Per indicare il livello del segnale o la tensione costante, la corrente vengono spesso utilizzati microcircuiti policomparatori come AN6884, KA2284, BA6124 o molti altri simili. Tale microcircuito è un insieme di comparatori, con uscite sui LED, nonché un circuito di misurazione e un circuito di preamplificazione, rilevatore.

La Figura 1 mostra uno schema di collegamento tipico per i microcircuiti AN6884, KA2284, BA6124. Ci sono un minimo di dettagli e otteniamo un indicatore di livello a cinque soglie. I LED funzionano secondo il principio del "termometro", ovvero se vengono posizionati in sequenza in una linea e riconoscono il tutto come una linea continua, maggiore è il segnale, più lunga è la linea (più LED sono accesi).

Ma ci sono casi in cui è necessario non solo determinare visivamente il livello del segnale, ma anche adottare alcune misure se il livello del segnale ha raggiunto un certo livello. Ad esempio, quando il LED HL5 si accende, il relè elettromagnetico deve accendersi e accendere un determinato carico o dispositivo con i suoi contatti.

Schema di collegamento del relè

La Figura 2 mostra come collegare la bobina del relè. Ma prima, presta attenzione alla Figura 1: tutti i LED sono collegati direttamente alle uscite del microcircuito, senza resistori di limitazione della corrente. Sebbene in letteratura siano presenti circuiti con resistori limitatori di corrente.

In effetti, non sono necessarie resistenze di limitazione di corrente per quanto riguarda i microcircuiti AN6884, KA2284, BA6124 e i loro analoghi, perché all'interno del microcircuito è presente un circuito di limitazione di corrente su ciascuna uscita. Pertanto, la tensione tra l'uscita e la barra di alimentazione positiva non è mai superiore alla caduta di tensione diretta attraverso il LED.

Riso. 1. Schema elettrico tipico per il collegamento dei microcircuiti AN6884, KA2284, BA6124.

Riso. 2. Schema di collegamento del relè al canale dell'indicatore di segnale.

Ma una tensione così piccola non è sufficiente per avvolgere un relè e spesso nemmeno per aprire un interruttore a transistor. Tuttavia, è possibile aumentare la tensione tra l'uscita e il bus di alimentazione semplicemente attivando un ulteriore resistore di limitazione della corrente (R2 nella Figura 2). Grazie ad esso, la tensione tra l'uscita del microcircuito e il bus di potenza aumenta. Modificando la resistenza di questo resistore è possibile impostare la tensione richiesta.

La Figura 2 mostra un circuito di controllo per l'avvolgimento del relè, che si accende quando il LED HL5 è acceso. Quando HL5 è acceso, la tensione sul pin 1 diminuisce rispetto al meno comune, ma aumenta rispetto al bus di alimentazione. Raggiunge un livello sufficiente per aprire il transistor VT1. Si apre e dopo si apre il transistor più potente VT2. E nel suo circuito del collettore l'avvolgimento del relè K1 è acceso.

La tensione di alimentazione del relè può differire dalla tensione di alimentazione del microcircuito. Esattamente allo stesso modo, puoi collegare il relè a qualsiasi altra uscita di un microcircuito come AN6884, KA2284, BA6124 e persino creare cinque relè in base al numero di uscite.

Allora è necessario? Ci possono essere molte ragioni. Ad esempio, se il livello del volume viene superato, è necessario spegnere la sorgente sonora o attivare l'allarme.

Oppure è necessario reagire alla corrente in eccesso nel carico. Oppure puoi realizzare un interruttore costituito da un resistore variabile e questo circuito. Quando si ruota la manopola del resistore variabile, la tensione all'ingresso del microcircuito cambierà e i relè si accenderanno alle sue uscite.

Rimozione del segnale dall'indicatore

Se è necessario controllare non un relè, ma una sorta di dispositivo digitale, ad esempio, quando viene superato un determinato livello di segnale, applicarne uno logico all'ingresso di un microcontrollore o di un dispositivo di allarme, è possibile assemblare il circuito mostrato in Figura 3 Qui, ad esempio, prendiamo anche l'opzione con il LED HL5, anche se, ovviamente, è possibile da qualsiasi altra uscita del microcircuito.

Fig.3. Circuito per ricevere un segnale logico da un segmento indicatore.

