برای اتصال بار به میکروکنترلرشما به موارد زیر نیاز خواهید داشت:

• خودم میکروکنترلر
• ترانزیستور دوقطبی نوع NPN
• دو مقاومت R1 (500 اهم) و R2 (5 کیلو اهم)

ترسیم نمودار اتصال بار

بنابراین. حداکثر جریان در هر پین میکروکنترلر 20 میلی آمپر است، ولتاژ خروجی 5 ولت است. مثلا ما می خواهیم اتصال به میکروکنترلراستپر موتور DC با ولتاژ کنترل 12 ولت، جریان 200 میلی آمپر. نمودار اتصال به شرح زیر است:

محاسبه ترانزیستور کنترل

بار جریان خروجی میکروکنترلرمی تواند حداکثر 20 میلی آمپر باشد، اما باید 200 میلی آمپر دریافت کنید، سپس باید یک ترانزیستور NPN با حداقل بهره انتخاب کنید.

hFE = 200mA / 20mA = 10

به طور کلی، خروجی حداکثر 20 میلی آمپر از میکروفن بد در نظر گرفته می شود، بنابراین بیایید روی خروجی 10 میلی آمپر حساب کنیم. بنابراین، برای کاهش تنظیم کنید بارهابه ما میکروکنترلردو بار، اکنون یک ترانزیستور با حداقل ضریب انتخاب می کنیم

hFE = 200mA / 10mA = 20

در این حالت حداکثر جریان کلکتور و بر این اساس جریان بار خواهد بود

Ic=Ib*hFE=0.01A*20=0.2A=200mA

بنابراین، بیایید هر ترانزیستوری را انتخاب کنیم که برای ما مناسب است، مثلاً یک ترانزیستور بورژوایی BC337.

مشخصات ترانزیستور NPN دوقطبی BC337 به شرح زیر است:

• Vcb حداکثر = 50 ولت
• Vce max = 45 ولت
• حداکثر Veb = 5V
• حداکثر Ic = 0.8A
• hFE = 100

اوه خدای من! hFE=100! یعنی جریان بار برابر با Ic=0.01*100=1A خواهد بود؟

نه! در این حالت، ترانزیستور کاملاً باز می شود، او آماده خواهد شدحداکثر جریان مجاز را برای آن 0.8A تولید کنید (مشخصات بالا را ببینید)، اما در واقع جریان در مدار کلکتور-امیتر مصرف جریان موتور خواهد بود (در مورد ما، موتور 200 میلی آمپر "می خورد").

محدود کردن محاسبه مقاومت

اول از همه، باید مقاومت R1 را انتخاب کنیم تا جریان خروجی را محدود کند میکروکنترلر. محاسبه ساده است: شما باید ولتاژ تغذیه 5 ولت را بر حداکثر جریان پایه 10 میلی آمپر تقسیم کنید.

R1 = 5 ولت / 0.01 آمپر = 500 اهم

مقاومت R2 نیست بار، لازم است تا پس از حذف ولتاژ از پایه، جریان باقی مانده بین میکروکنترلرو پایه ترانزیستور به زمین تخلیه شد. در غیر این صورت ممکن است پس از حذف پالس کنترل، ترانزیستور باز بماند. مقدار توصیه شده مقاومت R2 10 برابر بیشتر از R1 است

برای نشان دادن سطح سیگنال یا ولتاژ ثابت، اغلب از ریزمدارهای پلی مقایسه کننده مانند AN6884، KA2284، BA6124 یا بسیاری از مدارهای مشابه دیگر استفاده می شود. چنین ریز مدار مجموعه ای از مقایسه کننده ها با خروجی های LED و همچنین یک مدار اندازه گیری و یک مدار پیش تقویت کننده، آشکارساز است.

