Távirányított átmenetvédő mikrovezérlő használatával

Gyakran előfordul, hogy egy számítógépes program gombjainak megnyomásával szeretnénk bekapcsolni egy elektromos terhelést. Vegyünk példát, amikor egy erőműben ülünk, és távolról szeretnénk bekapcsolni egy áramköri védelmi relét. A távoli vezérlés elérhető a mikrokontroller használatával. Beszélgetünk arról, hogyan készíthetünk távolról vezérelt áramköri védelmi relét mikrokontroller segítségével.

A távolról vezérelt áramköri védelmi relékhez a következőkre lesz szükség:

1. Mikrokontroller (pl. Arduino)

2. Tranzisztor

3. Diod

4. Ellenállások

5. Relé

6. LED

7. PC (számítógép)

Mikrokontroller

A mikrokontroller egy IC, ami intelligens elegendő, hogy értelmezze a PC-ről kapott parancsokat kommunikációs protokollon keresztül. A mikrokontroller különböző kommunikációs protokollokkal kommunikálhat a PC-vel, mint például a Soros, az Ethernet és a CAN (Controller Area Network) kommunikációs protokollok.

A mikrokontrollernek számos perifériája van, mint például GPIO (általános célú bemenet-kimenet) csapatai, ADC (analog-digitális konverter), időzítő, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) és Ethernet, valamint számos más perifériák a külvilággal való kommunikációhoz. A mikrokontroller digitális kimenete alacsony amperes jel.

Amikor magasra állítod egy csapatot, a feszültség, ami a csapaton lép fel, tipikusan +3,3V vagy +5V, és az amper, amit forralhat vagy levezethet, körülbelül 30mA. Ez rendben van, ha egy LED vezénylésére használod, melynek igényei csekélyek.

Ha távolról szeretnénk vezérelni egy áramköri védelmi relét mikrokontroller csapatával, akkor szükségünk van egy meghajtóra, ami a szükséges áramerősség-t tudja forralni a terhelés bekapcsolásához. Szükséged van egy komponensre a mikrokontroller és a vezénylendő eszköz között, ami kis feszültséggel és áramerősséggel működik. Relék és tranzisztorok leggyakrabban használatosak ezen célra.

Tranzisztor

A tranzisztor meghajtóként működik ebben az alkalmazásban, ami a szükséges áramerősséget adja a relének, hogy bekapcsolódjon, amikor telített állapotban van.

Ellenállás

Az ellenállásokat használják az LED-ek és tranzisztorok áramerősségének korlátozására.

LED

A fénykibocsátó diod feladata, hogy jelezze, hogy a relé be van-e kapcsolva vagy ki van-e kapcsolva.

Relé

A relé egy kapcsoló, amit nagy teljesítményű elektromos terhelések (mint például áramköri védelmi relék, motorok, szelep) vezérlésére használnak. Egy normál kapcsoló nem kezelheti a nagy teljesítményű terheléseket, ezért a relé használatos a nagy teljesítményű elektromos terhelések vezérlésére.

Távoli vezérlés működése áramköri védelmi relé esetén mikrokontrollerrel

Amikor parancsot adunk a mikrokontrollernek, hogy bekapcsolja a terhelést, a mikrokontroller csapata 3,3V-ra (a fenti áramkörben) áll, ami bekapcsolja az NPN tranzisztor-t. Amikor a tranzisztor be van kapcsolva, áram folyik a tranzisztor kollektorából a szubsztrátjába, ami aktíválja a relét, és a relé csatlakoztatja az AC feszültséget az áramköri védelmi reléhez, ami bekapcsolja a relét.

Egy LED-et használnak annak jelezésére, hogy a relé be van-e kapcsolva vagy ki van-e kapcsolva. Amikor a mikrokontroller csapata magas, a LED bekapcsol (relé bekapcsolva), amikor a mikrokontroller csapata alacsony, a tranzisztor ki van kapcsolva, és nincs áramerősség a relé címkéjében, így a relé ki van kapcsolva, a LED is ki van kapcsolva.

Védelmi diod

Amikor a relét ki kapcsoljuk, háttér-feszültség generálódik, ami károsíthatja a tranzisztor, ha a háttér-feszültség nagyobb, mint a tranzisztor VCEO feszültsége. A tranzisztor és a mikrokontroller digitális kimenetének védelméhez diodot használnak, ami áramot vezet, amikor a relé ki van kapcsolva. Ezt szabadon forgó diodnak nevezik.

Tervezés

A feltételezett mikrokontroller 3,3V-ot ad, amikor a csapata magas, és 0V-ot, amikor a csapata alacsony. Választhatsz 12V-os relét 360-ohm coil ellenállással, akkor az áramerősség, amit a relé bekapcsolásához szükséges

Ez a relé nominális áramerőssége.

Az LED (előrefelé haladó feszültség = 1,2 V) körülbelül 20mA áramerősséget vesz, akkor az ellenállás RLED

RLED értékét 500 Ω-ra lehet választani.

RB-t 4K-ra lehet választani, hogy több bázisáramerősséget adjon a tranzisztor GUI (Graphical User Interface): A GUI fejleszthető magasabb szintű nyelven (mint például C#), ami a UDP (User Datagram Protocol) protokollon keresztül kommunikál a mikrokontrollerrel a PC-n keresztül. Látható a GUI, ami a mikrokontroller digitális kimenetét vezérli a UDP protokollon keresztül.