Pamamalubog ng Circuit Breaker sa Palibot Gamit ang Microcontroller
Madalas tayong nakakarating sa isang sitwasyon kung saan nais nating pagsilbihin ang isang electrical load sa pamamagitan ng pagpindot ng mga button sa isang computer program. Isaalang-alang natin ang isang halimbawa kung saan ikaw ay nakaupo sa isang power plant at nais mong i-switch on ang isang circuit breaker nang malayo. Ang pagkontrol ng mga circuit breaker mula sa layo ay maaaring makamit gamit ang microcontroller. Ipaglaban natin kung paano gawin ang isang Remote Control Circuit Breaker Gamit ang Microcontroller.
Para sa remote-controlled na circuit breaker na ito, kailangan natin:
Microcontroller (tulad ng isang Arduino)
Transistor
Diode
Resistors
Relay
LED
PC (Personal Computer)
Microcontroller
Ang isang microcontroller ay isang IC na may kakayahang maintindihan ang mga utos na natanggap mula sa PC sa pamamagitan ng isang communication protocol. Ang microcontroller ay may iba't ibang communication protocols upang makipag-ugnayan sa PC tulad ng Serial, Ethernet, at CAN (Controller Area Network) communication protocols.
Ang microcontroller ay may maraming peripherals tulad ng GPIO (general purpose Input Output) pins, ADC (Analog to Digital Converter), timer, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) at Ethernet at marami pang iba para makipag-ugnayan sa panlabas na mundo.
Ang digital output mula sa microcontroller ay isang low amperage signal.
Kapag inilagay mo ang isang pin bilang HIGH, ang voltage na dumarating sa pin na iyon ay tipikal na +3.3V o +5V at ang ampere na ito ay maaaring source o sink ay paligid ng 30mA. Ito ay sapat kung ikaw ay kontrolado ang isang LED na may kaunting requirement.
Kung nais nating makontrol ang circuit breaker sa pamamagitan ng pin ng microcontroller, kailangan natin ng driver na maaaring source ng kinakailangang amount ng current sa load upang i-switch on. Kailangan mo ng komponente sa pagitan ng iyong microcontroller at ang device na maaring kontrolin sa maliit na voltage at current. Relays at transistors ang karaniwang ginagamit para sa layuning ito.
Transistor
Transistor ay gumagana bilang isang driver sa aplikasyong ito na nagbibigay ng kinakailangang current sa relay upang ito ay makabukas kapag ito ay nasa saturation mode.
Resistor
Resistors ay ginagamit upang limitahan ang current sa LED, transistors.
LED
Light emitting diode ay ginagamit upang ipahiwatig kung ang circuit breaker ay bukas o sarado.
Relay
Ang relay ay isang switch na ginagamit upang kontrolin ang mataas na lakas na electrical load (tulad ng Circuit Breaker, Motor, at Solenoid). Ang normal na switch ay hindi maaaring hawakan ang mataas na lakas na load kaya ang relay ang ginagamit upang kontrolin ang mataas na lakas na electrical load.
Pangunahing Paggamit ng Remote Controlling ng Circuit Breaker sa Pamamagitan ng Microcontroller
Kapag binigyan ng utos ang microcontroller upang buksan ang load, ang pin ng microcontroller ay itinatakda sa 3.3V (sa circuit na ito) na nagbabukas ng NPN transistor. Kapag ang transistor ay ON, ang current ay lumiliko mula collector hanggang emitter ng transistor na nag-aactuate ng relay at ang relay ay konekta ang AC voltage sa circuit breaker na nagbabukas ng circuit breaker.
Ang LED ay ginagamit upang ipahiwatig kung ang circuit breaker ay ON o OFF. Kapag ang pin ng microcontroller ay mataas, ang LED ay naka-on (Circuit Breaker ON) kapag ang pin ng microcontroller ay mababa, ang transistor ay nasa OFF condition at walang current ang lumiliko sa coil ng relay at ang circuit breaker ay OFF, ang LED ay naka-OFF din.
Protection Diode
Kapag ang relay ay naka-off, isang back e.m.f. ang nabubuo na maaaring masira ang transistor kung ang magnitude ng back e.m.f. ay mas mataas kaysa sa VCEO voltage ng transistor. Upang protektahan ang transistor at ang digital output ng microcontroller, ginagamit ang isang diode na nag-conduct kapag ang relay ay off. Ito rin ang kilala bilang freewheeling diode.
Designing
Ang inaasumang microcontroller ay nagbibigay ng 3.3V kapag ang pin ay mataas at 0V kapag ang pin ay mababa. Piliin ang isang relay na 12 V at 360-ohm coil resistance, ang current na kinakailangan ng relay upang mabukas
Ito ang rated current ng relay.
LED (forward voltage = 1.2 V) ay kumukuha ng paligid ng 20mA current kaya ang resistance RLED
RLED value ay maaaring piliin na 500 Ω.
RB maaaring piliin bilang 4K upang magbigay ng mas maraming base current sa transistor GUI (Graphical User Interface): Maaaring ma-develop ang isang GUI sa high level language (tulad ng C#) na gumagamit ng UDP (User Datagram Protocol) upang makipag-ugnayan sa microcontroller sa pamamagitan ng PC. Sa ibaba ang GUI na kontrolin ang digital output ng microcontroller sa pamamagitan ng UDP protocol.