شکل 1 یک نمودار اتصال معمولی برای ریز مدارهای AN6884، KA2284، BA6124 را نشان می دهد. حداقل جزئیات وجود دارد و ما یک شاخص سطح پنج آستانه دریافت می کنیم. LED ها بر اساس اصل "دما سنج" کار می کنند، یعنی اگر به طور متوالی در یک خط قرار بگیرند و همه آن را به عنوان یک خط پیوسته تشخیص دهند، هر چه سیگنال بزرگتر باشد، خط طولانی تر است (ال ای دی های بیشتری روشن می شوند).

اما مواردی وجود دارد که لازم است نه تنها سطح سیگنال به صورت بصری تعیین شود، بلکه اگر سطح سیگنال به سطح مشخصی رسیده است اقداماتی انجام شود. به عنوان مثال، هنگامی که LED HL5 روشن می شود، رله الکترومغناطیسی باید روشن شود و بار یا دستگاه خاصی را با کنتاکت های خود روشن کند.

نمودار اتصال رله

شکل 2 نحوه اتصال سیم پیچ رله را نشان می دهد. اما ابتدا به شکل 1 توجه کنید - تمام LED ها به طور مستقیم و بدون هیچ مقاومت محدود کننده جریان به خروجی های ریز مدار متصل می شوند. اگرچه، در ادبیات مدارهایی با مقاومت های محدود کننده جریان وجود دارد.

در واقع در مورد ریز مدارهای AN6884، KA2284، BA6124 و آنالوگ های آنها نیازی به مقاومت های محدود کننده جریان نیست، زیرا در داخل ریز مدار در هر خروجی یک مدار محدود کننده جریان وجود دارد. بنابراین، ولتاژ بین خروجی و ریل قدرت مثبت هرگز بیشتر از افت ولتاژ پیشروی LED نیست.

برنج. 1. نمودار مدار معمولی برای اتصال میکرو مدارهای AN6884، KA2284، BA6124.

برنج. 2. نمودار اتصال رله به کانال نشانگر سیگنال.

اما چنین ولتاژ کمی برای پیچیدن رله و اغلب حتی برای باز کردن کلید ترانزیستور کافی نیست. با این حال، می توانید ولتاژ بین خروجی و گذرگاه قدرت را به سادگی با روشن کردن یک مقاومت محدود کننده جریان اضافی (R2 در شکل 2) افزایش دهید. به لطف آن، ولتاژ بین خروجی ریز مدار و گذرگاه برق افزایش می یابد. با تغییر مقاومت این مقاومت می توانید ولتاژ مورد نیاز را تنظیم کنید.

شکل 2 یک مدار کنترل برای سیم پیچ رله را نشان می دهد - هنگامی که LED HL5 روشن می شود، آن را روشن می کند. هنگامی که HL5 روشن می شود، ولتاژ در پایه 1 نسبت به منفی مشترک کاهش می یابد، اما نسبت به گذرگاه قدرت افزایش می یابد. به سطح کافی برای باز کردن ترانزیستور VT1 می رسد. باز می شود و پس از آن ترانزیستور قدرتمندتر VT2 باز می شود. و در مدار کلکتور آن سیم پیچ رله K1 روشن است.

ولتاژ تغذیه رله ممکن است با ولتاژ تغذیه میکرو مدار متفاوت باشد. دقیقاً به همین ترتیب، می توانید رله را به هر خروجی دیگری از یک میکرو مدار مانند AN6884، KA2284، BA6124 متصل کنید و حتی با توجه به تعداد خروجی ها، پنج رله بسازید.

بعد آیا این لازم است؟ دلایل زیادی می تواند وجود داشته باشد. به عنوان مثال، اگر سطح صدا بیش از حد باشد، باید منبع صدا را خاموش کنید یا زنگ هشدار را روشن کنید.

یا باید به جریان اضافی در بار واکنش نشان دهید. یا می توانید یک کلید متشکل از یک مقاومت متغیر و این مدار بسازید. هنگامی که دستگیره مقاومت متغیر را می‌چرخانید، ولتاژ ورودی ریزمدار تغییر می‌کند و رله‌ها در خروجی‌های آن روشن می‌شوند.

