Ардуино управление транзистором: Управление мощной нагрузкой

Содержание

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino —

Силовой ключ выполнен на полевом транзисторе IRF520 и предназначен для включения/выключения мощной нагрузки, которая питается напряжением постоянного тока.


Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.
Полевой транзистор позволяет использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), т.е можно менять скорость работы электродвигателя или яркость светодиодной ленты, лампы (светодиода) и т.д.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе “IRF520”:

  • управление нагрузкой с напряжением питания постоянного тока, В: 0-24
  • рабочий ток нагрузки, А: 0-5
  • уровень управляющего сигнала, В: 5-20
  • размеры платы, мм: 33.4*25.6

Подключение:

  • “V+” — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “V-” — минусовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “Vin” — “+” контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
  • “GND” — “-” контакт питания для нагрузки
  • “SIG – “плюсовой контакт для подключения управ. сигнала (например с ARDUINO)
  • “Vcc” – не используется
  • “GND – “минусовой контакт для подключения управ. сигнала

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Варианты использования:

управление силовым ключом с помощью сенсорной кнопки “TTP223”

Преимущества:

  • бесшумная работа
  • нет механических частей
  • можно использовать ШИМ (PWM)

Описание на “IRF520” (datasheet)

Драйвер MOSFET транзистор IRF520 0-24В модуль Arduino PIC ARM

Модуль драйвера управления нагрузкой на транзисторе IRF520 используется для подключения к Arduino контроллеру или другому микропроцессорному управляющему устройству нагрузки постоянного тока мощностью до 120 Вт. Модуль может выполнять функцию коммутации, а также функцию управления нагрузкой. Через модуль к контроллеру можно подключать светодиодное освещение, двигатели постоянного тока, маломощные компрессоры, электромагнитные пускатели и т.п.
Модуль имеет три разъема для подключения к контроллеру, для подключения нагрузки и для подключения внешнего источника питания:

  • штыревые контакты, обозначенные на плате модуля SIG, VCC и GND, используются для подключения к контроллеру;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля V+ и V-, используются для подключения управляемых устройств или коммутируемых устройств;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля VIN и GND, используются для подключения внешнего источника питания.

Для использования модуля нужно к контактам SIG и GND подключить контроллер. Причем, если нужно управлять нагрузкой, то к контакту SIG нужно подключать ШИМ выход контроллера. Если нужно управлять коммутацией, то к контакту SIG нужно подключать цифровой выход контроллера. Если на контакте SIG есть напряжение, то горит красный светодиод. Контакт GND используется как общий вывод, контакт VCC не используется.

Далее к контактам модуля V+ и V-  нужно подключить управляемое или коммутируемое устройство с максимальной мощностью 120 Вт. При подключении управляемого устройства нужно соблюдать полярность.
Если устройство подключается к модулю на управление нагрузкой, то для него нужно внешнее питание. Внешнее питание подключается к контактам VIN и GND. Значение мощности внешнего блока питания подбирается в зависимости от потребности управляемого устройства. Максимальные выходные параметры внешнего блока питания могут быть 24 В и 5 А постоянного тока. При коммутируемом токе больше 1 А на транзистор нужно установить радиатор.
Схема подключения IRF520 к Arduino:

Характеристики:

собран на полевом транзисторе: IRF520;
используется для: коммутации, управлением нагрузкой;

управляющее напряжение: 5 – 20 В;
напряжение для управляемых устройств: 24 В;
максимальный ток для управляемых устройств: 5 А;
максимальная коммутируемая мощность: 120 Вт;
размеры: 31 х 26 х 17 мм;
вес: 6 г.

Причины, по которым нельзя подключать реле напрямую с цифрового контакта Arduino

Давайте посмотрим, как некоторые основные, они, кажется, являются основой для многих вопросов:

Конденсатор при включении питания потребляет огромное количество тока, которое сужается при зарядке. Эта кривая также называется постоянной времени RC (это близко, но не точно » http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html » даст лучшее объяснение).

При выключении конденсатор разряжается с экспоненциальной скоростью (постоянная времени RC) в зависимости от значения, напряжения заряда и нагрузки. Это делает их хорошими для удержания питания в течение короткого времени, когда отключается питание.

Индуктор ничего не тянет при первом включении, но ток увеличивается экспоненциально, пока его напряжение не достигнет напряжения питания.

При отключении индуктивного поля в катушке индуктивности происходит коллапс, приводящий к переполюсовке. Напряжение будет расти неограниченно, пока обычно что-то внешне не ограничит его. Чем быстрее он выключен, тем быстрее время нарастания и напряжение. Энергия перестанет течь, когда индуктивный заряд рассеется. Угадайте, куда этот ток уходит, когда индуктивная нагрузка, такая как реле, подключена к выводу порта?

По этой причине вам необходимо поместить диод (обычно называемый диодом с маховым колесом) через индуктивную нагрузку. Google для: «кривая заряда индуктора / конденсатора» вы найдете множество хороших графиков, объясняющих это. Если вы посмотрите на схему, то катод + подключен к самой положительной стороне источника питания. В этой конфигурации он не будет работать, пока напряжение не изменится (когда индуктивная нагрузка отключена).

Другое распространенное заблуждение заключается в том, что вы можете загрузить микропроцессорный ввод / вывод по максимуму. Это плохой дизайн. Они дают вам максимум на вывод, на порт и на чип. При комнатной температуре вам, вероятно, это сойдет с рук на некоторое время.

Предположим, у нас есть порт с нагрузкой 40 мА. Выход составляет 0,005 от шины питания. Используя закон Ома, мы рассеиваем 20 милливатт мощности на один вывод. При такой скорости загрузки устройство не перегревается из-за внутреннего рассеивания мощности.

Когда выходной контакт меняет состояние, он потребляет больше тока, потому что он должен заряжать или разряжать свою внутреннюю и внешнюю емкость, «больше тепла», больше скорости «больше тепла».

Если вы посмотрите, что некоторые характеристики дадут вам максимальную температуру, это для соединения на матрице, а не температуры корпуса. Пластик — плохой проводник, поэтому теплоотводящая упаковка не делает много. Теперь рассмотрим это вместе с температурой окружающей среды. Оценки обычно даются с устройством при 25 ° С, угадайте, что происходит, когда становится теплее.

