Slik kobler du belastningen til kontrollenheten på mikrokretser

En artikkel om forskjellige måter å koble en belastning til en kontrollenhet for mikrokontroller ved hjelp av reléer og tyristorer.

Alt moderne utstyr, både industrielt og innenlandsk, drives av strøm. Samtidig kan hele den elektriske kretsen deles inn i to store deler: kontrollenheter (kontrollere fra det engelske ordet CONTROL - til kontroll) og aktuatorer.

For omtrent tjue år siden ble kontrollenheter implementert på mikrokretser med liten og mellomstor integrasjonsgrad. Dette var serien med chips K155, K561, K133, K176 og lignende. De blir kalt logiske digitale kretsløp, siden de utfører logiske operasjoner på signaler, og selve signalene er digitale (diskrete).

Akkurat som vanlige kontakter: “lukket - åpent”. Bare i dette tilfellet kalles disse tilstandene henholdsvis “logisk enhet” og “logisk null”. Spenningen til den logiske enheten ved utgangen fra mikrokretsen er i området fra halve forsyningsspenningen til dens fulle verdi, og spenningen til den logiske null for slike mikrokretser er vanligvis 0 ... 0,4V.

Operasjonsalgoritmen til slike kontrollenheter ble utført på grunn av den tilsvarende tilkoblingen av mikrokretser, og antallet deres var ganske stort.

Foreløpig er alle kontrollenheter utviklet basert på mikrokontrollere av forskjellige typer. I dette tilfellet blir operasjonsalgoritmen ikke fastsatt av en kretsforbindelse av individuelle elementer, men av et program "sydd" i mikrokontrolleren.

I denne forbindelse inneholder kontrollenheten i stedet for flere titalls eller til og med hundrevis av mikrokretser en mikrokontroller og et antall mikrokretser for interaksjon med "omverdenen". Men til tross for en slik forbedring, er signalene fra mikrokontrollerenheten fortsatt de samme digitale som for gamle mikrokretser.

Det er tydelig at kraften til slike signaler ikke er nok til å slå på en kraftig lampe, motor og bare et relé. I denne artikkelen vil vi vurdere på hvilke måter kraftige belastninger kan kobles til mikrokretser.

De fleste enkle måter er å skru på lasten gjennom reléet. I figur 1 er reléet slått på ved hjelp av transistoren VT1, for dette formålet tilføres en logisk enhet til basen sin gjennom motstanden R1 fra mikrokretsløpet, transistoren åpner og slår på reléet, som med kontaktene (ikke vist) slår på belastningen.

Kaskaden vist i figur 2 fungerer annerledes: for å slå på reléet, må det vises en logisk 0 ved utgangen fra mikrokretsen, som vil lukke VT3-transistoren. I dette tilfellet vil transistoren VT4 åpne og slå på reléet. Ved hjelp av SB3-knappen kan du slå på reléet manuelt.

I begge figurer kan du se at parallelt med reléviklingene er dioder koblet, og med hensyn til forsyningsspenningen i motsatt (ikke-ledende) retning. Deres formål er å undertrykke selvinduksjons EMF (det kan være ti eller flere ganger forsyningsspenningen) når reléet er slått av og beskytte kretselementene.

Hvis det ikke er en, to reléer i kretsen, men mye mer, for å koble dem til spesialisert brikke ULN2003Asom tillater tilkobling av opptil syv reléer. En slik byttekrets er vist i figur 3, og i figur 4 utseendet til et moderne lite størrelse relé.

Figur 5 viser lasttilkoblingsskjema ved bruk av TO125-12.5-6 optokopplingstyristorer (i stedet for uten å endre noe i kretsen, kan du koble til et stafett). I denne kretsen bør du ta hensyn til transistorbryteren som er laget på to transistorer VT3, VT4. Denne komplikasjonen er forårsaket av at noen mikrokontrollere, for eksempel AT89C51, AT89C2051, under tilbakestilling slår seg på i flere millisekunder og holder logisk nivå 1 på alle pinner.Hvis lasten er koblet i henhold til skjemaet vist i figur 1, vil belastningen utløses umiddelbart når strømmen er slått på, noe som kan være veldig uønsket.

For å skru på belastningen (i dette tilfellet lysdiodene til optokoppler-tyristorene V1, V2), bør en logisk 0 tilføres basen til transistoren VT3 gjennom motstanden R12, som vil åpne VT3 og VT4. Sistnevnte vil lyse opp opto-tyristor-LED-ene som åpnes og slår på nettverksbelastningen. Optokopplingstyristorer gir galvanisk isolasjon fra nettet til selve kontrollkretsen, noe som øker den elektriske sikkerheten og påliteligheten til kretsen.

Noen få ord om tyristorer. Uten å gå inn på tekniske detaljer og strømspenningskarakteristikker, kan vi si det tyristor - Dette er en enkel diode, de har til og med lignende betegnelser. Men tyristoren har også en kontrollelektrode. Hvis en positiv impuls med hensyn til katoden blir brukt på den, også på kort sikt, vil tyristoren åpne.