Quando HL5 viene acceso, la tensione alla base di VT1 rispetto al proprio emettitore aumenta, il transistor si apre e la tensione sul suo collettore aumenta al livello logico, corrispondente alla tensione di alimentazione del microcircuito.

Riso. 4. Collegamento con optoisolamento.

Bene, l'ultima opzione è utilizzare un accoppiatore ottico. È possibile utilizzare qualsiasi fotoaccoppiatore, sia con un potente triac per controllare una sorta di riscaldatore (il cosiddetto "relè a stato solido"), sia con un transistor a bassa potenza per trasmettere un comando a un altro circuito.

In ogni caso ci sono due opzioni: o collegare il LED optoaccoppiatore in serie al LED indicatore, come mostrato in Figura 4, oppure al posto di esso, come non mostrato in figura, ma si può intuire, ma solo se c'è non c'è bisogno di indicazione.

Karavkin V. RK-2016-04.

Questo articolo descrive come un microcontrollore può controllare un carico esterno utilizzando un relè elettromagnetico.

Quando si progettano dispositivi su microcontrollori, spesso è necessario controllare vari dispositivi esterni attivando e disattivando la tensione di alimentazione. Inoltre, la tensione di alimentazione e il consumo di corrente di tali dispositivi possono variare entro ampi limiti. Un modo universale per controllare tali dispositivi è un relè elettromagnetico. Attualmente sono apparsi in vendita relè di piccole dimensioni con parametri abbastanza buoni. Oggi i relè possono commutare carichi in un circuito fino a 220 volt con correnti fino a 10 ampere e superiori. La bobina del relè ha solitamente una tensione nominale di 12 V e consuma solo 40 mA. Ciò consente di utilizzare un interruttore a transistor a bassa potenza per controllarlo. Ad esempio, sul KT315 ampiamente utilizzato. Puoi prendere un BC547 importato. Lo schema di collegamento del relè al microcontrollore è mostrato nella figura seguente:

Schema di collegamento del relè

Per accendere il carico, il microcontrollore imposta un segnale logico sulla sua uscita (in questo caso sull'uscita PB4). La tensione attraverso il resistore R1 viene fornita alla base del transistor. Il tansistor si apre e il relè viene attivato. I suoi contatti chiudono il circuito di carico. Per scollegare il carico, il microcontrollore imposta in uscita un segnale zero logico. Alla base di VT1 la tensione scende a zero. Il transistor si spegne e il relè si spegne. Il diodo VD1 serve a proteggere il circuito dalla tensione di autoinduzione che si verifica nell'avvolgimento del relè quando la tensione viene rimossa da esso. Il resistore R2 è necessario per chiudere in modo più affidabile il transistor VT1.

Mentre il microcontrollore è alimentato da una sorgente stabilizzata di +5 V, l'interruttore e il relè sono alimentati da una tensione non stabilizzata di +12 V. Questa tensione viene rimossa dallo stesso raddrizzatore ma prima dello stabilizzatore. Per maggiori dettagli consultare l'articolo "Schema alimentazione".

In questo articolo viene illustrato un circuito di alimentazione regolato che può essere utilizzato per alimentare un semplice dispositivo a microprocessore.

Come sai, per alimentare i microcircuiti digitali è necessaria una tensione stabilizzata di 5 V. Si noti che i moderni microcontrollori sono in grado di funzionare in un'ampia gamma di tensioni di alimentazione. Tipicamente da 3 a 6 volt. Il requisito principale è che la tensione sia stabilizzata. Cioè, non è cambiato quando è cambiato il carico. Tuttavia, di solito qualsiasi dispositivo a microprocessore, oltre al microcontrollore stesso, contiene una serie di altri microcircuiti, che di solito richiedono più tensione di alimentazione. Pertanto è più corretto, a meno che non vi siano ragioni particolari, scegliere una tensione di alimentazione di +5V. Questa tensione di alimentazione è ampiamente utilizzata nella tecnologia elettronica. Pertanto, l'industria ha da tempo stabilito la produzione di microcircuiti speciali: stabilizzatori di tensione. Per la maggior parte delle applicazioni è adatto il chip 7905 o il suo analogico domestico KREN5. La figura seguente mostra un diagramma di un alimentatore progettato per alimentare quasi tutti i dispositivi basati su microcontrollore.