حذف سیگنال از نشانگر

اگر نیاز به کنترل نه یک رله، بلکه نوعی دستگاه دیجیتال دارید، به عنوان مثال، زمانی که از یک سطح سیگنال خاص فراتر رفت، یک منطقی را به ورودی میکروکنترلر یا دستگاه هشدار اعمال کنید، می توانید مدار نشان داده شده در شکل 3 را مونتاژ کنید. در اینجا، به عنوان مثال، گزینه با LED HL5 را نیز در نظر می گیریم، اگرچه، البته، از هر خروجی دیگری از ریز مدار امکان پذیر است.

شکل 3. مداری برای دریافت سیگنال منطقی از بخش نشانگر.

هنگامی که HL5 مشتعل می شود، ولتاژ پایه VT1 نسبت به امیتر خود افزایش می یابد، ترانزیستور باز می شود و ولتاژ در کلکتور آن به سطح یک منطقی افزایش می یابد که مربوط به ولتاژ تغذیه ریزمدار است.

برنج. 4. اتصال با اپتو ایزوله.

خوب، آخرین گزینه استفاده از اپتوکوپلر است. شما می توانید از هر اپتوکوپلری، چه با یک تریاک قدرتمند برای کنترل نوعی گرمکن (به اصطلاح "رله حالت جامد")، یا یک ترانزیستور کم مصرف برای انتقال فرمان به مدار دیگر استفاده کنید.

در هر صورت، دو گزینه وجود دارد: یا همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است LED اپتوکوپلر را به صورت سری به LED نشانگر متصل کنید، یا به جای آن، همانطور که در شکل نشان داده نشده است، اما می توانید حدس بزنید، اما فقط در صورت وجود نیازی به نشان دادن نیست

Karavkin V. RK-2016-04.

سلام Geektimes!

کنترل بارهای قدرتمند یک موضوع نسبتاً محبوب در میان افرادی است که به هر طریقی به اتوماسیون خانگی اهمیت می دهند و به طور کلی، بدون توجه به پلتفرم: چه آردوینو، چه Rapsberry Pi، Unwired One یا پلتفرم دیگری، آن را روشن یا خاموش کنید. نوعی بخاری، دیگ بخار یا یک فن کانالی دیر یا زود باید استفاده شود.

معضل سنتی در اینجا این است که واقعاً با چه چیزی رفت و آمد کنیم. همانطور که بسیاری از تجربه غم انگیز خود آموخته اند، رله های چینی از قابلیت اطمینان مناسبی برخوردار نیستند - هنگام تعویض یک بار القایی قدرتمند، کنتاکت ها به شدت جرقه می زنند و در یک نقطه ممکن است به سادگی بچسبند. شما باید دو رله نصب کنید - رله دوم برای محافظت در برابر باز شدن.

به جای رله، می توانید یک رله تریاک یا حالت جامد (در اصل همان دستگاه تریستور یا اثر میدانی با مدار کنترل سیگنال منطقی و یک اپتوکوپلر در یک بسته) نصب کنید، اما آنها یک نقطه ضعف دیگر دارند - گرم می شوند. بر این اساس، یک رادیاتور مورد نیاز است که باعث افزایش ابعاد سازه می شود.

من می خواهم در مورد یک طرح ساده و کاملاً واضح، اما در عین حال کمتر دیده شده به شما بگویم که می تواند این کار را انجام دهد:

• جداسازی گالوانیکی ورودی و بار
• سوئیچینگ بارهای القایی بدون نوسانات جریان و ولتاژ
• بدون تولید گرمای قابل توجهی حتی در حداکثر توان

اما ابتدا، چند تصویر. در تمامی موارد از رله های TTI سری TRJ و TRIL استفاده شد و از جاروبرقی 650 واتی به عنوان بار استفاده شد.

طرح کلاسیک - ما جاروبرقی را از طریق یک رله معمولی وصل می کنیم. سپس یک اسیلوسکوپ را به جاروبرقی وصل می کنیم (احتیاط! اسیلوسکوپ یا جاروبرقی - یا بهتر است بگویم، هر دو - باید به صورت گالوانیکی از زمین جدا باشند! انگشتان یا تخم مرغ های خود را در نمکدان نگذارید! آنها نمی کنند. شوخی با 220 V!) و نگاه کنید.

