Fjernkontrollert sirkuitbryter ved bruk av en mikrokontroller

Vi støter ofte på situasjoner der vi ønsker å slå på elektrisk last ved å trykke på knapper i et dataprogram. La oss ta et eksempel, hvor du sitter i en kraftverk og ønsker å slå på en sirkuitbryter fjernstyringsmessig. Kontroll av sirkuitbrytere fra en fjerne plass kan oppnås ved bruk av en mikrokontroller. Vi skal diskutere hvordan man lager en Fjernstyringsmessig Sirkuitbryter Ved Bruk Av En Mikrokontroller.

For denne fjernstyringsmessige sirkuitbryteren trenger vi:

1. Mikrokontroller (som en Arduino)

2. Transistor

3. Diod

4. Motstander

5. Relé

6. LED

7. PC (Personlig Datamaskin)

Mikrokontroller

En mikrokontroller er en IC som har intelligens til å forstå kommandoer mottatt fra PC via en kommunikasjonsprotokoll. En mikrokontroller har ulike kommunikasjonsprotokoller for kommunikasjon med PC, som seriell, Ethernet og CAN (Controller Area Network) kommunikasjonsprotokoller.

En mikrokontroller har mange perifaler som GPIO (generelt formål Input Output) pinner, ADC (Analog til Digital Konverter), timer, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) og Ethernet, samt mange flere perifaler for kommunikasjon med den eksterne verden.
Digital utgang fra en mikrokontroller er et lavstrømsignal.

Når du setter en pinje HØY, er spenningen som kommer på den pinjen typisk +3,3V eller +5V, og amperen den kan gi eller tømme er rundt 30mA. Dette er greit hvis du kontrollerer en LED som krever lite.

Hvis vi ønsker å kontrollere sirkuitbryteren via mikrokontrollerens pinje, trenger vi en driver som kan gi den nødvendige strømmen til lasten for å slå den på. Du trenger en komponent mellom mikrokontrolleren og enheten som skal kontrolleres med liten spenning og strøm. Reléer og transistorer brukes oftest for dette formålet.

Transistor

Transistor fungerer som en driver i denne applikasjonen som gir den nødvendige strømmen til relén for å få den slått på når den er i saturasjonsmodus.

Motstander

Motstander brukes for å begrense strømmen i LED, transistorer.

LED

Lysdiod brukes for å indikere om sirkuitbryteren er på eller av.

Relé

Et relé er en bryter som brukes for å kontrollere høyeffektiv elektrisk last (som Sirkuitbryter, Motor, og Solenoide). En vanlig bryter kan ikke håndtere høy effekt, derfor brukes relé for å kontrollere høyeffektiv elektrisk last.

Arbeidsprinsipp for Fjernstyring av Sirkuitbryter Med Mikrokontroller

Når en kommando gis til mikrokontrolleren for å slå på lasten, settes mikrokontrollerens pinje til 3,3V (i ovennevnte krets) som slår på NPN-transistor. Når transistor er PÅ, flyter strøm fra kollektor til emittor i transistor, som aktiverer relén, og relén kobler AC-spennings til sirkuitbryteren som slår på sirkuitbryteren.

En LED brukes for å indikere om sirkuitbryteren er PÅ eller AV. Når en mikrokontrollerpinje er høy, er LED på (Sirkuitbryter PÅ), når mikrokontrollerpinje er lav, er transistor i AV-tilstand, og ingen strøm flyter til reléspolen, og sirkuitbryteren er AV, LED er også AV.

Skyttdiod

Når relén slås av, genereres en baklengs e.m.f. som kan skade transistor hvis magnituden av baklengs e.m.f. er større enn VCEO-spenningen til transistor. For å beskytte transistor, samt den digitale utgangen fra mikrokontroller, brukes en diod som leder når relén er av. Dette kalles også frihjulsdiod.

Designering

Den antatte mikrokontrolleren gir 3,3V når pinjen er høy og 0V når pinjen er lav. Velg et relé på 12 V og 360-ohm spolemotstand, da blir strømmen tatt av relén for å slå på

Dette er den nominerte strømmen til relén.

LED (fremover spenning = 1,2 V) tar rundt 20mA strøm, da motstand RLED

RLED-verdien kan velges til 500 Ω.

RB kan velges til 4K for å gi mer basestrøm til transistor GUI (Grafisk Brukergrensesnitt): Et GUI kan utvikles i høytnivåspråk (som C#) som bruker UDP (User Datagram Protocol) for kommunikasjon med mikrokontroller over PC. Under er GUI-en som kontrollerer den digitale utgangen fra mikrokontroller over UDP-protokollen.