Daljinski upravljački prekidač koristeći mikrokontroler
Često se suočavamo sa situacijom u kojoj želimo da prekidnik električne opterećenje upalimo pritiskom na neke dugmiće u računarskom programu. Posmatrajmo primer gde sedite u elektrane i želite da udaljeno upalite prekidnik. Kontrola prekidnika s udaljenog mesta može se postići korišćenjem mikrokontrolera. Razgovarati ćemo o tome kako izraditi Udaljeno kontroli prekidnik koristeći mikrokontroler.
Za ovaj udaljeno kontrolisan prekidnik trebalo bi nam:
Mikrokontroler (npr. Arduino)
Tranzistor
Dioda
Otpornici
Relé
LED
PC (Lični računar)
Mikrokontroler
Mikrokontroler je IC koji ima inteligenciju da razume naredbe primljene od PC putem komunikacionog protokola. Mikrokontroler ima različite komunikacione protokole za komunikaciju sa PC, kao što su Serijski, Eterne i CAN (Controller Area Network) komunikacioni protokoli.
Mikrokontroler ima mnogo periferija poput pinova za opšte svrhe (GPIO), ADC (Analog-Digitalni konverter), tajmer, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) i Eterne, kao i mnogo drugih periferija za komunikaciju sa spoljašnjim svetom.
Digitalni izlaz iz mikrokontrolera je signal sa niskim amperazom.
Kada postavite pin na VISOKO, napona na tom pinu obično je +3.3V ili +5V, a amperi koje može da generiše ili ispušta su oko 30mA. To je dobro ako kontrolišete LED čije su potrebe male.
Ako želimo da kontroliramo prekidnik pomoću mikrokontrolera pin, tada nam je potreban vozač koji može da generiše potrebnu količinu struje za upaljenje opterećenja. Trebate komponentu između vašeg mikrokontrolera i uređaja koji bi se kontrolisao malim naponom i strujom. Relé i tranzistori se najčešće koriste za ovu svrhu.
Tranzistor
Tranzistor radi kao vozač u ovoj aplikaciji, koji daje potrebnu struju reléu da se upali kada je u stanju nasycenja.
Otpornik
Otpornici se koriste za ograničavanje struje u LED-u, tranzistorima.
LED
Svetlodijod se koristi za indikaciju da li je prekidnik upaljen ili isključen.
Relé
Relé je prekidnik koji se koristi za kontrolu visokosnažnih električnih opterećenja (poput prekidnika, motora, solenoida). Normalni prekidnik ne može da nosi visokosnažno opterećenje, zato se koristi relé za kontrolu visokosnažnih električnih opterećenja.
Princip rada udaljene kontrole prekidnika mikrokontrolerom
Kada se mikrokontroleru daje naredba da upali opterećenje, pin mikrokontrolera se postavlja na 3.3V (u gore navedenom krugu) što upaljuje NPN tranzistor. Kada je tranzistor UPALJEN, struja teče od koliktora do emitera tranzistora, što aktivira relé, a relé spoji AC napon na prekidnik, čime se upali prekidnik.
LED se koristi za indikaciju da li je prekidnik UPALJEN ili ISKLJUČEN. Kada je pin mikrokontrolera visok, LED je upaljen (prekidnik UPALJEN), kada je pin mikrokontrolera nizak, tranzistor je u stanju ISKLJUČEN i nema struje koja teče kroz bobinu reléa, a prekidnik je ISKLJUČEN, LED takođe ISKLJUČEN.
Zaštita dioda
Kada je relé isključen, generiše se obratan e.m.f. koji može oštetiti tranzistor ako je magnituda obratnog e.m.f. veća od VCEO napona tranzistora. Da bi se zaštitili tranzistor, kao i digitalni izlaz mikrokontrolera, koristi se dioda koja provodi kada je relé isključen. Ovo se takođe naziva slobodno rotirajuća dioda.
Dizajniranje
Pretpostavljeni mikrokontroler daje 3.3V kada je pin visok i 0V kada je pin nizak. Izaberite relé od 12 V i 360-ohm otpornosti bobine, tada struja potrebna reléu da se upali
Ovo je nominalna struja reléa.
LED (napon pri prolaženju = 1.2 V) uzima oko 20mA struje, tada otpornost RLED
RLED vrednost može biti izabrana 500 Ω.
RB može biti izabran kao 4K da bi se dao više baza struje tranzistoru GUI (Grafički korisnički interfejs): GUI se može razviti u visokom nivou jezika (kao što je C#) koji koristi UDP (User Datagram Protocol) za komunikaciju sa mikrokontrolerom preko PC. Ispod je GUI koji kontrol
