Oddaljeno krmiljenje prekinitve z uporabo mikrokontrolerja

Pogosto se znašemo v situaciji, ko želimo z uporabo programa na računalniku vklopiti električno obremenitev. Recimo, da sedite v elektrarni in želite oddaljeno vklopiti preklopnik. Preklopnike lahko oddaljeno nadziramo z uporabo mikrokrmilnika. Razpravljali bomo o tem, kako izdelati Oddaljeni nadzorni preklopnik z uporabo mikrokrmilnika.

Za ta oddaljeno nadzorovani preklopnik bomo potrebovali:

1. Mikrokrmilnik (na primer Arduino)

2. Tranzistor

3. Dioda

4. Upori

5. Relé

6. LED

7. Osebni računalnik (PC)

Mikrokrmilnik

Mikrokrmilnik je IC, ki ima inteligenco za razumevanje ukazov, prejetih s komunikacijskim protokolom od PC. Mikrokrmilnik ima različne komunikacijske protokole za komunikacijo z PC, kot so serijna, eternetska in CAN (Controller Area Network) komunikacijski protokoli.

Mikrokrmilnik ima veliko periferij, kot so GPIO (general purpose Input Output) pine, ADC (Analog to Digital Converter), časomer, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) in eternetska povezava ter še mnoge druge periferije za komunikacijo z zunanjim svetom.
Digitalni izhod mikrokrmilnika je nizko amperažni signal.

Ko postavite pin na visoko, napetost, ki pride na ta pin, je tipično +3,3 V ali +5 V, in ampere, ki jih lahko izvirajo ali absorbirajo, so okoli 30 mA. To je v redu, če kontrolirate LED, katere zahteve so majhne.

Če želimo kontrolirati preklopnik z pinom mikrokrmilnika, potrebujemo pogon, ki lahko izvira potrebno količino toku, da preklopnik vklopi. Potrebujete komponento med mikrokrmilnikom in napravo, ki bi jo morali kontrolirati z malo napetostjo in tokom. Relé in tranzistorji se najpogosteje uporabljajo za ta namen.

Tranzistor

Tranzistor deluje kot pogon v tej aplikaciji, ki zagotavlja potreben tok reléju, da se vklopi, ko je v nasitnem stanju.

Upor

Upori se uporabljajo za omejevanje toka v LED-ju, tranzistorjih.

LED

Svetlobna dioda se uporablja za označevanje, ali je preklopnik vklopljen ali izklopljen.

Relé

Relé je preklopnik, ki se uporablja za nadzor visokopovernostnih električnih obremenitev (kot so preklopniki, motorji in solenoidi). Navaden preklopnik ne more upravljati z visokopovernostnimi obremenitvami, zato se uporablja relé za nadzor takšnih obremenitev.

Nadzorno delovanje preklopnika z mikrokrmilnikom na daljavo

Ko mikrokrmilniku pošljemo ukaz za vklop obremenitve, se pin mikrokrmilnika postavi na 3,3 V (v zgornjem vezju), kar vklopi NPN tranzistor. Ko je tranzistor vklopljen, tok teče od kollektorja do emitra tranzistorja, kar aktivira relé, relé pa poveže stikalo z AC napetostjo, ki vklopi preklopnik.

LED se uporablja za označevanje, ali je preklopnik vklopljen ali izklopljen. Ko je pin mikrokrmilnika visok, je LED vklopljena (preklopnik vklopljen), ko je pin mikrokrmilnika nizki, je tranzistor v stanju izklopa in ne teče tok skozi bobin relé, preklopnik je izklopljen, LED tudi izklopljena.

Zaščitna dioda

Ko je relé izklopljeno, se ustvari nazaj sprememba EMF, ki lahko poškoduje tranzistor, če je njegova moč večja od VCEO napetosti tranzistorja. Za zaščito tranzistorja in digitalnega izhoda mikrokrmilnika se uporablja dioda, ki prevodi, ko je relé izklopljeno. To se imenuje tudi prosvetna dioda.

Izdelava

Predpostavljamo, da mikrokrmilnik podaja 3,3 V, ko je pin visoki, in 0 V, ko je pin nizki. Izberite relé z 12 V in 360 ohmovo upornostjo bobine, potem tok, ki ga relé potrebuje za vklop

To je merilni tok relé.

LED (napredek napetost = 1,2 V) porabi okoli 20 mA toka, potem upor RLED

Vrednost RLED se lahko izbere na 500 Ω.

RB se lahko izbere na 4K, da tranzistoru omogoči več base toka GUI (Grafično uporabniški vmesnik): GUI je mogoče razviti v visokem programskem jeziku (kot je C#), ki uporablja UDP (User Datagram Protocol) za komunikacijo z mikrokrmilnikom preko PC. Spodaj je GUI, ki nadzira digitalni izhod mikrokrmilnika preko UDP protokola.