Радоваться, веселиться,

Гил

Схема подключения и управление светодиодной лентой с помощью Arduino

Arduino — компьютерная платформа, используемая при построении простых систем автоматики, небольшая плата со встроенным микропроцессором и оперативной памятью. Управление светодиодной лентой через Arduino — один из способов ее применения.

Процессор ATmega управляет программой-скетчем, контролируя многочисленные дискретные выводы, аналоговые и цифровые входы/выходы, ШИМ-контроллеры.

Принцип действия Arduino

«Сердце» платы Arduino — микроконтроллер, к которому подключаются датчики, управляющие элементы. Заданная программа (называется «скетч») позволяет управлять электродвигателями, светодиодами в лентах и других осветительных приборах, даже используется для контроля над другой платой Arduino через протокол SPI. Контроль осуществляется при помощи пульта ДУ, Bluetooth-модуля или сети Wi-Fi.

Для программирования используется открытый исходный код на ПК. Для загрузки программ управления можно пользоваться USB-коннектором.

Принцип управления нагрузкой через Arduino

На плате Arduino есть порты двух типов — цифровые и аналоговые. Первый имеет два состояния — «0» и «1» (логические ноль и единица). При подключении светодиода к плате в одном состоянии он будет светиться, в другом — нет.

Аналоговый вход, по сути, — ШИМ-контроллер, регистрирующий сигналы частотой около 500 Гц. Такие сигналы подаются на контроллер с настраиваемой скважностью. Аналоговый вход позволяет не просто включать или отключать управляемый элемент, но и изменять значение тока (напряжения).

При прямом подключении через порт используйте слабые светодиоды, добавляя к ним ограничительный резистор. Более мощная нагрузка выведет его из строя. Для организации управления светодиодной лентой и другим осветительным прибором примените электронный ключ (транзистор).

Подключение к Arduino

Прямое подключение светодиодной ленты к Arduino уместно только в случае применения слабых LED-диодов. Для светодиодной ленты между ней и платой необходимо установить дополнительные электротехнические элементы.

Через реле

Подключите реле к плате Arduino через цифровой выход. Управляемая полоса может иметь одно из двух состояний — включения или выключения. Если нужно организовать управление RGB-лентой, понадобятся три реле.

Значение тока, контролируемое данным устройством, ограничивается мощностью катушки. Если мощность слишком мала, элемент не сможет замыкать большие контакты. Для наиболее высоких мощностей примените релейные сборки.

С помощью биполярного транзистора

Если нужно повысить ток или напряжение на выходе, подключите биполярный транзистор. При его выборе ориентируйтесь на ток нагрузки. Ток управления не превышает 20 мА, поэтому добавьте резистор на 1 – 10 кОм для ограничения тока за счет сопротивления.

Обратите внимание! В идеале нужно пользоваться транзистором n-p-n типа на базе общего эмиттера. Если требуется большое усиление, примените транзисторную сборку.

С помощью полевого транзистора

Вместо биполярных транзисторов для управления светодиодными лентами возьмите полевые (сокращенно — МОП).

Разница между ними связана с принципом управления: биполярные изменяют ток, полевые — напряжение на затворе. Благодаря этому небольшой ток затвора управляет большой нагрузкой (десятками ампер).

Обязательно добавьте к схеме резистор для ограничения тока. Из-за высокой чувствительности к помехам к выходу контроллера подключается масса резистора на 10 кОм.

С помощью плат расширения

Если нет желания использовать реле и транзисторы, можно купить целые блоки — платы расширения. К ним относятся Wi-Fi, Bluetooth, эквалайзер, драйвер и т. д., которые необходимы для управления нагрузкой разных мощностей и напряжений. Это могут быть как одноканальные элементы, которые подойдут монохромным лентам, так и многоканальные (для управления цветными RGB-лентами).

Различные программы

Библиотеки с программами для платы Arduino можно загрузить с официального сайта или найти в Интернете на других информационных ресурсах. Если есть навыки, можете даже самостоятельно написать скетч-программу (исходный код). Для сбора электрической цепи не требуется каких-то специфичных знаний.

Варианты применения системы под управлением Arduino:

  1. Освещение. Наличие датчика позволит задать программу, в соответствии с которой свет в комнате либо появляется сразу, либо плавно включается параллельно заходу солнца (с увеличением яркости). Для включения можно использовать Wi-Fi, телефон и интеграцию в систему «Умный дом».
  2. Освещение коридора и лестничных площадок. Arduino позволит организовать освещение каждой детали (к примеру, ступени) отдельно. Добавьте в плату датчик движения, чтобы адресные светодиоды загорались последовательно в зависимости от того места, где зафиксировано движение объекта. Если движения нет, диоды будут гаснуть.
  3. Светомузыка. Воспользуйтесь фильтрами и подайте на аналоговый вход звуковые сигналы, чтобы на выходе организовать светомузыку (эквалайзер).
  4. Модернизация компьютера. Некоторые датчики позволят создать зависимость цвета светодиодов от температуры процессора, его загрузки, нагрузки на оперативную память. Используется протокол DMX 512.

Микросхемы Arduino расширяют возможности применения монохромных и многоканальных (RGB) светодиодных лент. Помимо слияния различных цветов, образования сотен тысяч оттенков сможете создать неповторимые эффекты — затухание при заходе солнца, периодическое включение/выключение при фиксации движения и многое другое.

Управление светодиодной лентой через Arduino — схемы плавного включения и выключения освещения

транзисторов — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 79

Приложения I: Коммутаторы

Одно из самых фундаментальных применений транзистора — это его использование для управления потоком энергии к другой части схемы — использование его в качестве электрического переключателя. Управляя им либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения, транзистор может создавать двоичный эффект включения / выключения переключателя.

Транзисторные переключатели являются важными строительными блоками; они используются для создания логических вентилей, которые используются для создания микроконтроллеров, микропроцессоров и других интегральных схем.Ниже приведены несколько примеров схем.