Schema di alimentazione

Il trasformatore T1 abbassa la tensione di rete al valore richiesto (circa 8...9 volt). Il raddrizzatore VD1 lo raddrizza. Il prefiltro C1 attenua le increspature della tensione raddrizzata e, di conseguenza, all'ingresso dello stabilizzatore DA1 viene fornita una tensione costante non stabilizzata di circa 12 V. Dall'uscita dello stabilizzatore viene fornita una tensione stabilizzata di 5 V. all'uscita (per alimentare i circuiti digitali del dispositivo microcontrollore. Viene fornita anche una tensione non stabilizzata di +12 V per alimentare alcuni circuiti del dispositivo microcontrollore. Di solito si tratta di circuiti di alimentazione che non richiedono stabilizzazione della tensione: LED, relè, ecc. Il collegamento di tali circuiti prima dello stabilizzatore allevia significativamente il carico sul microcircuito DA1, facilita le sue condizioni termiche, aumenta l'affidabilità e aumenta l'efficienza.Il filtro aggiuntivo C2, C3 serve a sopprimere le interferenze dell'alimentazione.Inoltre, l'elettrolita C3 serve a sopprimere le interferenze a bassa frequenza e il condensatore ceramico C2 sopprime le interferenze ad alta frequenza.

Oltre ai circuiti di potenza stessi, il circuito sopra contiene circuiti speciali che consentono di ricevere un segnale sincrono con la frequenza della tensione di rete. Tale segnale può essere fornito a un comparatore, che fa parte di molti microcontrollori e consente di implementare algoritmi di controllo per interruttori a tiristori o optodinistori per un controllo regolare della potenza sul carico. In tali algoritmi, il processore conta il ritardo richiesto dall'inizio dell'attuale semiciclo della tensione di rete e, dopo questo ritardo, accende il tiristore. Alla fine del semiciclo, quando la tensione istantanea passa per lo zero, il tiristore si chiude e il microcontrollore conta il ritardo successivo. Modificando il tempo di ritardo, è possibile modificare la durata degli impulsi forniti al carico e quindi modificare la potenza fornita a questo carico.

Questo articolo spiega come collegare singoli indicatori LED a un microcontrollore.

Nessun dispositivo basato su microcontrollore è completo senza indicatori luminosi. È più conveniente utilizzare i LED come singoli emettitori di luce. I microcontrollori moderni (in particolare i microcontrollori della serie AVR) hanno circuiti di uscita piuttosto potenti. Sono progettati per correnti di uscita fino a 40 mA. Questo è abbastanza per collegare direttamente un LED a bassa potenza. La figura seguente mostra come collegare un LED all'uscita di un microcontrollore.

Connessione LED diretta

Un semplice indicatore LED a basso consumo è il metodo di indicazione più comune. Questi sono gli indicatori che vediamo sulla stragrande maggioranza delle strutture. Tuttavia, a volte è necessario collegare LED più potenti al microcontrollore. Si tratta di LED ad alta luminosità o LED di ampia area. Nel caso in cui il consumo di corrente del LED superi i 40 mA, viene utilizzato un interruttore elettronico su un transistor. Di seguito è riportato uno schema di tale connessione.

Connessione tramite chiave elettronica

Quando si utilizza il transistor KT315, è possibile collegare un LED con un consumo di corrente fino a 100 mA. Se è necessario collegare un LED con un consumo di corrente ancora maggiore, è necessario selezionare un altro transistor più potente.

Questo articolo tratta i problemi relativi al collegamento di vari pulsanti e tasti al microcontrollore.

Quasi nessun sistema a microprocessore può fare a meno di pulsanti, chiavi, contatti terminali e simili elementi di commutazione. Qualsiasi dispositivo di commutazione di questo tipo è semplicemente una coppia di contatti che si chiudono quando viene premuto un tasto (pulsante) o si verifica un'altra azione meccanica. Ad esempio, quando viene attivato il finecorsa di un meccanismo controllato. Pertanto, il collegamento di uno qualsiasi dei dispositivi di cui sopra si riduce al collegamento di una coppia di contatti al microcontrollore. I microcontrollori della serie AVR sono abbastanza adatti per lavorare con i pulsanti. Ciascuno dei pin di ciascuna porta dispone di mezzi speciali per facilitare il collegamento di contatti esterni.

