Interruptor de control remoto usando un microcontrolador
A miúdo atopámosen nunha situación na que desexamos activar unha carga eléctrica premendo botóns nun programa de ordenador. Considera un exemplo no que estás sentado nunha central eléctrica e queres activar un interruptor automático remotamente. O control de interruptores automáticos desde unha localización remota pode lograrse utilizando un microcontrolador. Discutiremos como facer un Interruptor Automático Remoto Utilizando un Microcontrolador.
Para este interruptor automático controlado remotamente, necesitaremos:
Microcontrolador (como un Arduino)
Transistor
Diodo
Resistencias
Rele
LED
PC (Computadora Persoal)
Microcontrolador
Un microcontrolador é un CI que ten a intelixencia para entender as ordes recibidas do PC mediante un protocolo de comunicación. Un microcontrolador ten diferentes protocolos de comunicación para comunicarse co PC como Serial, Ethernet e CAN (Controlador de Área de Rede).
Un microcontrolador ten moitos periféricos como pines GPIO (Entrada/Saída Xeral), ADC (Conversor Analóxico-Digital), temporizador, UART (Transceptor Asíncrono Universal) e Ethernet, entre outros, para comunicarse co mundo externo.
A saída digital dun microcontrolador é unha señal de baixa corrente.
Cando estableces un pin en ALTO, a tensión que se presenta nese pin é típicamente +3.3V ou +5V e a corrente que pode suministrar ou absorber está arredor dos 30mA. Isto está ben se estás controlando un LED cuxas necesidades son pequenas.
Se queremos controlar un interruptor automático con un pin do microcontrolador, precisamos un driver que poida suministrar a corrente necesaria ao dispositivo para activalo. Precisas un compoñente entre o teu microcontrolador e o dispositivo que se controlará con baixa tensión e corrente. Os reles e os transistores son os máis utilizados para este propósito.
Transistor
O transistor funciona como un driver nesta aplicación, proporcionando a corrente necesaria ao rele para activálo cando está en modo de saturación.
Resistencia
As resistencias úsanse para limitar a corrente nos LED e transistores.
LED
O diodo emisor de luz úsase para indicar se o interruptor automático está ON ou OFF.
Rele
Un rele é un interruptor que úsase para controlar cargas eléctricas de alta potencia (como Interruptores Automáticos, Motores e Solenoides). Un interruptor normal non pode manejar cargas de alta potencia, polo que se usa un rele para controlar cargas eléctricas de alta potencia.
Principio de Funcionamento do Control Remoto de Interruptor Automático por Microcontrolador
Cando se dá unha orde ao microcontrolador para activar a carga, o pin do microcontrolador establece 3.3V (no circuito anterior) que activa o transistor NPN. Cando o transistor está ON, a corrente fluye do colector ao emisor do transistor, actúa o rele e conecta a tensión AC ao interruptor automático, activándoo.
Un LED úsase para indicar se o interruptor automático está ON ou OFF. Cando o pin do microcontrolador está alto, o LED está ON (Interruptor Automático ON). Cando o pin do microcontrolador está baixo, o transistor está en estado OFF e non fluye corrente á bobina do rele, polo que o interruptor automático está OFF, e tamén o LED está OFF.
Diodo de Protección
Cando o rele se apaga, xérase unha f.e.m. inversa que pode danar o transistor se a magnitude da f.e.m. inversa é superior á tensión VCEO do transistor. Para protexer o transistor así como a saída digital do microcontrolador, úsase un diodo que conduz cando o rele está apagado. Este tamén é coñecido como diodo de libre circulación.
Diseño
O microcontrolador asumido dá 3.3V cando o pin está alto e 0V cando o pin está baixo. Elixe un rele de 12 V e 360 ohmios de resistencia da bobina, entón a corrente consumida polo rele para activarse
Esta é a corrente nominal do rele.
O LED (tensión directa = 1.2 V) consume arredor de 20mA, entón a resistencia RLED
O valor de RLED pode escollerse en 500 Ω.
RB pode escollerse como 4K para dar máis corrente de base ao transistor GUI (Interface Gráfica de Usuario): Pode desenvolverse un GUI nunha linguaxe de nivel alto (como C#) que usa o UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario) para comunicarse co microcontrolador a través do PC. Abaixo está o GUI que controla a saída digital do microcontrolador mediante o protocolo UDP.