Транзисторный переключатель

Давайте посмотрим на самую фундаментальную схему транзисторного переключателя: переключатель NPN. Здесь мы используем NPN для управления мощным светодиодом:

Наш управляющий вход проходит в базу, выход привязан к коллектору, а на эмиттере поддерживается фиксированное напряжение.

В то время как для обычного переключателя требуется физическое переключение исполнительного механизма, этот переключатель управляется напряжением на базовом выводе. Вывод микроконтроллера ввода / вывода, как и на Arduino, может быть запрограммирован на высокий или низкий уровень для включения или выключения светодиода.

Когда напряжение на базе превышает 0,6 В (или какое бы там значение у вашего транзистора V th ), транзистор начинает насыщаться и выглядит как короткое замыкание между коллектором и эмиттером. Когда напряжение на базе меньше 0,6 В, транзистор находится в режиме отсечки — ток не течет, потому что это выглядит как разрыв цепи между C и E.

Схема, приведенная выше, называется переключателем нижнего уровня , потому что переключатель — наш транзистор — находится на стороне низкого (заземления) цепи.В качестве альтернативы мы можем использовать транзистор PNP для создания переключателя верхнего плеча:

Как и в схеме NPN, база — это наш вход, а эмиттер подключен к постоянному напряжению. Однако на этот раз эмиттер подключен к высокому уровню, а нагрузка подключена к транзистору со стороны земли.

Эта схема работает так же хорошо, как и коммутатор на основе NPN, но есть одно огромное отличие: чтобы включить нагрузку, база должна быть низкой. Это может вызвать осложнения, особенно если высокое напряжение нагрузки (V CC — 12 В, подключенное к эмиттеру V E на этом рисунке) выше, чем высокое напряжение нашего управляющего входа.Например, эта схема не будет работать, если вы попытаетесь использовать Arduino с напряжением 5 В для выключения двигателя 12 В. В этом случае было бы невозможно выключить выключатель , потому что V B (соединение с управляющим контактом) всегда будет меньше, чем V E .

Базовые резисторы!

Вы заметите, что каждая из этих схем использует последовательный резистор между управляющим входом и базой транзистора. Не забудьте добавить этот резистор! Транзистор без резистора на базе похож на светодиод без токоограничивающего резистора.

Напомним, что в некотором смысле транзистор — это просто пара соединенных между собой диодов. Мы смещаем в прямом направлении диод база-эмиттер, чтобы включить нагрузку. Для включения диоду требуется всего 0,6 В, большее напряжение означает больший ток. Некоторые транзисторы могут быть рассчитаны только на ток, протекающий через них не более 10–100 мА. Если вы подаете ток выше максимального номинала, транзистор может взорваться.

Последовательный резистор между нашим источником управления и базой ограничивает ток в базе .Узел база-эмиттер может получить свое счастливое падение напряжения 0,6 В, а резистор может снизить оставшееся напряжение. Значение резистора и напряжение на нем определяют ток.

Резистор должен быть достаточно большим, чтобы эффективно ограничить ток, но достаточно маленьким, чтобы питать базу достаточным током . Обычно достаточно от 1 мА до 10 мА, но чтобы убедиться в этом, проверьте техническое описание транзистора.

Цифровая логика

Транзисторы

можно комбинировать для создания всех наших основных логических вентилей: И, ИЛИ, и НЕ.

(Примечание: в наши дни полевые МОП-транзисторы с большей вероятностью будут использоваться для создания логических вентилей, чем биполярные транзисторы. Полевые МОП-транзисторы более энергоэффективны, что делает их лучшим выбором.)

Инвертор

Вот схема транзистора, которая реализует инвертор , или НЕ вентиль:

Инвертор на транзисторах.

Здесь высокое напряжение на базе включает транзистор, который эффективно соединяет коллектор с эмиттером.Поскольку эмиттер напрямую подключен к земле, коллектор тоже будет (хотя он будет немного выше, где-то около V CE (sat) ~ 0,05-0,2 В). С другой стороны, если на входе низкий уровень, транзистор выглядит как разомкнутая цепь, а выход подтянут до VCC

.

(На самом деле это основная конфигурация транзистора, называемая общим эмиттером . Подробнее об этом позже.)

И Ворота

Вот пара транзисторов, используемых для создания логического элемента И с двумя входами :

2-входной логический элемент И на транзисторах.

Если один из транзисторов выключен, то на выходе коллектора второго транзистора будет установлен низкий уровень. Если оба транзистора включены (на обоих базах высокий уровень), то выходной сигнал схемы также высокий.

OR Выход

И, наконец, логический элемент ИЛИ с двумя входами :

Затвор ИЛИ с 2 входами, построенный на транзисторах.

В этой схеме, если один (или оба) A или B имеют высокий уровень, соответствующий транзистор включается и подтягивает выходной сигнал к высокому уровню.Если оба транзистора выключены, то через резистор выводится низкий уровень.

Н-образный мост

H-мост — это транзисторная схема, способная приводить двигатели как по часовой, так и против часовой стрелки . Это невероятно популярная трасса — движущая сила бесчисленных роботов, которые должны уметь двигаться как вперед на , так и на назад.

По сути, H-мост представляет собой комбинацию из четырех транзисторов с двумя входными линиями и двумя выходами:

Вы можете догадаться, почему это называется H-мостом?

(Примечание: обычно у хорошо спроектированного H-моста есть нечто большее, включая обратные диоды, базовые резисторы и триггеры Шмидта. )

Если оба входа имеют одинаковое напряжение, выходы двигателя будут иметь одинаковое напряжение, и двигатель не сможет вращаться. Но если два входа противоположны, двигатель будет вращаться в одном или другом направлении.

H-мост имеет таблицу истинности, которая выглядит примерно так:

Вход A Вход B Выход A Выход B Направление двигателя
0 0 1 1 Остановлено (торможение) 1 0 По часовой стрелке
1 0 0 1 Против часовой стрелки
1 1 0 торможение (торможение)

Осцилляторы

Генератор — это схема, которая генерирует периодический сигнал, который колеблется между высоким и низким напряжением. Генераторы используются во всевозможных схемах: от простого мигания светодиода до генерации тактового сигнала для управления микроконтроллером. Есть много способов создать схему генератора, включая кварцевые кристаллы, операционные усилители и, конечно же, транзисторы.