La Figura 1 mostra un modo tipico per collegare una coppia di pin a una porta del microcontroller. Diamo uno sguardo più da vicino al principio di funzionamento di questo circuito. Ma prima dobbiamo ricordare che qualsiasi pin di qualsiasi porta può funzionare in due modalità: come ingresso o come uscita. Naturalmente nel nostro caso il pin corrispondente deve essere commutato in modalità input. In questa modalità è possibile, se necessario, collegare a livello di programmazione un resistore di carico interno a qualsiasi linea esterna. Nella Figura 1, questo resistore è indicato con R. Questo resistore è stato appositamente introdotto per funzionare con contatti esterni. Quando crei un programma per tutti gli ingressi a cui sono collegati i pin, assicurati di fornire comandi che accendano questo resistore. Se l'ingresso è destinato ad altri scopi, molto probabilmente il resistore dovrà essere disconnesso. Una chiave elettronica che accende e spegne programmaticamente il resistore di carico interno è convenzionalmente mostrata nella Figura 1 e designata come K.

Pertanto, l'uscita della porta è programmata come ingresso, il resistore di carico interno è acceso. Se i contatti esterni K1 sono aperti, allora c'è una tensione all'ingresso vicina alla tensione di alimentazione, che viene fornita attraverso il resistore R. Quando si leggono le informazioni dalla porta, questo bit sarà logico. Se i contatti sono chiusi, la linea della porta verrà cortocircuitata al filo comune. La tensione in ingresso diventerà zero. Durante la lettura delle informazioni, verrà visualizzato uno zero nel bit di questa porta. Pertanto, leggendo le informazioni dalla porta e analizzando il valore del bit corrispondente, il microcontrollore può sempre determinare se i contatti sono chiusi o meno. Se la scarica è zero i contatti sono chiusi, se presente i contatti sono aperti.

Nel modo sopra descritto, se lo si desidera, è possibile collegare una coppia separata di contatti a tutti i pin di tutte le porte. Tuttavia, questo approccio non può essere definito razionale. Oltre alle chiavi, è necessario collegare altri dispositivi alle porte del microcontrollore: indicatori, relè, sensori, canali di comunicazione seriale e molto altro. Pertanto, per risparmiare pin e semplificare il circuito, vengono utilizzate matrici di chiavi. Un diagramma di una tipica matrice a 16 tasti è mostrato nella Figura 2.

Per collegare la matrice viene utilizzata l'intera porta PB del microcontrollore e altre due linee della porta PD. Come si può vedere dallo schema, ciascuno dei pin della porta PB è collegato a due pulsanti contemporaneamente. Ad esempio, il pin PB0 è collegato ai pulsanti S1 e S9. Pin PB1 su S2 e S10 e così via. Il secondo contatto di ciascun pulsante è collegato ad una delle linee PD5 o PD6. Di conseguenza, si forma una matrice. Assomiglia a un reticolo. Due fili verticali e otto orizzontali. Ad ogni intersezione di questi fili viene inserito un pulsante.

Come funziona questa matrice? Per un corretto funzionamento, tutti i pin della porta PB devono essere commutati in modalità ingresso e un resistore di carico interno deve essere acceso per ciascuno di questi ingressi. E due pin della porta PD (PD5 e PD6) devono essere commutati in modalità di uscita. Per leggere lo stato dei pulsanti, il microcontrollore deve prima applicare un segnale zero logico all'uscita PD6 e un segnale logico uno all'uscita PD5. Quindi dovrebbe leggere il byte dalla porta PB. Questo byte conterrà informazioni sullo stato dei pulsanti S1...S8. Ogni bit sarà responsabile del proprio pulsante. Bit zero (PB0) per il pulsante S1, bit uno (PB1) per il pulsante S2, ecc. Se il pulsante viene premuto, la cifra corrispondente sarà zero, se non premuto - uno. Dopo aver analizzato la pressione della prima metà dei pulsanti, il microcontrollore dovrebbe impostare l'uscita PD5 su uno zero logico e l'uscita PD6 su uno. E leggi di nuovo il byte dalla porta PB. Ora questo byte conterrà informazioni sullo stato dei pulsanti S9...S16. Interrogando la prima o la seconda metà dei pulsanti in questo modo, il microcontrollore può rispondere alla pressione di ciascuno dei pulsanti separatamente.

La matrice sopra descritta può essere facilmente espansa. Non puoi prendere due linee verticali, ma tre, quattro e così via. Per questo microcontrollore, la matrice massima possibile ha dimensioni di 7X8. Poiché la porta PD ha solo sette linee. Il numero totale di pulsanti sarà 56.

