Fjärrstyrd strömbrytare med hjälp av en mikrokontroller

Det inträffar ofta att vi vill slå på en elektrisk belastning genom att trycka på knappar i ett datorprogram. Tänk dig till exempel att du sitter i en kraftverk och vill slå på en strömbrytare på avstånd. Kontroll av strömbrytare från en fjärrplats kan uppnås genom att använda en mikrokontroller. Vi kommer att diskutera hur man skapar en Fjärrstyrd strömbrytare med hjälp av en mikrokontroller.

För denna fjärrstyrd strömbrytare behöver vi:

1. Mikrokontroller (som en Arduino)

2. Transistor

3. Diod

4. Motstånd

5. Relä

6. LED

7. PC (Persondator)

Mikrokontroller

En mikrokontroller är en IC som har intelligens för att förstå kommandon som tas emot från PC via en kommunikationsprotokoll. En mikrokontroller har olika kommunikationsprotokoll för att kommunicera med PC, som seriell, Ethernet och CAN (Controller Area Network)-kommunikationsprotokoll.

En mikrokontroller har många periferier som GPIO (allmänna syfte in- och utgångar), ADC (analog till digital konverterare), timer, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) och Ethernet samt många fler periferier för att kommunicera med den yttre världen.
Digital utgång från en mikrokontroller är ett lågströmsignal.

När du ställer in en pin på HIGH, är spänningen som kommer på den pinnen typiskt +3,3V eller +5V och amperet som den kan mata ut eller in är runt 30mA. Detta är bra om du styr en LED vars krav är små.

Om vi vill styr strömbrytare med mikrokontroller pin så krävs en drivrutin som kan mata ut det nödvändiga strömmättnaden till belastningen för att slå på. Du behöver en komponent mellan din mikrokontroller och enheten som skulle styras med liten spänning och ström. Reläer och transistorer används oftast för detta ändamål.

Transistor

Transistor fungerar som en drivrutin i denna applikation som ger den nödvändiga strömmen till reläet för att få det tänd när den är i mättnadsmodus.

Motstånd

Motstånd används för att begränsa strömmen i LED, transistorer.

LED

Ljusavgeande diod används för att indikera om strömbrytaren är på eller av.

Relä

Ett relä är en växel som används för att kontrollera högspänningsbelastningar (som strömbrytare, motorer och solenoider). En vanlig växel kan inte hantera en högspänningsbelastning, därför används relä för att kontrollera högspänningsbelastningar.

Arbetsprincip för fjärrkontroll av strömbrytare med mikrokontroller

När ett kommando ges till mikrokontrollern för att slå på belastningen, sätts mikrokontrollerpin till 3,3V (i det ovanstående kretssystemet) vilket slår på NPN-transistorn. När transistorn är PÅ flyter ström från kollektor till emittor av transistorn vilket aktiverar reläet och reläet ansluter VAC-spänningen till strömbrytaren vilket slår på strömbrytaren.

En LED används för att indikera om strömbrytaren är PÅ eller AV. När en mikrokontrollerpin är hög är LED på (Strömbrytare PÅ) när mikrokontrollerpin är låg är transistorn i AV-läge och ingen ström flyter till reläets spole och strömbrytaren är AV, LED är också AV.

Skyddsdiod

När reläet släcks genereras en återkopplings EMK som kan skada transistorn om magnituden av EMK är mer än VCEO-spänningen av transistorn. För att skydda transistorn samt den digitala utgången från mikrokontroller används en diod som leder när reläet är av. Detta kallas också frihjulsdiod.

Utformning

Den antagna mikrokontroller ger 3,3V när pin är hög och 0V när pin är låg. Välj ett relä av 12 V och 360-ohm spolemotstånd då ström tagen av reläet för att slå på

Detta är den angivna strömmen för reläet.

LED (framåt spänning = 1,2 V) tar runt 20mA ström då motstånd RLED

RLED-värdet kan väljas till 500 Ω.

RB kan väljas till 4K för att ge mer basström till transistorn GUI (Graphical User Interface): En GUI kan utvecklas i högnivåspråk (som C#) som använder UDP (User Datagram Protocol) för att kommunicera med mikrokontroller över PC. Nedan visas GUI som styr den digitala utgången från mikrokontroller över UDP-protokoll.