Вот пример колебательного контура, который мы называем нестабильным мультивибратором . Используя обратную связь , мы можем использовать пару транзисторов для создания двух дополняющих осциллирующих сигналов.

Помимо двух транзисторов, конденсаторы являются настоящим ключом к этой схеме.Колпачки поочередно заряжаются и разряжаются, в результате чего два транзистора поочередно включаются и выключаются.

Анализ работы этой схемы — отличное исследование работы как конденсаторов, так и транзисторов. Для начала предположим, что C1 полностью заряжен (сохраняется напряжение около V CC ), C2 разряжен, Q1 включен, а Q2 выключен. Вот что происходит после этого:

  • Если Q1 включен, то левая пластина C1 (на схеме) подключена примерно к 0 В. Это позволит C1 разряжаться через коллектор Q1.
  • Пока C1 разряжается, C2 быстро заряжается через резистор меньшего номинала — R4.
  • Как только C1 полностью разрядится, его правая пластина будет подтянута примерно до 0,6 В, что включит Q2.
  • На этом этапе мы поменяли местами состояния: C1 разряжен, C2 заряжен, Q1 выключен, а Q2 включен. Теперь танцуем в другую сторону.
  • Q2 включен, позволяет C2 разряжаться через коллектор Q2.
  • Когда Q1 выключен, C1 может относительно быстро заряжаться через R1.
  • Как только C2 полностью разрядится, Q1 снова включится, и мы вернемся в состояние, с которого начали.

Может быть трудно с головой окунуться. Вы можете найти еще одну отличную демонстрацию этой схемы здесь.

Выбирая конкретные значения для C1, C2, R2 и R3 (и сохраняя R1 и R4 относительно низкими), мы можем установить скорость нашей схемы мультивибратора:

Итак, при значениях для конденсаторов и резисторов, установленных на 10 мкФ и 47 кОм соответственно, частота нашего генератора будет около 1. 5 Гц. Это означает, что каждый светодиод будет мигать примерно 1,5 раза в секунду.


Как вы, наверное, уже заметили, существует тонн схем, в которых используются транзисторы. Но мы почти не коснулись поверхности. Эти примеры в основном показывают, как транзистор можно использовать в режимах насыщения и отсечки в качестве переключателя, но как насчет усиления? Пришло время увидеть больше примеров!



← Предыдущая страница
Режимы работы

Адам Мейер | Arduino + tip120

До сих пор мы говорили о работе с множеством маломощных устройств.Датчики, светодиоды, микросхемы и тому подобное могут получать питание непосредственно от вашего Arduino, но сколько бы замечательных компонентов на 5 и 3,3 В, сколько их есть, в конечном итоге вы обнаружите, что держите соленоид 12 В, двигатель или свет и задаетесь вопросом » Как, черт возьми, я должен управлять этим с моего Arduino? » Сегодня мы поговорим о том, как сделать это с помощью волшебного устройства, известного как транзистор, в частности, транзистора Дарлингтона TIP120.

Причина, по которой я описываю этот конкретный транзистор, заключается в том, что он легко доступен, и вы обычно можете забрать его в Radio Shack, Adafruit или другом местном магазине запчастей в пробке, но вы можете использовать любой транзистор Дарлингтона NPN, такой как BD651. так же.

Как это работает

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: я собираюсь упростить это, так что будьте осторожны … здесь я пытаюсь простыми словами объяснить, что происходит.

Если вы вообще не знакомы с транзисторами, это 3-выводные компоненты, которые имеют 2 простые функции: переключение или усиление (в этом примере это настроено как переключатель). В основном у вас есть In , называемый Collector , Out , называемый Emitter , и Control , называемый Base .Когда вы отправляете ВЫСОКИЙ сигнал на базу (управляющий вывод), транзистор переключается и позволяет току течь от коллектора (вход) к эмиттеру (выход).

Итак, мы подключаем его так, чтобы наш двигатель, соленоид или свет были подключены к V +, но не к земле (V-). Земля подключена к коллектору транзистора. Когда наш arduino отправляет ВЫСОКИЙ сигнал на базу транзистора, он переключает транзистор (соединяя коллектор и эмиттер) и замыкает цепь для двигателя, соленоида или света.

Подключение / Для чего нужен диод?

Схема довольно проста. Этот тип транзистора переключается током, а не напряжением, поэтому нам нужно убедиться, что на базу подается правильный ток, чтобы переключить ее, поэтому резистор подключен от Arduino к базе, чтобы ограничить ток до нужной величины.

Вы можете видеть, что на 2 из 3 иллюстраций есть диод, параллельный устройству, которое мы запитываем. Каждый раз, когда вы включаете устройство с катушкой, такое как реле, соленоид или двигатель, вам нужен этот парень, и не выходите из дома без него.Что происходит, когда вы прекращаете подавать питание на катушку, обратное напряжение до нескольких сотен вольт возвращается обратно. Это длится всего несколько микросекунд, но этого достаточно, чтобы убить наш транзистор. Таким образом, этот диод (пропускающий ток только в одну сторону) обычно смотрит в неправильном направлении и ничего не делает. Но когда скачки напряжения текут в противоположном направлении, диод позволяет им течь обратно к катушке, а не к транзистору. Нам понадобится диод, достаточно быстрый, чтобы реагировать на отдачу, и достаточно сильный, чтобы выдерживать нагрузку.Выпрямительный диод, такой как 1N4001 или SB560, должен справиться с этой задачей. Если вам нужна дополнительная защита, вы можете использовать оптоизолятор между Arduino и транзистором. Оптоизолятор оптически изолирует обе стороны (высокое и низкое энергопотребление) схемы, поэтому высокое напряжение не может вернуться на микроконтроллер.

Просто убедитесь, что защитный диод направлен в правильную сторону (полоса направлена ​​к V + устройства). Если он направлен в неправильном направлении, устройство, которое вы пытаетесь включить, не будет работать, поскольку диод просто позволит току обойти его.