Di che carico stiamo parlando? Sì, su qualsiasi cosa: relè, lampadine, solenoidi, motori, più LED contemporaneamente o un faretto LED di potenza per carichi pesanti. In breve, tutto ciò che consuma più di 15 mA e/o richiede una tensione di alimentazione superiore a 5 volt.

Prendi, ad esempio, un relè. Lascia che sia BS-115C. La corrente dell'avvolgimento è di circa 80 mA, la tensione dell'avvolgimento è di 12 volt. Voltaggio massimo di contatto 250V e 10A.

Collegare un relè a un microcontrollore è un compito che riguarda quasi tutti. Un problema è che il microcontrollore non può fornire la potenza necessaria per il normale funzionamento della bobina. La corrente massima che l'uscita del controller può attraversare raramente supera i 20 mA, e questo è comunque considerato interessante: un'uscita potente. Di solito non più di 10 mA. Sì, la nostra tensione qui non è superiore a 5 volt e il relè ne richiede fino a 12. Esistono, ovviamente, relè con cinque volt, ma consumano più del doppio della corrente. In generale, ovunque baci una staffetta, è un asino. Cosa fare?

La prima cosa che mi viene in mente è installare un transistor. La soluzione giusta è che il transistor possa essere selezionato per centinaia di milliampere o addirittura ampere. Se manca un transistor, possono essere accesi a cascata, quando quello debole apre quello più forte.

Poiché abbiamo accettato che 1 sia acceso e 0 sia spento (questo è logico, anche se contraddice la mia abitudine di lunga data derivante dall'architettura AT89C51), allora 1 fornirà alimentazione e 0 rimuoverà il carico. Prendiamo un transistor bipolare. Il relè richiede 80 mA, quindi cerchiamo un transistor con una corrente di collettore maggiore di 80 mA. Nei fogli dati importati questo parametro si chiama Ic, nel nostro Ic. La prima cosa che mi è venuta in mente è stata KT315, un capolavoro del transistor sovietico che veniva usato quasi ovunque :) Così arancione. Non costa più di un rublo. Noleggierà anche KT3107 con qualsiasi indice di lettere o BC546 importato (così come BC547, BC548, BC549). Per un transistor, prima di tutto, è necessario determinare lo scopo dei terminali. Dov'è il collettore, dov'è la base e dov'è l'emettitore. È meglio farlo utilizzando una scheda tecnica o un libro di consultazione. Ecco, ad esempio, un pezzo della scheda tecnica:

Se guardi il suo lato anteriore, quello con le iscrizioni, e lo tieni con le gambe abbassate, allora le conclusioni, da sinistra a destra: Emettitore, Collettore, Base.

Prendiamo il transistor e lo colleghiamo secondo questo schema:

Il collettore al carico, l'emettitore, quello con la freccia, a terra. E la base all'uscita del controller.

Un transistor è un amplificatore di corrente, cioè se facciamo passare una corrente attraverso il circuito base-emettitore, allora una corrente uguale all'ingresso può passare attraverso il circuito collettore-emettitore, moltiplicata per il guadagno h fe.
h fe per questo transistor è di diverse centinaia. Qualcosa come 300, non ricordo esattamente.

La tensione di uscita massima del microcontrollore quando fornito alla porta dell'unità = 5 volt (la caduta di tensione di 0,7 volt sulla giunzione base-emettitore può essere qui trascurata). La resistenza nel circuito di base è di 10.000 ohm. Ciò significa che la corrente, secondo la legge di Ohm, sarà pari a 5/10000 = 0,0005 A o 0,5 mA, una corrente del tutto insignificante dalla quale il controller non suderà nemmeno. E l'uscita in questo momento sarà I c =I be *h fe =0,0005*300 = 0,150A. 150 mA sono più di 100 mA, ma ciò significa semplicemente che il transistor si aprirà completamente e produrrà il massimo possibile. Ciò significa che la nostra risorsa riceverà una nutrizione completa.

Sono tutti felici, sono tutti soddisfatti? Ma no, qui c'è un peccato. In un relè, una bobina viene utilizzata come attuatore. E la bobina ha una forte induttanza, quindi è impossibile interrompere bruscamente la corrente al suo interno. Se provi a farlo, l'energia potenziale accumulata nel campo elettromagnetico uscirà in un altro posto. Con corrente di interruzione pari a zero, questo posto sarà la tensione: con una brusca interruzione della corrente, si verificherà un potente aumento di tensione attraverso la bobina, centinaia di volt. Se la corrente viene interrotta da un contatto meccanico, si verificherà una rottura dell'aria: una scintilla. E se lo spegni con un transistor, verrà semplicemente distrutto.

