Дистанційне управління автоматичним вимикачем за допомогою мікроконтролера
Ми часто зустрічаємося з ситуацією, коли хочемо увімкнути електричне навантаження, натиснувши деякі кнопки в комп'ютерній програмі. Розглянемо приклад, коли ви сидите на електростанції і хочете віддалено увімкнути автоматичний вимикач. Керування автоматичними вимикачами з віддаленого місця можна досягти за допомогою мікроконтролера. Ми обговоримо, як створити Віддалений Керуючий Автоматичний Вимикач за Допомогою Мікроконтролера.
Для цього віддаленого керованого автоматичного вимикача нам знадобиться:
Мікроконтролер (наприклад, Arduino)
Транзистор
Діод
Резистори
Реле
LED
ПК (персональний комп'ютер)
Мікроконтролер
Мікроконтролер — це ІС, яка має розуміння команд, отриманих від ПК за протоколом зв'язку. Мікроконтролер має різні протоколи зв'язку для спілкування з ПК, такі як серійний, Ethernet та CAN (Controller Area Network).
Мікроконтролер має багато периферійних пристроїв, таких як піни GPIO (загального призначення входи-виходи), АЦП (аналого-цифровий перетворювач), таймер, UART (універсальний асинхронний приймач-передавач) та Ethernet та багато інших периферійних пристроїв для спілкування зовнішнім світом.
Цифровий вихід з мікроконтролера — це сигнал з низьким значенням струму.
Коли ви встановлюєте пін HIGH, напруга, що приходить на цей пін, зазвичай становить +3,3 В або +5 В, а струм, який він може надати або випустити, становить близько 30 мА. Це підходить, якщо ви керуєте LED, яке потребує малий струм.
Якщо ми хочемо керувати автоматичним вимикачем за допомогою піну мікроконтролера, то нам потрібен драйвер, який може надати необхідний струм для включення навантаження. Вам потрібен компонент між вашим мікроконтролером і пристроєм, який буде керуватися маленькою напругою і струмом. Найчастіше для цього використовуються реле і транзистори.
Транзистор
Транзистор працює як драйвер у цьому застосуванні, який надає необхідний струм для реле, щоб воно увімкнулося, коли знаходиться в режимі насичення.
Резистор
Резистори використовуються для обмеження струму в LED, транзисторах.
LED
Світлодіод використовується для індикації, чи ввімкнений або вимкнений автоматичний вимикач.
Реле
Реле — це вимикач, який використовується для керування електричним навантаженням високої потужності (наприклад, автоматичний вимикач, двигун, соленоїд). Звичайний вимикач не може керувати навантаженням високої потужності, тому використовується реле для керування електричним навантаженням високої потужності.
Принцип Роботи Віддаленого Керування Автоматичним Вимикачем за Допомогою Мікроконтролера
Коли дається команда мікроконтролеру, щоб увімкнути навантаження, пін мікроконтролера встановлюється на 3,3 В (у вище наведеній схемі), що увімкнує NPN транзистор. Коли транзистор увімкнений, струм проходить від колектора до емітера транзистора, що активує реле, і реле з'єднує напругу AC з автоматичним вимикачем, що увімкнує автоматичний вимикач.
LED використовується для індикації, чи ввімкнений або вимкнений автоматичний вимикач. Коли пін мікроконтролера високий, LED увімкнений (автоматичний вимикач увімкнений), коли пін мікроконтролера низький, транзистор у вимкненому стані, і немає струму, що йде до катушок реле, і автоматичний вимикач вимкнений, LED також вимкнений.
Захисний Діод
Коли реле вимикається, генерується зворотне е.д.с., яке може пошкодити транзистор, якщо величина зворотного е.д.с. більша за VCEO напругу транзистора. Для захисту транзистора та цифрового виходу мікроконтролера використовується діод, який проводить, коли реле вимкнене. Це також відомо як фрівелінг діод.
Проектування
Припустимий мікроконтролер дає 3,3 В, коли пін високий, і 0 В, коли пін низький. Оберіть реле 12 В і 360-омову катушку, тоді струм, який береться реле, щоб увімкнутися
Це номінальний струм реле.
LED (прямий напівпровідниковий напівпровідник = 1,2 В) забирає близько 20 мА струму, тоді резистор RLED
Значення RLED можна обрати 500 Ом.
RB можна обрати як 4 КОм, щоб надати більший базовий струм транзистору GUI (графічний інтерфейс користувача): GUI можна розробити на високому рівні мови (наприклад, C#), яка використовує UDP (User Datagram Protocol) для зв'язку з мікроконтролером через ПК. Нижче наведено GUI, який керує цифровим виходом мікроконтролера за UDP-протоколом.
