قطع کننده مسیر کنترل از راه دور با استفاده از میکروکنترلر

گاهی اوقات در موقعیت‌هایی قرار می‌گیریم که می‌خواهیم بار الکتریکی را با فشار دادن بر چندین دکمه در یک برنامه کامپیوتری روشن کنیم. به عنوان مثال، وقتی در یک نیروگاه هستید و می‌خواهید سازه‌بردار را به صورت دوردستی روشن کنید. کنترل سازه‌بردارها از محلی دور با استفاده از میکروکنترلر ممکن است. در ادامه خواهیم دید چگونه می‌توان سازه‌بردار را با میکروکنترلر کنترل کرد.

برای این سازه‌بردار کنترل‌شده دوردست ما به نیازمندیم:

1. میکروکنترلر (مانند یک آردوینو)

2. ترانزیستور

3. دیود

4. مقاومت‌ها

5. رله

6. LED

7. PC (کامپیوتر شخصی)

میکروکنترلر

میکروکنترلر یک IC است که هوشمندی لازم برای درک دستورات دریافت شده از PC از طریق یک پروتکل ارتباطی را دارد. میکروکنترلر پروتکل‌های ارتباطی مختلفی برای ارتباط با PC مانند سریال، اترنت و CAN (شبکه منطقه کنترلر) دارد.

میکروکنترلر دارای پریفراژهای زیادی مانند پین‌های GPIO (ورودی و خروجی عمومی)، ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال)، تایمر، UART (گیرنده و فرستنده همزمان غیریکتا) و اترنت و پریفراژهای بیشتری برای ارتباط با دنیای خارج است.
خروجی دیجیتال از یک میکروکنترلر یک سیگنال با جریان کم است.

هنگامی که یک پین را HIGH تنظیم می‌کنید، ولتاژ روی آن پین معمولاً +3.3V یا +5V است و جریانی که می‌تواند تأمین یا جذب کند حدود 30mA است. این برای کنترل یک LED که نیاز آن بسیار کم است مناسب است.

اگر می‌خواهیم سازه‌بردار را با پین میکروکنترلر کنترل کنیم به یک درایور نیاز داریم که جریان لازم برای بار را تأمین کند تا روشن شود. شما به یک مولفه بین میکروکنترلر و دستگاهی که با ولتاژ و جریان کم کنترل می‌شود نیاز دارید. رله‌ها و ترانزیستورها بیشتر برای این منظور استفاده می‌شوند.

ترانزیستور

ترانزیستور در این کاربرد به عنوان یک درایور عمل می‌کند که جریان لازم را به رله تأمین می‌کند تا آن را در حالت اشباع روشن کند.

مقاومت

مقاومت‌ها برای محدود کردن جریان در LED و ترانزیستورها استفاده می‌شوند.

LED

دیود نورپرداز برای نشان دادن اینکه سازه‌بردار روشن یا خاموش است استفاده می‌شود.

رله

رله یک سوئیچ است که برای کنترل بار الکتریکی با قدرت بالا (مانند سازه‌بردار، موتور و سولنوید) استفاده می‌شود. یک سوئیچ عادی نمی‌تواند بار با قدرت بالا را کنترل کند، بنابراین از رله برای کنترل بار الکتریکی با قدرت بالا استفاده می‌شود.

اصول کاری کنترل دوردستی سازه‌بردار با میکروکنترلر

هنگامی که یک دستور به میکروکنترلر داده می‌شود تا بار را روشن کند، پین میکروکنترلر به 3.3V (در مدار بالا) تنظیم می‌شود که ترانزیستور NPN را روشن می‌کند. هنگامی که ترانزیستور روشن است، جریان از کلکتور به امیتر ترانزیستور جریان می‌یابد که رله را فعال می‌کند و رله ولتاژ AC را به سازه‌بردار متصل می‌کند که سازه‌بردار را روشن می‌کند.

یک LED برای نشان دادن اینکه سازه‌بردار روشن یا خاموش است استفاده می‌شود. هنگامی که پین میکروکنترلر بالاست LED روشن است (سازه‌بردار روشن) و هنگامی که پین میکروکنترلر پایین است ترانزیستور در حالت خاموش است و جریانی به سیم پیچ رله نمی‌رسد و سازه‌بردار خاموش است، LED نیز خاموش است.

دیود محافظ

هنگامی که رله خاموش می‌شود، یک e.m.f معکوس تولید می‌شود که می‌تواند ترانزیستور را خراب کند اگر مقدار e.m.f معکوس بیشتر از ولتاژ VCEO ترانزیستور باشد. برای محافظت از ترانزیستور و خروجی دیجیتال میکروکنترلر از یک دیود استفاده می‌شود که هنگام خاموش شدن رله رسانا می‌شود. این دیود به عنوان دیود فری‌ویلینگ نیز شناخته می‌شود.

طراحی

میکروکنترلر فرضی 3.3V را وقتی پین بالاست و 0V وقتی پین پایین است می‌دهد. رله‌ای با ولتاژ 12 V و مقاومت سیم پیچ 360-اهم انتخاب کنید، جریان مورد نیاز برای روشن شدن رله

این جریان اسمی رله است.

LED (ولتاژ پیشرو = 1.2 V) حدود 20mA جریان می‌گیرد سپس مقاومت RLED

RLED می‌تواند به 500 Ω انتخاب شود.

RB می‌تواند به 4K انتخاب شود تا جریان بیشتری به پایه ترانزیستور بدهد GUI (رابط کاربری گرافیکی): یک GUI می‌تواند در زبان سطح بالا (مانند C#) توسعه یافته باشد که از UDP (پروتکل دیتای کاربری) برای ارتباط با میکروکنترلر از طریق PC استفاده می‌کند. زیر یک GUI است که خروجی دیجیتال میکروکنترلر را از طریق پروتکل UDP کنترل می‌کند.