Dobbiamo fare qualcosa, mettere da qualche parte l'energia della bobina. Nessun problema, lo chiudiamo noi installando un diodo. Durante il funzionamento normale, il diodo è acceso contro la tensione e non scorre corrente attraverso di esso. E quando spento, la tensione attraverso l'induttanza sarà nella direzione opposta e passerà attraverso il diodo.

È vero, questi giochi con picchi di tensione hanno un effetto negativo sulla stabilità della rete di alimentazione del dispositivo, quindi ha senso avvitare un condensatore elettrolitico di cento o più microfarad vicino alle bobine tra il positivo e il meno dell'alimentatore. Occuperà la maggior parte della pulsazione.

Bellezza! Ma puoi fare ancora meglio: ridurre i consumi. Il relè ha una corrente di interruzione abbastanza elevata, ma la corrente di mantenimento dell'armatura è tre volte inferiore. Dipende da te, ma sono costretto dal rospo a nutrire il mulinello più di quanto meriti. Ciò significa riscaldamento, consumo energetico e molto altro ancora. Prendiamo e inseriamo anche nel circuito un condensatore polare di altri dieci microfarad con un resistore. Che succede ora:

Quando il transistor si apre, il condensatore C2 non è ancora carico, il che significa che al momento della carica rappresenta quasi un cortocircuito e la corrente scorre attraverso la bobina senza restrizioni. Non per molto, ma è sufficiente per rompere l'armatura del relè dalla sua posizione. Quindi il condensatore si caricherà e si trasformerà in un circuito aperto. E il relè sarà alimentato tramite un resistore limitatore di corrente. Il resistore e il condensatore devono essere selezionati in modo tale che il relè funzioni chiaramente.
Dopo la chiusura del transistor, il condensatore si scarica attraverso il resistore. Ciò porta al problema opposto: se provi immediatamente ad accendere il relè quando il condensatore non si è ancora scaricato, potrebbe non esserci abbastanza corrente per lo strappo. Quindi qui dobbiamo pensare a quale velocità scatterà il relè. Il Conder, ovviamente, si scaricherà in una frazione di secondo, ma a volte è troppo.

Aggiungiamo un altro aggiornamento.
Quando il relè si apre, l'energia del campo magnetico viene rilasciata attraverso il diodo, solo che allo stesso tempo la corrente continua a fluire nella bobina, il che significa che continua a trattenere l'armatura. Il tempo che intercorre tra la rimozione del segnale di controllo e la perdita del gruppo di contatto aumenta. Zapadlo. È necessario creare un ostacolo al flusso di corrente, ma tale da non uccidere il transistor. Colleghiamo un diodo zener con una tensione di apertura inferiore alla tensione di rottura limite del transistor.
Da un pezzo della scheda tecnica si può vedere che la tensione massima base collettore per BC549 è di 30 volt. Avvitiamo il diodo zener per 27 volt: profitto!

Di conseguenza, forniamo un picco di tensione sulla bobina, ma è controllato e al di sotto del punto critico di rottura. Pertanto, riduciamo significativamente (di diverse volte!) il ritardo di spegnimento.

Ora puoi allungarti e iniziare a grattarti dolorosamente la testa su come posizionare tutta questa spazzatura su un circuito stampato... Devi cercare dei compromessi e lasciare solo ciò che è necessario in un dato circuito. Ma questo è un istinto ingegneristico e viene fornito con l'esperienza.

Naturalmente, invece di un relè, puoi collegare una lampadina e un solenoide e persino un motore, se la corrente lo trasporta. Il relè è preso come esempio. Ebbene, ovviamente, la lampadina non richiede l'intero kit diodi-condensatori.

Per ora basta. La prossima volta vi parlerò degli assemblaggi Darlington e degli interruttori MOSFET.

