Afstandbediening Skakelaar Met 'n Mikrobestuurder
Ons kom dikwels in 'n situasie waar ons 'n elektriese belasting aan wil skakel deur op knoppies op 'n rekenaarpogram te druk. Stel byvoorbeeld, jy sit in 'n kragstasie en wil 'n sirkuitbreker vanaf 'n afstand aan skakel. Sirkuitbrekers kan vanaf 'n afstand beheer word deur die gebruik van 'n mikrobestuurder. Ons gaan bespreek hoe om 'n Afstandsbeheerde Sirkuitbreker met 'n Mikrobestuurder te maak.
Vir hierdie afstandsbeheerde sirkuitbreker sal ons nodig hê:
Mikrobestuurder (soos 'n Arduino)
Transistor
Diode
Weerstande
Relais
LED
PC (Persoonlike Rekenaar)
Mikrobestuurder
'n Mikrobestuurder is 'n IC wat die intelligensie het om instruksies wat vanaf 'n PC via 'n kommunikasieprotokol ontvang word, te verstaan. 'n Mikrobestuurder het verskeie kommunikasieprotokolle om met 'n PC te kommunikeer soos Seriëel, Ethernet en CAN (Controller Area Network) kommunikasieprotokolle.
'n Mikrobestuurder het baie periferies soos GPIO (algemene doel Invoer-Uitvoer) pyn, ADC (Analoog na Digitale Omskakelaar), tymer, UART (Universale Asinchroniese Ontvanger-Verstuurder) en Ethernet en nog baie meer periferies om met die buitewêreld te kommunikeer.
Digitaal uitvoer van 'n mikrobestuurder is 'n lae stroomseintal.
Wanneer jy 'n pin HOOG stel, is die spanning wat op daardie pin voorkom tipies +3,3V of +5V en die amperes wat dit kan lewer of sink is ongeveer 30mA. Dit is reg as jy 'n LED beheer, waarvan die vereiste klein is.
As ons wil sirkuitbreker deur mikrobestuurder se pin beheer, dan benodig ons 'n bestuurder wat die vereiste hoeveelheid stroom tot die belasting kan lewer om dit aan te skakel. Jy benodig 'n komponent tussen jou mikrobestuurder en die toestel wat met 'n klein spanning en stroom beheer word. Relais en transistore word meestal hiervoor gebruik.
Transistor
Transistor werk as 'n bestuurder in hierdie toepassing wat die vereiste stroom aan die relais gee om dit aan te skakel wanneer dit in saturasiemodus is.
Weerstand
Weerstande word gebruik om die stroom in LED's, transistore te beperk.
LED
Liggawende diode word gebruik om aan te dui of die sirkuitbreker aan of uit is.
Relais
'n Relais is 'n skakelaar wat gebruik word om hoë-krag elektriese belastings (soos Sirkuitbreker, Motor, en Solenoïde) te beheer. 'n Normale skakelaar kan nie 'n hoë-krag belasting hanteer nie, daarom word 'n relais gebruik om hoë-krag elektriese belastings te beheer.
Werkprinsipe van Afstandsbeheer van Sirkuitbreker deur Mikrobestuurder
Wanneer 'n bevel aan die mikrobestuurder gegee word om die belasting aan te skakel, word die mikrobestuurderpin gestel op 3,3V (in die bostaande skema) wat die NPN transistor aan skakel. Wanneer die transistor AAN is, vloei stroom van die kollektor na die emitter van die transistor, wat die relais aktiveer en die relais sluit die AC-spanning aan die sirkuitbreker wat die sirkuitbreker aan skakel.
'n LED word gebruik om aan te dui of die sirkuitbreker AAN of UIT is. Wanneer 'n mikrobestuurderpin hoog is, is die LED aan (Sirkuitbreker AAN) wanneer die mikrobestuurderpin laag is, is die transistor in UIT-toestand en vloei geen stroom na die spoel van die relais en die sirkuitbreker is UIT, LED is ook UIT.
Beskerming Diode
Wanneer die relais afgeskakel word, word 'n terugwaartse e.m.f gegenereer wat die transistor kan beskadig indien die grootte van die terugwaartse e.m.f groter is as die VCEO-voltag van die transistor. Om die transistor sowel as die digitale uitvoer van die mikrobestuurder te beskerm, word 'n diode gebruik wat geleid wanneer die relais afgeskakel is. Dit staan ook bekend as die freewheeling diode.
Ontwerp
Die aangenome mikrobestuurder gee 3,3V wanneer die pin hoog is en 0V wanneer die pin laag is. Kies 'n relais van 12 V en 360-ohm spoelweerstand, dan is die stroom wat deur die relais geneem word om aan te skakel
Dit is die gerate stroom van die relais.
LED (voorwaartse spanning = 1,2 V) neem ongeveer 20mA stroom, dan weerstand RLED
RLED waarde kan gekies word as 500 Ω.
RB kan gekies word as 4K om meer basisstroom aan die transistor te gee GUI (Grafiese Gebruikerskoppelvlak): 'n GUI kan ontwikkel word in 'n hoëvlakkige taal (soos C#) wat die UDP (User Datagram Protocol) gebruik om met die mikrobestuurder oor 'n PC te kommunikeer. Hieronder is die GUI wat die digitale uitvoer van die mikrobestuurder oor UDP-protokol beheer.