Ограничения

Транзисторы

, такие как TIP120, действительно хороши для управления мощными устройствами с вашего микроконтроллера, но у них есть некоторые ограничения. Эта текущая конфигурация полезна только для переключения постоянного тока, поэтому не пытайтесь это сделать с источником переменного тока, также транзисторы имеют ограничение как по напряжению, так и по силе / току. TIP120 может обрабатывать переключение до 60 В, а сила тока ограничена до 5 А или до 8 А с импульсами 300 мкс. Мне удалось взорвать один из них с нагрузкой 5А из-за высокой температуры.На самом деле все, что превышает несколько ампер, особенно когда ток постоянный (как в двигателе), а не короткие импульсы, я бы рекомендовал использовать радиатор. Обычно я просто припаиваю согнутый кусок металла к задней части, просто чтобы помочь рассеять тепло. Просто обратите внимание, если вы используете более одного из TIP120, вы не можете припаять их к тому же радиатору, поскольку задняя часть подключена к базе транзистора, а не к эмиттеру. Если вам нужно переключить более 5А или переменный ток, я бы посмотрел на использование реле.

Fade it!

Вы знаете выходы ШИМ на вашем Arduino? Ага, то, что позволяет на записать аналог (пин, значение) . Ну, на самом деле ШИМ — это не аналоговый выход. На самом деле Arduino пульсирует (очень быстро) между 0 и 5 В, так что среднее напряжение находится где-то между 0 и 5. Из-за этого ШИМ может быть расширен через транзистор (транзистор может только включаться или выключаться, но может делайте это очень быстро), позволяя нам гасить свет или контролировать скорость двигателя, как если бы они были подключены напрямую к Arduino.Все, что вам нужно сделать, чтобы воспользоваться этим, — это убедиться, что база TIP120 подключена к выводу ШИМ.

Для этого вам действительно не нужен код, вы просто отправляете сигнал HIGH на базовый вывод, и BAM … он работает. Но я собрал это для вас, чтобы вы могли проверить его затухание с помощью ШИМ. Этот код затухает в виде волны греха, как на видео ниже. (очевидно, полезно только для двигателя или света).

Это видео демонстрирует возможности ШИМ с TIP120. Этот светильник, хотя и выглядит как стандартный домашний светильник, на самом деле представляет собой светильник мощностью 15 Вт и 12 В постоянного тока.

Это что-то настолько простое, что вы найдете множество вещей, с которыми можно его использовать. Совсем недавно я применил это в нескольких местах: я помог местному художнику создать автоматическую машину кода Морзе, помог другу создать прототип сенсорного регулятора освещенности (тестовое видео выше), а на работе я использую его для управления 8 музыкальные колокола через Интернет.

Транзистор и реле с Arduino. — Робо Индия || Учебники || Изучите Arduino |

В этом руководстве объясняется следующая концепция: Переключение транзисторов, Работа реле, Переключение с реле на Arduino, Управление двигателем на Arduino с помощью реле.
1. Введение:

В этом руководстве объясняются следующие вещи —

  1. Переключение с помощью NPN-транзистора.
  2. Принцип работы и концепция реле
  3. Релейное переключение.
  4. Реле и Arduino
  5. Управление двигателем с помощью реле на Arduino

1.2 Переключение с помощью транзистора NPN.

сделайте следующую схему. Когда вы подаете сигнал высокого уровня на вход, он подключает светодиод к GND.Здесь мы принимаем ВЫСОКИЙ ввод с помощью кнопочного переключателя.

1.3 Реле:

Следующее видео Robo India объясняет работу и концепцию реле —

Для использования реле с микроконтроллером нам также потребуется транзистор для переключения.
1,3 46ND006-P:

Это реле, которое мы собираемся использовать. Это реле имеет два полюса, это означает, что есть два переключателя, но оба запускаются одной катушкой, поэтому они работают одновременно.Следующая диаграмма даст вам лучшее представление о реле, которое мы используем.

2. Необходимое оборудование

Для выполнения примера из этого руководства потребуется следующее оборудование.

3. Схема здания — 1 (понимание реле)

Эта схема предназначена для понимания концепции реле. У нашего реле два полюса, поэтому мы подключили к нему 4 светодиода. Два нормально подключенных контакта и два нормально открытых контакта.Также есть один индикатор состояния. Светодиод состояния показывает, что реле включено или выключено. Если светодиод состояния горит, это означает, что реле включено (общий подключен к нормально замкнутому контакту) и наоборот.

Красный светодиод — Светодиод состояния реле

Желтый светодиод — подключен к нормально замкнутому контакту реле

Зеленый светодиод — подключен к нормально разомкнутой клемме реле

Вывод можем нарисовать —

Если красный не горит — означает, что реле выключено — означает — Общие клеммы реле подключены к NC — Таким образом, горят желтые светодиоды.

Если красный горит — означает, что реле включено — значит — общие клеммы реле подключены к NO — Таким образом, горят зеленые светодиоды.

Видео поможет вам разобраться.

3.1 Вы можете использовать R-Board от Robo India (совместим с UNO) —

вот схема:

или

3.2 Вы можете использовать оригинальную плату Arduino UNO —

вот схема:

4.Программирование:

Для работы с транзисторным реле не требуется никакого специального программирования, требуется простое программирование цифрового выхода. Таким образом, программа, которую мы здесь добавили, такая же, как и в другом нашем руководстве по цифровому выходу — мигание светодиода. Во всем руководстве используется одинаковая кодировка.

Вы можете скачать код (Arduino Sketch) отсюда.

// Учебник по цифровому выводу от ROBO INDIA
//  www.roboindia.com 
// Цифровой выход включается светодиодом, который остается включенным в течение одной секунды и
// ВЫКЛ для другого.