عبارتند از:

من مجبور شدم تقریبا به حداکثر ولتاژ برق برسم (تلاش برای بستن یک رله الکترومغناطیسی به نقطه عبور صفر کار فاجعه باری است: خیلی کند است). موج کوتاهی با جبهه‌های تقریباً عمودی در هر دو جهت رونق گرفت و تداخل در همه جهات پرواز کرد. انتظار می رود.

خاموش کردن:

از دست دادن ناگهانی ولتاژ در یک بار القایی خبر خوبی نیست - موج به سمت بالا پرواز می کند. علاوه بر این، آیا این نویز را روی موج سینوسی میلی ثانیه قبل از خاموش شدن واقعی می بینید؟ این جرقه کنتاکت های رله ای است که شروع به باز شدن کرده اند و به همین دلیل است که روزی گیر می کنند.

بنابراین، تعویض یک بار القایی با یک رله "برهنه" بد است. چه خواهیم کرد؟ بیایید سعی کنیم یک snubber اضافه کنیم - یک زنجیره RC از یک مقاومت 120 اهم و یک خازن 0.15 µF.

عبارتند از:

بهتره ولی نه زیاد جهش در ارتفاع کاهش یافت، اما به طور کلی حفظ شد.

خاموش کردن:

همین عکس زباله ها باقی مانده اند، علاوه بر این، جرقه تماس های رله باقی مانده است، اگرچه بسیار کاهش یافته است.

نتیجه گیری: با اسنابر بهتر از بدون اسنابر است اما در سطح جهانی مشکل را حل نمی کند. با این حال، اگر می خواهید بارهای القایی را با یک رله معمولی تغییر دهید، یک اسنابر نصب کنید. درجه بندی ها باید برای یک بار خاص انتخاب شوند، اما به نظر می رسد یک مقاومت 1-W در 100-120 اهم و یک خازن در 0.1 µF گزینه معقولی برای این مورد باشد.

ادبیات مرتبط: Agilent - یادداشت کاربردی 1399، "به حداکثر رساندن طول عمر رله های شما." هنگام کار با رله بر روی بدترین نوع بار - موتوری که علاوه بر اندوکتانس، مقاومت بسیار کمی در راه اندازی نیز دارد - نویسندگان خوب توصیه می کنند که عمر درجه بندی رله را کاهش دهید. پنج بار.

حالا بیایید حرکت شوالیه را انجام دهیم - یک ترایاک، یک درایور تریاک با تشخیص صفر و یک رله را در یک مدار ترکیب می کنیم.

در این نمودار چیست؟ در سمت چپ ورودی است. هنگامی که "1" روی آن اعمال می شود، خازن C2 تقریباً بلافاصله از طریق R1 و نیمه پایینی D1 شارژ می شود. Optorelay VO1 روشن می شود، منتظر نزدیکترین گذرگاه صفر (MOC3063 - با مدار آشکارساز صفر داخلی) می شود و triac D4 را روشن می کند. بار شروع می شود.

خازن C1 از طریق زنجیره ای از R1 و R2 شارژ می شود که تقریباً t=RC ~ 100 میلی ثانیه طول می کشد. اینها چندین دوره ولتاژ شبکه هستند، یعنی در این مدت تریاک زمان روشن شدن تضمین شده را خواهد داشت. سپس Q1 باز می شود و رله K1 روشن می شود (و همچنین LED D2 که با نور زمردی دلپذیر می درخشد). تماس های رله از تریاک دور می زند، بنابراین - تا زمانی که خاموش شود - در عملیات شرکت نمی کند. و گرم نمی شود.

