Αποσυνεργατικός Τελεστής Τροφοδοσίας με Χρήση Μικροελεγκτή
Συχνά βρισκόμαστε σε καταστάσεις όπου θέλουμε να ενεργοποιήσουμε μια ηλεκτρική φορτία πατώντας κάποια κουμπιά σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή. Υποθέστε για παράδειγμα, ότι κάθεστε σε μια εγκατάσταση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και θέλετε να ενεργοποιήσετε απομακρυστικά έναν διαχωριστικό. Η απομακρυστική ελεγκτής των διαχωριστικών μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση ενός μικροελεγκτή. Θα συζητήσουμε πώς να κατασκευάσουμε ένα Απομακρυστικό Ελεγκτή Διαχωριστικού Με Μικροελεγκτή.
Για αυτόν τον απομακρυστικό ελεγκτή διαχωριστικού θα χρειαστούμε:
Μικροελεγκτή (όπως ένα Arduino)
Τρανζίστορ
Διόδο
Αντιστοιχίες
Ρελέ
LED
ΥΠ (Προσωπικός Υπολογιστής)
Μικροελεγκτής
Ο μικροελεγκτής είναι ένα IC που έχει την δυνατότητα να καταλάβει τις εντολές που λαμβάνει από τον ΥΠ μέσω ενός πρωτοκόλλου επικοινωνίας. Ο μικροελεγκτής διαθέτει διάφορα πρωτόκολλα επικοινωνίας για την επικοινωνία με τον ΥΠ, όπως το Σειριακό, το Ethernet και το CAN (Controller Area Network).
Ο μικροελεγκτής διαθέτει πολλά περιφερειακά όπως GPIO (γενικού σκοπού Εισόδου-Εξόδου) πίνακες, ADC (Αναλογικός σε Ψηφιακό Μετατρέπων), χρονοδιακόπτη, UART (Παγκόσμιος Ασύνχρονος Λήψης-Μεταφορτικός) και Ethernet και πολλά άλλα περιφερειακά για την επικοινωνία με τον εξωτερικό κόσμο.
Η ψηφιακή εξόδος από έναν μικροελεγκτή είναι ένα σήμα χαμηλής τάσης.
Όταν ορίζετε ένα πίνακα HIGH, η τάση που εμφανίζεται σε αυτό το πίνακα είναι συνήθως +3.3V ή +5V και η αμπερά που μπορεί να παράγει ή να απορροφήσει είναι περίπου 30mA. Αυτό είναι καλό αν ελέγχετε ένα LED το οποίο έχει μικρή απαίτηση.
Αν θέλουμε να ελέγξουμε τον διαχωριστικό με πίνακα μικροελεγκτή, τότε χρειαζόμαστε έναν οδηγό που μπορεί να παράγει την απαιτούμενη ποσότητα ρεύματος στο φορτίο για να το ενεργοποιήσει. Χρειάζεστε ένα συστατικό μεταξύ του μικροελεγκτή και του συστήματος που θα ελέγχεται με μικρή τάση και ρεύμα. Τα ρελέ και τα τρανζίστορ είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα συστατικά για αυτόν τον σκοπό.
Τρανζίστορ
Το τρανζίστορ λειτουργεί ως οδηγός σε αυτή την εφαρμογή, παρέχοντας το απαιτούμενο ρεύμα στο ρελέ για να το ενεργοποιήσει όταν είναι σε κατάσταση κόλλησης.
Αντίσταση
Οι αντιστοιχίες χρησιμοποιούνται για να περιορίσουν το ρεύμα στο LED, τα τρανζίστορ.
LED
Το φωτοεκπομπτικό διόδιο χρησιμοποιείται για να δείξει εάν ο διαχωριστής είναι ενεργός ή ανενεργός.
Ρελέ
Το ρελέ είναι ένα κλείδι που χρησιμοποιείται για να ελέγξει υψηλή ενέργεια ηλεκτρική φορτία (όπως Διαχωριστικό, Μοτέρ, και Σόλενοϊδ). Ένα κανονικό κλείδι δεν μπορεί να αντιμετωπίσει υψηλή ενέργεια φορτία, γι' αυτό χρησιμοποιείται το ρελέ για να ελέγξει υψηλή ενέργεια ηλεκτρική φορτία.
Λειτουργικό Πρίγκιπο Απομακρυστικού Ελέγχου Διαχωριστικού Με Μικροελεγκτή
Όταν δίνεται η εντολή στον μικροελεγκτή να ενεργοποιήσει το φορτίο, το πίνακα του μικροελεγκτή ορίζεται σε 3.3V (στο παραπάνω κύκλωμα) που ενεργοποιεί το NPN τρανζίστορ. Όταν το τρανζίστορ είναι ON, το ρεύμα ρέει από τον συλλέκτη στον εκτροχιστή του τρανζίστορ, ο οποίος ενεργοποιεί το ρελέ και το ρελέ συνδέει την AC τάση με τον διαχωριστή, ο οποίος ενεργοποιεί τον διαχωριστή.
Ένα LED χρησιμοποιείται για να δείξει εάν ο διαχωριστής είναι ON ή OFF. Όταν το πίνακα του μικροελεγκτή είναι high, το LED είναι on (Διαχωριστής ON) όταν το πίνακα του μικροελεγκτή είναι low, το τρανζίστορ είναι σε κατάσταση OFF και δεν ρέει ρεύμα στην κατανεμητή του ρελέ και ο διαχωριστής είναι OFF, το LED είναι επίσης OFF.
Προστατευτική Διόδος
Όταν το ρελέ είναι ανενεργό, παράγεται ένα αντίδρασης e.m.f που μπορεί να προκαλέσει κατάρρευση στο τρανζίστορ, αν η μέγεθος του αντίδρασης e.m.f είναι μεγαλύτερο από την VCEO τάση του τρανζίστορ. Για να προστατεύσει το τρανζίστορ καθώς και την ψηφιακή εξόδο του μικροελεγκτή, χρησιμοποιείται μια διόδος που διακόπτει όταν το ρελέ είναι ανενεργό. Αυτή είναι επίσης γνωστή ως διόδος free-wheeling.
Σχεδίαση
Ο υποθετικός μικροελεγκτής δίνει 3.3V όταν το πίνακα είναι high και 0V όταν το πίνακα είναι low. Επιλέξτε ένα ρελέ 12 V και 360-Ω αντίσταση κατανεμητή, τότε το ρεύμα που απαιτείται από το ρελέ για να ενεργοποιηθεί
Αυτό είναι το ρυθμισμένο ρεύμα του ρελέ.
LED (προώθηση τάση = 1.2 V) παίρνει περίπου 20mA ρεύμα, τότε αντίσταση
