Etäohjattu virtasylkivä mikrokontrollerilla

Usein tulemme tilanteeseen, jossa haluamme kytkää sähköisen kuorman päälle painamalla nappia tietokoneohjelmassa. Kuvittele esimerkki, jossa istut voimalassa ja haluat kytkää piirileikkurin kaukokäyttöisesti. Piirileikkurien ohjaaminen etäpaikasta voidaan saavuttaa mikrokontrollerin avulla. Keskustelemme siitä, miten tehdään Kaukokäyttöinen piirileikkuri mikrokontrollerilla.

Tämän kaukokäyttöisen piirileikkurin tarvitsemme:

1. Mikrokontrolleri (esimerkiksi  Arduino)

2. Transistori

3. Diodi

4. Vastukset

5. Relä

6. LED

7. PC (henkilökone)

Mikrokontrolleri

Mikrokontrolleri on IC, jolla on äly ymmärtää käskyt, jotka se vastaanottaa PC:ltä kommunikaatioprotokollan kautta. Mikrokontrollerilla on erilaisia kommunikaatioprotokolleja, kuten sarjaliikenne, Ethernet ja CAN (Controller Area Network).

Mikrokontrollerilla on monia ulkopuolelle suunnattuja rajapintoja, kuten GPIO (yleiskäyttöiset syöttö- ja ulostulopinnat), ADC (analogi-digitaalikonverteri), ajastimet, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ja Ethernet sekä monet muut rajapinnat.
Mikrokontrollerin digitaalinen ulostulo on pieni amperimääräinen signaali.

Kun asetat pinin HIGH-tilaan, jännite, joka tulee pinnalle, on tyypillisesti +3,3 V tai +5 V, ja sen voi antaa tai ottaa noin 30 mA. Tämä on hyvä, jos ohjaat LED-valoa, jonka vaatimukset ovat pienet.

Jos haluamme ohjata piirileikkuria mikrokontrollerin pinnalla, tarvitsemme ajurin, joka voi tuottaa tarvittavan määrän virtaa kuormalle, jotta se voidaan kytkää. Tarvitset komponentin mikrokontrollerisi ja laitteesi välille, joka toimii pienellä jännitteellä ja virtamäärällä. Relät ja transistorit ovat usein käytettyjä tähän tarkoitukseen.

Transistori

Transistori toimii tässä sovelluksessa ajurina, joka antaa tarvittavan virtamäärän relälle, kun se on satuutioissa.

Vastus

Vastukset käytetään rajoittamaan LED:n ja transistorin virtaa.

LED

Valonlahto diodi käytetään osoittamaan, onko piirileikkuri päällä vai pois päältä.

Relä

Relä on kytkin, jota käytetään hallitsemaan suurempaa sähköistä kuormaa (kuten piirileikkuri, moottori ja solenoide). Normaalilla kytkimellä ei voida hallita suurempaa sähköistä kuormaa, siksi relää käytetään suuren sähköisen kuorman hallintaan.

Piirileikkurin etäohjaus mikrokontrollerilla

Kun mikrokontrollerille annetaan käsky kytkää kuorma päälle, mikrokontrollerin pinni asetetaan 3,3 V (yhteensopivassa piirissä), mikä kytkää NPN-transistorin päälle. Kun transistori on päällä, virta virtaa transistoriselta kerroksesta emittoriin, mikä aktivoi relän, ja relä yhdistää vaihtovirtajänniten piirileikkuriin, joka kytkää piirileikkurin päälle.

LED:tä käytetään osoittamaan, onko piirileikkuri päällä vai pois päältä. Kun mikrokontrollerin pinni on korkeana, LED on päällä (piirileikkuri on päällä), kun mikrokontrollerin pinni on alhaina, transistori on pois päältä, eikä virtaa virtaa relän spooliin, ja piirileikkuri on pois päältä, LED myös pois päältä.

Suojadiodi

Kun relä kytketään pois, syntyy takaperin jännite, joka voi vahingoittaa transistoria, jos takaperin jännitteen suuruus on suurempi kuin transistorin VCEO-jännite. Suojaksi transistoria ja mikrokontrollerin digitaalista ulostuloa käytetään diodia, joka johtaa, kun relä on pois päältä. Tätä kutsutaan myös vapaiden elektronien diodiksi.

Suunnittelu

Oletettu mikrokontrolleri antaa 3,3 V, kun pinni on korkeana, ja 0 V, kun pinni on alhaina. Valitse 12 V:n relä, jonka spooliresistanssi on 360 ohmia, jolloin relästä virtaa

Tämä on relän suunniteltu virta.

LED (eteenpäin jännite = 1,2 V) ottaa noin 20 mA virtaa, joten vastus RLED

RLED:n arvoa voidaan valita 500 Ω.

RB:n arvoksi voidaan valita 4 K, jotta transistorille annetaan enemmän perusvirtaa. GUI (Graafinen käyttöliittymä): GUI voidaan kehittää korkean tason kielellä (kuten C#), joka käyttää UDP (User Datagram Protocol) -protokollaa kommunikoimaan mikrokontrollerin kanssa PC:llä. Alla on GUI, joka ohjaa mikrokontrollerin digitaalista ulostuloa UDP-protokollan kautta.