Дистанционно управляемо прекъсвателно реле с използване на микроконтролер
Често се намираме в ситуация, в която искаме да включим електрическата нагрузка, като натиснем няколко бутони в компютърна програма. Разгледайте пример, в който седите в електроцентрала и искате да включите автоматично уред от разстояние. Управление на автоматични уреди от разстояние може да се постигне чрез използване на микроконтролер. Ще обсъдим как да направим Удалено управление на автоматичен уред с микроконтролер.
За този дистанционно управляем автоматичен уред ще ни трябват:
Микроконтролер (например Arduino)
Транзистор
Диод
Резистори
Реле
LED
ПК (Персонален компютър)
Микроконтролер
Микроконтролер е ИЗ, който има интелигентността да разбере командите, получени от ПК чрез комуникационен протокол. Микроконтролерът има различни комуникационни протоколи за комуникация с ПК, като последователен, Ethernet и CAN (Controller Area Network).
Микроконтролерът разполага с много периферийни устройства, като GPIO (общо целеви входно-изходни пинове), ADC (аналогово-цифров преобразувател), таймер, UART (универсален асинхронен приемател-предавател) и Ethernet, както и други периферийни устройства за комуникация с външния свят.
Цифровият изход от микроконтролера е сигнал с ниска тока.
Когато зададете пин на ВИСОК, напрежението, което се подава на този пин, обикновено е +3,3В или +5В, а токът, който може да генерира или абсорбира, е около 30мА. Това е достатъчно, ако контролирате LED, чиито изисквания са малки.
Ако искаме да управляваме автоматичен уред чрез пин на микроконтролер, то ни е нужен водач, който може да достави необходимото количество ток до нагрузката, за да я включи. Имате нужда от компонент между микроконтролера и устройството, което ще се управлява с малко напрежение и ток. Реле и транзистори се използват най-често за тази цел.
Транзистор
Транзисторът работи като водач в това приложение, който дава необходимия ток на реле, за да го включи, когато е в режим на наситение.
Резистор
Резисторите се използват за ограничаване на тока в LED, транзистори.
LED
Луминална диода се използва, за да покаже дали автоматичният уред е включен или изключен.
Реле
Реле е ключ, който се използва за управление на електрическа нагрузка с висока мощност (като автоматичен уред, мотор, соленоид). Обикновен ключ не може да справи с високомощностна нагрузка, затова се използва реле, за да контролира електрическа нагрузка с висока мощност.
Принцип на работа на дистанционното управление на автоматичен уред чрез микроконтролер
Когато се даде команда на микроконтролера да включи нагрузката, пинът на микроконтролера се задава на 3,3В (в горния циркуит), което включва NPN транзистора. Когато транзисторът е включен, токът тече от колектора към емитера на транзистора, което активира реле и реле свързва променливото напрежение към автоматичния уред, което го включва.
LED се използва, за да покаже дали автоматичният уред е включен или изключен. Когато пинът на микроконтролера е висок, LED е включено (Автоматичният уред е включен), когато пинът на микроконтролера е нисък, транзисторът е в изключен режим и няма ток, който тече към бобината на реле и автоматичният уред е изключен, LED също е изключено.
Защитна диода
Когато реле е изключено, се генерира обратно е.м.ф., който може да повреди транзистора, ако големината на обратния е.м.ф. е по-голяма от VCEO напрежението на транзистора. За да се защити транзистора, както и цифровият изход на микроконтролера, се използва диода, която провежда, когато реле е изключено. Това се нарича свободно провеждаща диода.
Проектиране
Приетият микроконтролер дава 3,3В, когато пинът е висок, и 0В, когато пинът е нисък. Изберете реле от 12 В и 360-омови бобини, тогава токът, взет от реле, за да се включи
Това е номиналният ток на реле.
LED (препраточно напрежение = 1,2 В) използва около 20мА ток, тогава съпротивление RLED
Стойността на RLED може да бъде избрана на 500 Ω.
RB може да бъде избрана на 4K, за да даде повече базов ток на транзистора GUI (графически потребителски интерфейс): GUI може да бъде разработен с високоуровнев език (като C#), който използва UDP (User Datagram Protocol) за комуникация с микроконтролера през ПК. По-долу е показан GUI, който контролира цифровия изход на микроконтролера чрез UDP протокол.