خاموش کردن به ترتیب معکوس است. به محض اینکه "0" در ورودی ظاهر شد، C1 به سرعت از طریق بازوی بالای D1 و R1 تخلیه می شود، رله خاموش می شود. اما تریاک حدود 100 میلی ثانیه روشن می ماند، زیرا C2 از طریق R3 100 کیلو اهم تخلیه می شود. علاوه بر این، از آنجایی که تریاک با جریان باز نگه داشته می شود، حتی پس از خاموش شدن VO1، باز می ماند تا زمانی که جریان بار در نیم سیکل بعدی به زیر جریان نگهدارنده تریاک کاهش یابد.

شمول:

خاموش شدن:

زیباست، نه؟ علاوه بر این، هنگام استفاده از تریاک های مدرن که در برابر تغییرات سریع جریان و ولتاژ مقاوم هستند (همه تولید کنندگان اصلی چنین مدل هایی دارند - NXP، ST، Onsemi و غیره، نام ها با "BTA" شروع می شود)، به هیچ وجه نیازی به snubber نیست. هر شکلی

علاوه بر این، اگر افراد باهوش Agilent را به یاد بیاورید و به چگونگی تغییر جریان مصرف شده توسط موتور نگاه کنید، این تصویر را دریافت خواهید کرد:

جریان راه اندازی بیش از چهار برابر جریان عملیاتی است. در طول پنج دوره اول - زمانی که تریاک از رله در مدار ما جلوتر است - جریان تقریباً به نصف کاهش می یابد که همچنین به طور قابل توجهی الزامات رله را نرم می کند و عمر آن را طولانی می کند.

بله، مدار پیچیده تر و گرانتر از یک رله معمولی یا یک تریاک معمولی است. اما اغلب ارزشش را دارد.

بسیاری از آماتورهای رادیویی تازه کار شروع به آشنایی با الکترونیک با مدارهای ساده می کنند که پر از آنها در اینترنت است. اما اگر این یک دستگاه کنترلی است که در آن نوعی محرک به مدار متصل است و روش اتصال در مدار نشان داده نشده است، در این صورت مبتدی کار سختی دارد. این مقاله برای کمک به آماتورهای رادیویی تازه کار برای مقابله با این مشکل نوشته شده است.

بارهای DC

روش اول اتصال از طریق یک مقاومت است

ساده ترین روش برای بارهای جریان کم - LED ها مناسب است.

Rgas = (U/I) – Rн

جایی که U ولتاژ تغذیه (بر حسب ولت)، I جریان مجاز از مدار (بر حسب آمپر)، Rn مقاومت بار (بر حسب اهم) است.

روش دوم - ترانزیستور دوقطبی

اگر جریان بار مصرفی بیشتر از حداکثر جریان خروجی دستگاه شما باشد، در اینجا یک مقاومت کمکی نخواهد کرد. جریان باید افزایش یابد. معمولا برای این کار از ترانزیستور استفاده می شود.

این مدار از یک ترانزیستور n-p-n استفاده می کند که مطابق مدار OE متصل شده است. با این روش می توانید باری با ولتاژ تغذیه بالاتر از منبع تغذیه را به دستگاه خود وصل کنید. مقاومت R1 برای محدود کردن جریان عبوری از ترانزیستور مورد نیاز است که معمولاً روی 1-10 کیلو اهم تنظیم می شود.

روش سوم ترانزیستور اثر میدانی است

برای کنترل باری که جریان آن ده ها آمپر است (مخصوصاً موتورهای الکتریکی قدرتمند، لامپ ها و ...) از ترانزیستور اثر میدانی استفاده می شود.

مقاومت R1 جریان عبوری از دروازه را محدود می کند. از آنجایی که ترانزیستور اثر میدانی توسط جریان های کم کنترل می شود و اگر خروجی دستگاه شما که گیت به آن متصل است در حالت Z با امپدانس بالا باشد، ترانزیستور اثر میدان به طور غیرقابل پیش بینی شروع به باز و بسته شدن می کند و تداخل ایجاد می کند. . برای حذف این رفتار، خروجی دستگاه با یک مقاومت 10 کیلو اهم به زمین "فشرده" می شود.
ترانزیستور اثر میدان یک ویژگی دارد - کندی آن. اگر فرکانس مجاز بیش از حد باشد، بیش از حد گرم می شود.