Per collegando il carico al microcontrollore avrai bisogno delle seguenti cose:

• me stessa microcontrollore
• transistor bipolare di tipo NPN
• due resistori R1 (500 Ohm) e R2 (5 kOhm)

Elaborazione di uno schema di collegamento del carico

COSÌ. Corrente massima per pin microcontrolloreè 20 mA, la tensione di uscita è 5 V. Ad esempio, vogliamo connettersi al microcontrollore Motore passo-passo DC con tensione di controllo 12V, corrente 200mA. Lo schema di collegamento è il seguente:

Collegamento del carico al microcontrollore

Calcolo del transistor di controllo

Tempi la corrente di uscita microcontrollore può essere un massimo di 20 mA, ma è necessario ottenere 200 mA, quindi è necessario selezionare un transistor NPN con un guadagno minimo

hFE = 200 mA / 20 mA = 10

In generale, è considerato una cattiva forma emettere un massimo di 20 mA dal microfono, quindi contiamo su un'uscita di 10 mA. Quindi, preparati per un declino carichi a noi microcontrollore due volte, ora selezioneremo un transistor con un coefficiente minimo

hFE = 200 mA / 10 mA = 20

In questo caso, la corrente massima del collettore e, di conseguenza, la corrente di carico sarà

Ic=Ib*hFE=0,01A*20=0,2A=200mA

Quindi, scegliamo qualsiasi transistor adatto a noi, ad esempio borghese BC337.

Le caratteristiche del transistor bipolare NPN BC337 sono le seguenti:

• Vcb max = 50 V
• Vce max = 45V
• Vebmax = 5V
• Icmax = 0,8 A
• hFE = 100

Dio mio! hFE=100! Ciò significa che la corrente di carico sarà pari a Ic=0,01*100=1A?

NO! In questo caso, il transistor si aprirà completamente, sarà pronto produrre la corrente massima consentita per esso 0,8 A (vedere le caratteristiche sopra), ma in realtà la corrente nel circuito collettore-emettitore sarà il consumo di corrente del motore (nel nostro caso, il motore “mangia” 200 mA).

Calcolo della resistenza limite

Prima di tutto dobbiamo selezionare il resistore R1 in modo che limiti la corrente in uscita microcontrollore. Il calcolo è semplice: è necessario dividere la tensione di alimentazione di 5 V per la corrente di base massima di 10 mA

R1 = 5 V / 0,01 A = 500 Ohm

Il resistore R2 no carico, è necessario affinché dopo aver rimosso la tensione dalla base, la corrente rimanente tra microcontrollore e la base del transistor è stata scaricata a terra. Altrimenti è possibile che il transistor rimanga aperto dopo la rimozione dell'impulso di controllo. Il valore consigliato del resistore R2 è 10 volte maggiore di R1

Cosa è necessario per diventare uno sviluppatore professionista di programmi per microcontrollori e raggiungere un livello di competenza che ti permetta di trovare e ottenere facilmente un lavoro con uno stipendio elevato (lo stipendio medio di un programmatore di microcontrollori in Russia all'inizio del 2017 è di 80.000 rubli ). ...

Come avrete capito, i carichi ad alta potenza e/o alta tensione (come lampade a incandescenza, motori elettrici, elementi riscaldanti elettrici, ecc.) non possono essere collegati direttamente a . Poiché il microcontrollore emette:

1. Non progettato per funzionare con alta tensione.
2. Non progettato per azionare carichi pesanti (carichi che assorbono molta corrente).
3. Non hanno isolamento galvanico (a volte questo è importante anche quando si controlla un carico a bassa corrente).

Ne consegue che per controllare un carico potente utilizzando un microcontrollore, è necessario utilizzare alcuni metodi intelligenti per accoppiare le uscite del microcontrollore con il carico. Esistono diversi di questi metodi:

1. Collegamento del carico tramite relè a stato solido.

Questi tipi di connessioni saranno discussi più dettagliatamente negli articoli pertinenti. E qui parlerò solo dei vantaggi e degli svantaggi di questi metodi.

Collegamento del carico tramite fotoaccoppiatore

Quindi, uno dei modi più semplici è connettersi tramite un accoppiatore ottico (fotosemistore, fototiristore, ecc.).

Questo metodo è adatto per controllare carichi attivi come lampade ad incandescenza, riscaldatori elettrici, ecc. I suoi vantaggi sono la presenza di isolamento galvanico, relativa facilità di connessione e basso costo degli accoppiatori ottici. Forse c'è solo un grave inconveniente. Ma è molto significativo: quando si controlla un carico induttivo, come i motori elettrici, il triac/tiristore del fotoaccoppiatore può aprirsi spontaneamente (senza un comando da parte del microcontrollore). Quindi, in un caso del genere, dovrai adottare misure aggiuntive per complicare il dispositivo su un microcontrollore.