// Определение контакта 2 как светодиода.
const int LED = 2; // из схемы мы видим, что мы подключили светодиод к выводу 2


void setup () {
 pinMode (светодиод, ВЫХОД); // Определение вывода светодиода как ВЫХОДНОГО вывода.
}

// Указанный ниже код работает вечно (бесконечный цикл)
void loop () {
 digitalWrite (светодиод, ВЫСОКИЙ); // светодиод загорается (1 / HIGH / + 5V)
 задержка (1000); // Ждем одну секунду.
 digitalWrite (светодиод, LOW); // Светодиод гаснет (0 / LOW / 0V / GND)
 задержка (1000); // здесь и выше Задержка в миллисекундах (1000 = 1 секунда)
}

 
5.Цепь -2 (управление двигателем на Arduino с помощью реле):

Как мы уже упоминали ранее, кодировка одинакова для всего руководства. Здесь мы управляем одним двигателем постоянного тока на плате Arduino. Двигатель потребляет больше энергии, чем другая цепь, поэтому для его работы потребуется отдельный источник питания. Он не будет работать с USB-портом ноутбука / ПК.

Схема, которая вам понадобится, находится здесь —

5.1. Вы можете использовать Robo India R-Board (на базе Arduino UNO) —

вот схема вышеуказанной схемы:

5.2. Или вы можете использовать оригинальную плату Arduino —

вот схема вышеуказанной схемы:

7. вывод:

Вот результат этого руководства. Вышеупомянутый код реализован на Robo India R-Board и Arduino UNO Both.

Если у вас есть какие-либо вопросы, напишите нам по адресу [email protected] com

Благодарности и приветы
Команда разработки контента
Robo India
http: // roboindia.ком

Управление двигателем постоянного тока

с транзистором NPN и ШИМ Arduino

В мире Arduino рано или поздно может случиться так, что придется иметь дело с двигателем постоянного тока. Как вы понимаете, Arduino не может напрямую управлять двигателем постоянного тока, так как последний требует большой энергии для работы.

Предположим, мы используем двигатель постоянного тока вентилятора ПК: для работы ему требуется блок питания 12 В с током около 50 мА, что в сумме дает мощность 0,6 Вт.

Если мы пытались управлять двигателем с помощью Arduino, мы должны учитывать, что выходная мощность составляет 5 В при токе 40 мА (максимальный выходной ток ввода / вывода), всего 0.2Вт на выходе. Итак, вы видите, что энергии не хватает!

Обычно для управления двигателем постоянного тока с помощью Arduino мы используем H-мосты, которые позволяют нам увеличивать питание двигателя через отдельную цепь. Типичный H-мост, используемый для этой цели, — это L293B.

Но если у нас нет H-моста, можем ли мы управлять двигателем постоянного тока с помощью Arduino?

Конечно, да! Используя NPN-транзистор, соединения которого задаются парами (сток, двигатель 2), (затвор, контакт 3), (исток GND), энергия, подаваемая на двигатель, может быть увеличена (путем подключения другого контакта двигателя к внешнему источнику питания, например, к батарее 9 В).

После того, как эти подключения будут выполнены, мы сможем проверить, действительно ли двигатель работает, вы можете воспользоваться кодом, предназначенным для теста включения / выключения двигателя.

Этот код управляет только включением и выключением двигателя, поэтому мы видим, что на данный момент мы можем включать и выключать его.

А что, если бы мы хотели контролировать скорость вращения? Как ты это делаешь?

С помощью этой схемы мы можем регулировать частоту вращения двигателя, используя очень важную функцию Arduino, а именно генерацию сигналов ШИМ.

Предположим, что с помощью digitalWrite (3, HIGH) мы собираемся генерировать сигнал со 100% скважностью при напряжении 5В. Этот сигнал математически представлен постоянной функцией f (x) = 5V.

Если мы уменьшим рабочий цикл вдвое, например, до 50%, мы сгенерируем сигнал, который в период колебаний составляет 50% высокого уровня при 5 В, а остальные 50% низкого уровня при 0 В.

Давайте возьмем практический пример, мы думаем, что генерируем сигнал с частотой f = 1 Гц, и в этом случае, поскольку f = 1 / T [Гц], мы получаем, что T = 1 / f [s], то есть период нашего сигнала составляет 1 секунду.Если мы теперь смодулируем его с коэффициентом заполнения 50%, у нас будет 5 В в течение 0,5 секунды и 0 В в течение остальных 0,5 секунды. Поскольку сигнал периодический, эта процедура будет повторяться «бесконечно».

Скорость вращения двигателя будет пропорциональна рабочему циклу, установленному в сигнале.

Наконец, давайте посчитаем фактическое потребление энергии двигателем с обычным рабочим циклом.

Как вы знаете, каждый двигатель имеет внутреннее сопротивление, определяемое обмотками, назовем его R. Если мы постоянно питаем двигатель напряжением V, мы знаем из закона Ом, что потребляемый ток будет I = V / Р.

Однако, поскольку мы собираемся генерировать сигнал с рабочим циклом D, это больше не будет действительным. В этом случае выходное напряжение будет представлено функцией f (D) = V * D, предполагая постоянное значение V и значение рабочего цикла D, включенное в интервал [0, 1].

Следовательно, ток будет выражен как I (D) = V * D / R

Спасибо за интерес к этому проекту, вы можете найти меня на YouTube по следующей ссылке:

https: / /YouTube.com / c / ProjectoOfficial? sub_confirmation = 1

Транзисторный переключатель на стороне низкого и высокого уровня

Обычная задача транзистора — это включение и выключение устройства. Существует две конфигурации транзисторного переключателя: со стороны низкого и высокого уровня. Расположение транзистора определяет тип схемы и ее название. Любая конфигурация транзистора может использовать BJT или MOSFET.

В этом посте я рисую конфигурацию для обоих типов транзисторов, рассказываю о том, для чего требуется драйвер, и объясняю, почему вы должны использовать любой из них.Если вы плохо знакомы с транзисторами, ознакомьтесь с ссылками на ресурсы внизу. У меня есть несколько видеороликов, которые я снял, и некоторые из «Учебной схемы element14», которые отлично справляются с внедрением транзисторов.

Конфигурация транзисторов нижнего плеча

Когда транзистор заземлен, это означает, что нагрузка находится между + V и транзистором. Поскольку транзистор переключает путь на землю или находится на стороне низкого напряжения нагрузки, он называется переключателем на стороне низкого напряжения.

Обычно они используют NPN BJT или N-канальный MOSFET.