I åpen tilstand vil tyristoren forbli til en strøm strømmer gjennom den i retning fremover. Denne strømmen må være minst en verdi som kalles holdestrømmen. Ellers vil tyristoren ganske enkelt ikke slå på. Du kan slå av tyristoren bare ved å bryte kretsen eller ved å bruke en spenning med omvendt polaritet. For å gå glipp av begge halvbølger av vekslende spenning benyttes derfor motparallell tilkobling av to tyristorer (se fig. 5).

For ikke å gjøre en slik inkludering utstedes triacer eller i borgerlige triaks. I dem allerede i ett tilfelle er to tyristorer laget, koblet motsatt - parallelt. Kontrollelektroden er vanlig.

Figur 6 viser utseendet og utspissen av tyristorene, og figur 7 viser det samme for triaks.

Figur 8 viser skjema for å koble en triac til en mikrokontroller (mikrokretsutgang) ved hjelp av en spesiell laveffekt optotriakk type MOC3041.

Denne driveren inne inneholder en LED koblet til pinner 1 og 2 (figuren viser en visning av mikrokretsløpet ovenfra) og selve optotriacen, som, når den er opplyst av en LED, åpnes (pinner 6 og 4) og via motstand R1 kobler kontrollelektroden til anoden , på grunn av hvilken en kraftig triac åpnes.

Motstand R2 er utformet slik at triacen ikke åpnes i fravær av et styresignal på tidspunktet for oppstart, og kjeden C1, R3 er designet for å undertrykke forstyrrelser på koblingstidspunktet. Det er sant at MOC3041 ikke skaper noen spesiell interferens, siden den har en CROSS ZERO-krets (spenningsovergang gjennom 0), og å slå på skjer i øyeblikket da nettspenningen bare passerte 0.

Alle de aktuelle kretsene er galvanisk isolert fra strømnettet, noe som sikrer pålitelig drift og elektrisk sikkerhet med betydelig byttet effekt.

Hvis strømmen er ubetydelig og den galvaniske isolasjonen av kontrolleren fra nettverket ikke er nødvendig, er det mulig å koble tyristorene direkte til mikrokontrolleren. Et lignende skjema er vist i figur 9.

Dette er en krets Julekrans produsertSelvfølgelig i Kina. Thyristor kontrollelektroder MCR 100-6 gjennom motstander koblet direkte til mikrokontrolleren (plassert på tavlen under en dråpe svart sammensatt). Kraften til styresignalene er så liten at strømforbruket for alle fire samtidig, mindre enn 1 milliampere. I dette tilfellet er bakspenningen opp til 800V og strømmen opp til 0,8A. Generelle dimensjoner er de samme som for KT209-transistorer.

I en kort artikkel er det selvfølgelig umulig å beskrive alle ordningene samtidig, men det virker som om de klarte å fortelle de grunnleggende prinsippene for arbeidet sitt. Det er ingen spesielle vanskeligheter her, ordningene testes alle i praksis og gir som regel ikke sorg under reparasjoner eller egenproduksjon.

E-bok -Nybegynnerguide for AVR-mikrokontrollere

Boris Aladyshkin

Comments

[#1]

takk til forfatteren! Respekt!

[#2]

Velkommen! Jeg har et slikt problem, jeg bestemte meg for å prøve å lage en enhet i bilen som setter ønsket temperatur, og den ville støtte den av seg selv. Jeg brukte ATtiny2313-kontrolleren, faktisk er alt klart (programmet er skrevet, indikasjonen er gjort, ...), men jeg gjorde det hele hjemme og på en eller annen måte avgir driften av komfyrmotoren (som skulle slå på når temperaturen synker under en forhåndsbestemt terskel) jeg tok enkel LED. Så dro han det hele til garasjen for å sjekke under virkelige forhold, men motoren starter ikke. fordi Jeg er nybegynner, jeg forstår ikke helt hvorfor! Transistoren tok KT818A. Jeg har en antakelse om at det rett og slett ikke er nok strøm som tilføres basisen til transistoren til å åpne den. Hvis dette er tilfelle, må du legge til en mindre kraftig transistor (har jeg en BC-807-25)? Men jeg vet ikke hvordan jeg skal koble alt sammen riktig, fordi BC-807-25 Imax har en samler på 1,2 A, og KT818A Imax har en base på 3 A. Så du må legge til en begrensende motstand (det viser seg å være 10 ohm)?

[#3]

At KT818A har en Imax-strøm på base 3A (i henhold til katalogen), betyr ikke at basestrømmen vil være akkurat slik i en ekte kaskade. Denne parameteren indikerer at når man beregner kaskaden, er det nødvendig å iverksette tiltak for å sikre at basestrømmen under drift ikke overskrider disse 3A. For dette brukes forskjellige tiltak, inkludert en strømbegrensende motstand. Men hvis du prøvde uten denne motstanden, og transistoren forble intakt, men det var ingen slå på, betyr dette at kaskaden har utilstrekkelig forsterkning, og det er nødvendig å legge til en forforsterker. Men for å løse dette problemet, må du ikke vite passdataene til den brukte transistoren, men lastparametrene (i tilfelle av motoren - driftsstrømmen, så vel som startstrømmen). Kanskje det er fornuftig å sette en relushka.