Collegamento di un carico tramite un transistor

È anche abbastanza semplice da fare. Anche il costo dei transistor convenzionali è relativamente basso. Questo è un vantaggio.

Contro: puoi controllare solo un carico CC (stiamo parlando di transistor bipolari economici). Inoltre anche la tensione di carico dovrebbe essere la più bassa possibile. Perché i transistor ad alta tensione non sono più molto economici (e alcuni sono molto costosi).

Un altro inconveniente è la mancanza di isolamento galvanico tra il carico e.

E, proprio come nel caso di un fotoaccoppiatore, è necessario avere almeno una piccola conoscenza dell'elettronica per selezionare il transistor giusto e calcolare il circuito per l'accensione del transistor stesso e dei resistori aggiuntivi.

Collegamento del carico tramite relè elettromagnetico

Collegare un relè elettromagnetico è facile come sgusciare le pere. Ma questo è solo a prima vista. Ci sono infatti anche delle funzionalità che devi conoscere (te ne parlerò nell’articolo corrispondente). Altrimenti, puoi semplicemente danneggiare l'uscita del microcontrollore.

Vantaggi di un relè elettromagnetico:

1. Prezzo basso.
2. È possibile controllare un carico di quasi qualsiasi potenza e tensione.
3. È possibile controllare sia i carichi DC che AC.
4. Puoi controllare sia carichi attivi che induttivi senza trucchi aggiuntivi.
5. Esiste un isolamento galvanico tra l'uscita del microcontrollore e il carico.
6. Non è necessaria alcuna conoscenza particolare di elettronica per selezionare un relè per il carico.

Screpolatura:

1. È necessario adottare misure aggiuntive per proteggere l'uscita del microcontrollore.
2. Velocità relativamente bassa (il relè commuta molto più lentamente rispetto ai dispositivi a semiconduttore - a volte questo è importante).
3. Grandi dimensioni e peso. Sebbene i relè moderni siano piuttosto in miniatura, le loro dimensioni e il loro peso sono ancora maggiori delle dimensioni dei dispositivi a semiconduttore.
4. Risorsa relativamente bassa. Poiché il relè è dotato di contatti, la durata del relè è inferiore a quella dei semiconduttori. A causa delle scintille, i contatti si guastano più velocemente. Sebbene, come dimostra la pratica, i relè di alta qualità possano funzionare per decenni senza guasti.

Collegamento del carico tramite relè a stato solido

Un relè a stato solido è un dispositivo a semiconduttore che combina, ad esempio, un fototriac e tutto il cablaggio necessario per controllarlo. Cioè, un relè a stato solido può essere semplicemente collegato all'uscita del microcontrollore, senza preoccuparsi di quale resistenza dovrebbero avere i resistori di spegnimento, ecc.

Tuttavia, i relè a stato solido sono più difficili da utilizzare rispetto ai relè convenzionali. Perché i relè a stato solido hanno molte caratteristiche diverse che devono essere comprese. Tuttavia, non è difficile studiare questo argomento.

Un relè a stato solido ha forse un solo inconveniente: il suo prezzo elevato. Un relè a stato solido, di norma, costa 5...10 volte di più di un relè elettromagnetico convenzionale (ovvero centinaia e migliaia di rubli ciascuno).

conclusioni

Quale dispositivo utilizzare e in quali casi dipende dall'attività e dalle condizioni operative del dispositivo che si sta progettando. Tutto qui è piuttosto complicato: dovrai capirlo da solo (non sono ancora pronto a descrivere tutto questo))).

Se sei un po' confuso e non sai scegliere cosa utilizzare nel tuo dispositivo, allora posso darti questo consiglio:

1. Per carichi resistivi CC a bassa tensione (fino a 50 V), utilizzare transistor.
2. Per tutti i carichi CA e per carichi CC ad alta tensione per carichi pesanti, utilizzare relè elettromagnetici.
3. Bene, in generale, pensa a cosa e come utilizzare, a seconda dei requisiti tecnici del dispositivo.

Se stai appena iniziando a sviluppare dispositivi, questo è un consiglio abbastanza adatto. Bene, quando acquisirai esperienza, sarai in grado di determinare da solo quali dispositivi utilizzare e quando.