Примеры транзисторов нижнего уровня (обратите внимание, что полевой транзистор имеет понижающий резистор.)

Для NPN BJT эмиттер подключается к земле, а коллектор подключается к отрицательной стороне нагрузки. В качестве переключателя BJT работает в режиме насыщения. Насыщение означает, что ток базы достаточен для полного включения транзистора.

Для N-канального MOSFET исток подключается к земле, а сток подключается к отрицательной стороне нагрузки. Хотя вы можете использовать JFET для этой схемы, MOSFET в режиме улучшения работает лучше.

Переключатель на транзисторах верхнего плеча

Переключатель на стороне высокого давления противоположен переключателю на стороне низкого давления. Этот транзистор соединяет + V и нагрузку. Из-за того, как работают транзисторы, их может быть немного сложнее использовать в схеме Arduino или Raspberry Pi.

Обычно они используют PNP BJT или MOSFET с P-каналом.

Высокие транзисторы (обратите внимание, что полевой транзистор имеет подтягивающий резистор.)

Для PNP BJT эмиттер подключается к источнику напряжения, а коллектор подключается к положительной стороне нагрузки.Глядя на схематический рисунок для NPN и PNP, PNP может выглядеть так, как будто он перевернут. Как и NPN, PNP BJT должен работать в области насыщения, чтобы полностью включить транзистор.

Для P-канального MOSFET исток подключается к источнику напряжения, а сток подключается к положительной стороне нагрузки. Как и в случае с нижней стороной, вы, вероятно, захотите использовать полевой МОП-транзистор в режиме улучшения. Имейте в виду, что вы никогда не найдете P-Channel в режиме истощения. Они существуют только в учебниках и как ошибки при вводе данных.

МОП-транзистор с P-каналом и таким же напряжением нагрузки

При использовании транзистора P-типа при напряжении нагрузки, которое имеет тот же уровень напряжения, что и сигнал, управляющий транзистором, приведенная выше схема работает нормально. Ну, логика перевернута, но в остальном все в порядке. Для подробного объяснения ознакомьтесь с этим сообщением, которое я написал в Учебном пособии по P-канальным MOSFET только с положительным напряжением.

Когда напряжение нагрузки ВЫШЕ, чем напряжение сигнала, вам нужен драйвер. Затем давайте посмотрим, как драйвер используется с транзисторными переключателями низкого и высокого уровня.

Транзистор управляет другим транзистором

Схема управляющего транзистора — это схема, которая управляет другим транзистором. Эта схема отличается от пары Дарлингтона BJT, которая представляет собой BJT с высоким коэффициентом усиления. Вместо этого используется драйвер транзистора, когда напряжение (или ток) управляющего сигнала несовместимо с нагрузочным транзистором. Ниже приведены два случая, когда вам может потребоваться драйвер транзистора. Это ни в коем случае не единственные. Поэтому, если вы знаете о каком-либо случае или подозреваете, что он вам нужен, оставьте комментарий.

Примеры транзисторных драйверов

Сильноточные полевые МОП-транзисторы имеют значительный порог Vgs. Хотя 5 вольт на выводе Arduino GPIO может быть достаточно для включения транзистора, этого недостаточно для его насыщения. Пока полевой транзистор не будет насыщен, его Rds-ON может быть относительно высоким, ограничивая максимальный ток, который он может выдержать.

Очень часто используется драйвер NPN с PNP BJT или P-канальным MOSFET, когда напряжение нагрузки выше, чем напряжение сигнала. Без драйвера транзистор может никогда не выключиться.Драйвер, по сути, повышает управляющее напряжение до достаточно высокого уровня, чтобы не смещать переход Vbe или Vgs транзистора. Мой учебник по ШИМ-вентилятору для ПК — это пример того, как Arduino управляет вентилятором на 12 В с помощью PNP.

Зачем вообще заморачиваться с транзисторами верхнего плеча?

Как для BJT, так и для MOSFET транзисторов их P-тип обычно имеет большее сопротивление (или более низкую допустимую нагрузку по току), чем их аналоги N-типа. По этой причине некоторые могут прийти к выводу, что вам всегда следует использовать N-тип в конфигурации низкого уровня.

Однако сделайте шаг назад и подумайте на секунду, что делают два разных типа схем. Переключатель нижнего плеча подключает массу, в то время как выключатель верхнего плеча подключает источник напряжения. Как правило, в цепи вы хотите, чтобы земля оставалась подключенной, а питание переключалось. Одна из причин заключается в том, что даже когда транзистор полностью открыт, на нем все еще есть небольшое падение напряжения. Это падение напряжения означает, что заземление этого устройства не равно 0 вольт. Для чего-то простого, например, светодиода, не имеет значения, что вы переключите.Однако активное устройство, такое как микроконтроллер, нуждается в заземлении! Поэтому, когда у вас есть нагрузка, которая требует заземления, вам НЕОБХОДИМО использовать переключатель высокого напряжения.

Как простое практическое правило, если вы включаете и выключаете устройство, переключатель нижнего уровня является простым решением. Однако, если вы подаете питание на всю цепь или устройство, чувствительное к напряжению, вам следует использовать переключатель высокого напряжения.

Между прочим, есть готовые компоненты, называемые «выключателем нагрузки». Это ИС, которые имеют полевой МОП-транзистор с P-каналом в качестве переключающего транзистора со встроенным драйвером для этого P-канала. Для компонентов этого типа не требуется внешний драйвер.

Ссылки по основам транзисторов

(для справки)

  • Схема обучения, как работают транзисторы. Карен объясняет с нуля, как работают биполярные переходные транзисторы (BJT). В сети есть много объяснений физики транзисторов, но Карен — самая ясная из тех, с которыми я сталкивался.
  • Цепь обучения, обратная связь BJT. В этом эпизоде ​​TLC я присоединился к Карен и рассмотрел некоторые заблуждения сообщества (и я подозреваю, что другие) в видео, указанном выше.
  • Аддомс, БЮЦ. Видео, которое я сделал о БЮТ. Я не буду вдаваться в подробности того, как работают электроны, но вместо этого покажу, как их использовать в цепи.
  • AddOhms, MOSFETs. Вторая часть моих видео о транзисторах. В этом выпуске я объясню, как использовать полевые МОП-транзисторы. (Это видео является самым популярным на моем канале YouTube с миллионом просмотров.)