جریان متناوب.

روش اول رله است.

ساده ترین راه برای کنترل بار AC با رله است. رله خود یک بار جریان بالا است - باید از طریق یک ترانزیستور دوقطبی یا اثر میدانی روشن شود.

از معایب رله می توان به کندی و سایش مکانیکی قطعات آن اشاره کرد.

گونتر کرات، آلمان

منطق "1"، منطق "0" و امپدانس بالا. سه حالت خروجی با سه حالت موتور مطابقت دارد: "جلو"، "عقب" و "توقف"

برای کنترل دو بار مستقل، مثلاً یک رله، معمولاً به دو پورت ورودی/خروجی میکروکنترلر نیاز است. در این صورت شما این فرصت را دارید که دو رله را روشن کنید، یکی را روشن کنید و دیگری را خاموش کنید یا هر دو را خاموش کنید. اگر نیازی به روشن کردن دو رله به طور همزمان ندارید، می توانید سه حالت باقی مانده را با استفاده از یک پایه میکروکنترلر کنترل کنید. این از حالت خروجی امپدانس بالا استفاده می کند.

از این مدار می توان به عنوان مثال در کنترل موتورهای الکتریکی استفاده کرد. جهت چرخش موتور بستگی به این دارد که کدام یک از دو فاز آن انتخاب شود. برای سوئیچینگ فاز، می توانید از هر دو رله کلاسیک الکترومکانیکی و MOS حالت جامد استفاده کنید. در هر یک از گزینه ها، هنگامی که هر دو رله باز می شوند، موتور متوقف می شود.

برای کنترل رله های الکترومکانیکی، مدار نشان داده شده در شکل 1 استفاده می شود. با یک منطقی "1" در خروجی میکروکنترلر، ترانزیستور Q 1 رله REL 1 را روشن می کند که به موتور اجازه می دهد در جهت جلو بچرخد. هنگامی که خروجی روی "0" تغییر می کند، ترانزیستور Q 3 خاموش می شود. این منجر به بسته شدن کنتاکت های REL 2 می شود و موتور شروع به چرخش در جهت مخالف می کند. اگر پورت میکروکنترلر در حالت امپدانس بالا باشد، ترانزیستورهای Q 1، Q 2 و Q 3 خاموش می شوند، زیرا ولتاژ 1 ولت در پایه Q 2 کمتر از مجموع ولتاژهای آستانه اتصالات پایه-امیتر Q است. 1 و Q 2 و افت ولتاژ در دیود D 1. هر دو رله خاموش می شوند و موتور متوقف می شود. ولتاژ 1 ولت را می توان با استفاده از تقسیم کننده ولتاژ یا دنبال کننده امیتر بدست آورد. دیودهای D 2 و D 3 برای محافظت از کلکتورهای Q 1 و Q 2 در برابر نوسانات ولتاژی که هنگام خاموش شدن رله رخ می دهد، خدمت می کنند. تقریباً هر ترانزیستور NPN و PNP کم مصرفی را می توان در مدار استفاده کرد. انتخاب D 1 نیز بی اهمیت است.

مدار کنترل رله MOS ساده تر است، زیرا LED ها را می توان مستقیماً به خروجی تقریباً هر میکروکنترلر متصل کرد (شکل 2). منطقی "1" رله LED S 1 را روشن می کند و منطقی "0" S 2 را روشن می کند و تریاک های خروجی مربوطه را باز می کند. هنگامی که پورت وارد حالت امپدانس بالا می شود، هر دو LED خاموش می شوند زیرا ولتاژ 1.2 ولت DC کمتر از مجموع ولتاژهای آستانه دو LED است. واریستورهای R 3، R 5 و مدار میرایی C 1، R 4، C 2، R 6 برای محافظت از رله MOS خدمت می کنند. پارامترهای این عناصر مطابق با بار انتخاب می شوند.