1. Срабатывает прерывание ZC (t=0)
   ↓
2. Расчёт задержки затвора (передний фронт, 50 Гц):
   delay_us = (100 - power%) × 78
   Пример: 50% → delay = 50 × 78 = 3 900 мкс
   ↓
3. Аппаратный таймер: срабатывает через 3 900 мкс
   ↓
4. Отправка короткого импульса на DIM (~100 мкс)
   ↓
5. TRIAC открывается и остаётся открытым до следующего ZC
⚠️ Рабочий диапазон — не 0–100%, а ~10–95%:
   100% → delay = 0 мкс (открытие при ZC, максимальная мощность) ✅
     0% → delay = 7 800 мкс (78% полупериода) → нагрузка получает 22%,
           а не 0%. Для выключения — не открывать TRIAC вообще.
   < 10% — TRIAC открывается так поздно, что ток не может превысить
           ток удержания → нестабильное мерцание.
   Поэтому библиотеки ограничивают диапазон: setPower(0) = выкл,
   setPower(1–9) ≈ 10%, setPower(95–100) ≈ 95%.

Вариант B: Arduino Uno/Mega с RBDdimmer

// Платформа: Arduino Uno / Mega / Nano (AVR)
// Библиотека: RBDdimmer — https://github.com/robotdyn/dimmer
// ZC ОБЯЗАТЕЛЕН! Arduino Uno: только пины 2 или 3
#include <RBDdimmer.h>
#define ZC_PIN   2   // переход через ноль — пин 2 (с поддержкой прерываний на Uno)
#define DIM_PIN  11  // управление TRIAC
dimmerLamp dimmer(DIM_PIN, ZC_PIN);
void setup() {
    dimmer.begin(NORMAL_MODE, ON);
    dimmer.setPower(50);  // 50%
}
void loop() {}

⚠️ Частые ошибки

• «Подключил DIM к PWM, ZC вообще не подключил»: Без ZC фазовая отсечка физически невозможна. Пин ZC — обязательная часть схемы, а не опция.

• «analogWrite(DIM_PIN, 128) — лампа не мерцает, просто горит»: Это ожидаемое поведение. analogWrite открывает TRIAC первым же HIGH-импульсом, и он остаётся зафиксированным. Используйте библиотеку с ZC.

• «Установил частоту PWM на 100 Гц — ничего не изменилось»: Совпадение частоты PWM с частотой ZC не помогает. TRIAC всё равно фиксируется при первом импульсе.

• «PWM работал с DC-нагрузкой — почему не работает с AC?»: DC-нагрузки (12V LED-ленты, DC-моторы) используют транзисторное управление и реагируют на среднее напряжение. AC TRIAC — это другая физика. См. таблицу выше.

• «Можно ли оставить DIM на PWM только для включения/выключения?»: Технически да — можно включать/выключать нагрузку одним HIGH/LOW. Но это не диммирование. И без ZC TRIAC может сработать в произвольной точке синусоиды, вызывая помехи и нагрузку на TRIAC.

Экспресс-проверка

Связанные проблемы

• Переход через ноль не определяется → troubleshooting/zero-cross-detection-errors.md
• ESP32 + TRIAC: Guru Meditation Error → troubleshooting/esp32-iram-attr.md
• Trailing vs Leading Edge → load-types/trailing-vs-leading-edge.md

Остались вопросы?

Ask on forum.rbdimmer.com or open a GitHub Issue.