Tiaihua микропереключатель arduino

Arduino и микропереключатель: Иногда бывает так, что мы делаем большие дела с легкостью, но изо всех сил пытаемся делать маленькие. Мой друг возразил, когда я рассказал ему о своих мыслях о написании этой инструкции, но я все равно ее пишу. Иногда я верю даже в основы…

Arduino IDE 、 Arduino の 本家 サ イ ト の 「Загрузить か ら ダ ウ ン ロ ー ド。。 2012 年 12 月 11 Arduino 1.0.3 がい ま す。 Arduino IDE は パ ソ コ 3 つ の 種類 (Windows 、 Mac OS X 、 Linux) が 用意 さ れ て い ま。

Подключите компоненты, как показано выше. Контакт 8 Arduino подключен к кнопке и настроен как INPUT. Когда кнопка нажата, Arduino считывает НИЗКОЕ значение на этом выводе.Затем Arduino установит состояние ВЫХОДА на ВКЛ. Когда он отпущен, выход будет выключен. Состояние коммутатора будет отправлено в Интернет …

Maker UNO использует обычный кабель Micro USB, который есть практически везде. Не выбрасывайте коробку! В коробке есть небольшое отверстие для подключения USB-кабеля, чтобы вы могли безопасно хранить Maker UNO в оригинальной коробке, не требуя дополнительных кожухов. Спецификация Maker UNO полностью совместима с Arduino.

nRF24L01 можно легко подключить к различным микроконтроллерным системам; MCU / ARM / PIC / AVR / STM32 с использованием протокола SPI или библиотеки RF24 при сопряжении с Arduino. 2,4 ГГц для гибкости беспроводной связи Рабочая частота 2,4 ГГц позволяет использовать более высокую скорость передачи данных, а не другие более низкие рабочие частоты.

Эта коммутационная плата Micro USB обеспечивает легкий доступ ко всем выводам питания и данных USB, поскольку они подключены к большим паяемым контактным площадкам на печатной плате с шагом 0,1 дюйма. Плата имеет два дополнительных выхода, к которым подключен вывод питания 5 В. через переключатель или переключатель и резистор.

2 двигателя постоянного тока Micro 130 3,3 В для Arduino Arduino Двигатель постоянного тока Детали 188 650 нм 6 мм 5 В 5 мВт Головка модуля лазерного точечного диода Красный 650 нм 6 мм 5 В 5 мВт Головка модуля лазерного точечного диода Красный

Что такое Arduino Nano V3.0? Arduino Nano — это небольшая плата, совместимая с макетами, совместимая с ATMega328. Он имеет сопоставимую полезность с Arduino Uno, однако, когда дело доходит до пакета модуля DIP, он работает с USB-соединением Mini-B. Эта клонированная плата Arduino превосходно совместима с Arduino IDE и корпусами. Спецификация Arduino Nano V3.0 Используется программное обеспечение Arduino (IDE) …

Разъем MICRO USB: для загрузки программы ИЛИ отладки последовательного порта Выходной разъем питания: 3,3 В ИЛИ 5 В, уровень напряжения настраивается переключателем конфигурации бортового питания, используется в качестве выхода питания ИЛИ общего заземления с другими платами

ШИМ-контроллер arduino

ШИМ-версия оснащена специально разработанной микросхемой NE-FD1 от Noctua для полностью автоматического управления скоростью через 4-контактные разъемы для вентиляторов и поставляется с адаптером с низким уровнем шума уменьшить максимальную скорость при ШИМ-регулировании с 1500 до 1200 об / мин.Его ориентированная на производительность максимальная скорость 1500 об / мин и широкие возможности управления скоростью делают NF-A14 PWM элитным выбором для … В этой схеме для управления скоростью двигателя постоянного тока мы используем потенциометр 100 кОм для изменения рабочего цикла ШИМ-сигнал. Потенциометр 100 кОм подключен к аналоговому входному контакту A0 Arduino UNO, а двигатель постоянного тока подключен к 12-му контакту Arduino (который является контактом PWM). Работа программы Arduino очень проста …

Сама по себе Arduino не может управлять IGBT, потому что для этого требуется большее напряжение, чем выходное напряжение Arduino.Итак, для управления IGBT используется оптрон 4N35. Этот оптоизолятор также изолирует цепь управления и цепь нагрузки. Выход PWM оптоизолятора 4N35 привода Arduino, который дополнительно управляет IGBT. Итак, я сделал тестовую установку, и она отлично работает, нет утечки напряжения через небольшую цепь, и я могу контролировать скорость вращения вентилятора через ШИМ с помощью Arduino Uno, но когда я подключаю его к своему SKR 1.4, он не работает. Я использую вывод P1_00 «PSU on» и определил его на своих выводах в Marlin:

17 декабря 2012 г. · Если мы попытаемся подключить двигатель прямо к выводу Arduino, есть большая вероятность, что это может повредить Ардуино.Небольшой транзистор, такой как PN2222, можно использовать в качестве переключателя, который использует небольшой ток с цифрового выхода Arduino для управления гораздо большим током двигателя. Arduino Pro — это плата микроконтроллера на базе ATmega328. Pro поставляется в версиях 3,3 В / 8 МГц и 5 В / 16 МГц. Он имеет 14 цифровых входов / выходов (из которых 6 могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, питание от аккумулятора jac

#MosFet #Arduino Когда-нибудь хотите электронно управлять вентилятором? Познакомьтесь с базами здесь.С канальным MOSFET и Arduino вы можете контролировать скорость вращения вентилятора … Бесщеточный контроллер 48 В Контроллер 24 В 100a ШИМ 24 В бесщеточный контроллер 12 В 150 Вт контроллер 60 В контроллер 12 В постоянного тока ШИМ-регулятор переменного тока Регулятор 220 В Этот продукт принадлежит дому, и вы можете найти аналогичные продукты во всех категориях, Электронные компоненты и расходные материалы, Оптоэлектронные дисплеи, ЖК-модули.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены.