Sådan forbindes belastningen til kontrolenheden på mikrokredsløb

En artikel om forskellige måder at forbinde en belastning til en mikrokontrollerstyringsenhed ved hjælp af relæer og tyristorer.

Alt moderne udstyr, både industrielt og indenlandsk, drives af elektricitet. Samtidig kan hele det elektriske kredsløb opdeles i to store dele: styreenheder (styreenheder fra det engelske ord CONTROL - til kontrol) og aktuatorer.

For omkring tyve år siden blev kontrolenheder implementeret på mikrokredsløb med lille og mellemstor integrationsgrad. Dette var serien med chips K155, K561, K133, K176 og lignende. De kaldes logiske digitale kredsløb, da de udfører logiske operationer på signaler, og selve signalerne er digitale (diskrete).

Ligesom almindelige kontakter: “lukket - åben”. Kun i dette tilfælde kaldes disse tilstande henholdsvis "logisk enhed" og "logisk nul". Spændingen på den logiske enhed ved udgangen fra mikrokredsløbet er i området fra halvdelen af ​​forsyningsspændingen til dens fulde værdi, og spændingen på den logiske nul for sådanne mikrokredsløb er normalt 0 ... 0,4V.

Driftsalgoritmen for sådanne styreenheder blev udført på grund af den tilsvarende forbindelse af mikrokredsløb, og deres antal var ret stort.

I øjeblikket er alle kontrolenheder udviklet baseret på mikrokontrollere af forskellige typer. I dette tilfælde er driftsalgoritmen ikke fastlagt ved en kredsløbstilslutning af individuelle elementer, men af ​​et program "syet" i mikrokontrolleren.

I denne henseende indeholder kontrolenheden i stedet for flere titalls eller endda hundreder af mikrokredsløb en mikrokontroller og et antal mikrokredsløb til interaktion med "omverdenen". Men på trods af en sådan forbedring er signalerne fra mikrokontrollerstyringsenheden stadig de samme som for gamle mikrokredsløb.

Det er tydeligt, at kraften i sådanne signaler ikke er nok til at tænde for en kraftig lampe, motor og bare et relæ. I denne artikel overvejer vi på hvilke måder kan kraftige belastninger forbindes til mikrokredsløb.

Det mest enkle måder er at tænde belastningen gennem relæet. I figur 1 tændes relæet ved hjælp af transistoren VT1, til dette formål tilføres en logisk enhed til dens base gennem modstanden R1 fra mikrokredsløbet, transistoren åbner og tænder relæet, der med sine kontakter (ikke vist) tænder belastningen.

Kaskaden vist i figur 2 fungerer forskelligt: ​​For at tænde for relæet skal der vises en logik 0 ved udgangen fra mikrokredsløbet, som lukker VT3-transistoren. I dette tilfælde åbner transistoren VT4 og tænder relæet. Ved hjælp af SB3-knappen kan du tænde relæet manuelt.

I begge figurer kan du se, at parallelt med relæviklingerne er dioder forbundet, og med hensyn til forsyningsspændingen i den modsatte (ikke-ledende) retning. Deres formål er at undertrykke selvinducerende EMF (det kan være ti eller flere gange forsyningsspændingen), når relæet er slukket og beskytte kredsløbselementerne.

Hvis der ikke er et, to relæer i kredsløbet, men meget mere, så tilsluttes dem specialiseret chip ULN2003Agiver mulighed for tilslutning af op til syv relæer. Et sådant skiftekredsløb er vist i figur 3, og i figur 4 udseendet af et moderne lille størrelse relæ.

Figur 5 viser belastningsforbindelsesdiagram ved hjælp af TO125-12.5-6 optokoblere tyristorer (i stedet for uden at ændre noget i kredsløbet, kan du tilslutte et relæ). I dette kredsløb skal du være opmærksom på transistorkontakten, der er foretaget på to transistorer VT3, VT4. Denne komplikation er forårsaget af det faktum, at nogle mikrokontrollere, for eksempel AT89C51, AT89C2051, under nulstilling tændes i flere millisekunder og holder logisk niveau 1 på alle stifter.Hvis belastningen er tilsluttet i henhold til kredsløbet vist i figur 1, udløses belastningen straks, når strømmen tændes, hvilket kan være meget uønsket.

For at tænde for belastningen (i dette tilfælde lysdioderne til optokoppler-tyristorer V1, V2), skal der leveres en logisk 0 til basen af ​​transistoren VT3 gennem modstanden R12, der åbner VT3 og VT4. Sidstnævnte vil tænde opto-tyristor-LED'er, der åbnes og tænder for netværksbelastningen. Optokoblere tyristorer giver galvanisk isolering fra selve styringskredsløbets netværk, hvilket øger kredsløbets elektriske sikkerhed og pålidelighed.

Et par ord om tyristorer. Uden at gå ind på tekniske detaljer og strømspændingsegenskaber, kan vi sige det thyristor - Dette er en simpel diode, de har endda lignende betegnelser. Men tyristoren har også en kontrolelektrode. Hvis en positiv impuls med hensyn til katoden påføres den, også på kort sigt, åbner tyristoren.

I åben tilstand forbliver tyristoren, indtil en strøm flyder gennem den i retning fremad. Denne strøm skal mindst være en vis værdi, der kaldes holdestrømmen. Ellers tyristoren helt enkelt ikke tændes. Du kan kun slukke for tyristoren ved at bryde kredsløbet eller ved at anvende en spænding med omvendt polaritet. Derfor bruges modparallel forbindelse af to thyristorer til at gå glip af begge halvbølger af vekslende spænding (se fig. 5).

For ikke at foretage en sådan inkludering udstedes triacs eller i borgerlige triaks. I dem er der allerede i ét tilfælde to thyristorer lavet, forbundet modsat - parallelt. Kontrolelektroden er almindelig.

Figur 6 viser udseendet og udspændingen af ​​tyristorerne, og figur 7 viser det samme for triacs.

Figur 8 viser skema til tilslutning af en triac til en mikrocontroller (mikrocircuit output) ved hjælp af en speciel laveffekt optotriak type MOC3041.

Denne driver inde indeholder en LED, der er forbundet til ben 1 og 2 (figuren viser en oversigt over mikrokredsløbet ovenfra) og selve optotriakken, der, når den er oplyst af en LED, åbner (stifter 6 og 4) og via modstand R1 forbinder kontrolelektroden til anoden , som en kraftig triac åbner for.

Modstanden R2 er konstrueret således, at triac'en ikke åbner i fravær af et styresignal på tidspunktet for opstart, og kredsløbet Cl, R3 er designet til at undertrykke interferens på skiftetidspunktet. Det er sandt, at MOC3041 ikke skaber nogen særlig interferens, da den har et CROSS ZERO-kredsløb (spændingsovergang gennem 0), og tændingen sker i det øjeblik, hvor netspændingen kun passerede gennem 0.

Alle de betragtede kredsløb er galvanisk isoleret fra lysnettet, hvilket sikrer pålidelig drift og elektrisk sikkerhed med betydelig switched power.

Hvis strømmen er ubetydelig, og den galvaniske isolering af controlleren fra netværket ikke er påkrævet, er det muligt at tilslutte tyristorer direkte til mikrokontrolleren. Et lignende skema er vist i figur 9.

Dette er et kredsløb Julekrans produceretSelvfølgelig i Kina. Thyristor kontrolelektroder MCR 100-6 igennem modstande tilsluttet direkte til mikrokontrolleren (placeret på tavlen under en dråbe sort sammensætning). Styresignalernes styrke er så lille, at strømforbruget for alle fire på én gang er mindre end 1 milliampere. I dette tilfælde er reversspændingen op til 800V, og strømmen er op til 0,8A. Generelle dimensioner er de samme som for KT209-transistorer.

I en kort artikel er det naturligvis umuligt at beskrive alle ordningerne på én gang, men det ser ud til, at det lykkedes dem at fortælle de grundlæggende principper for deres arbejde. Der er ingen særlige vanskeligheder her, alle ordninger testes i praksis og bringer som regel ikke sorg under reparationer eller selvfremstillede.

E-bog -Begyndervejledning til AVR-mikrokontrollere

Boris Aladyshkin

Comments

[#1]

tak til forfatteren! Respekt!

[#2]

Velkommen! Jeg har sådan et problem, jeg besluttede at prøve at lave en enhed i bilen, der indstiller den krævede temperatur, og den ville støtte den selv. Jeg brugte ATtiny2313-controlleren, faktisk er alt klar (programmet er skrevet, indikationen er færdig, ...), men jeg gjorde det hele hjemme og på en eller anden måde udsendte betjeningen af ​​komfurmotoren (som skulle tænde, når temperaturen falder til under en forudbestemt tærskel) tog jeg enkel LED. Derefter trækkede han det hele til garagen for at kontrollere de reelle forhold, men motoren starter ikke. fordi Jeg er nybegynder, jeg forstår ikke helt hvorfor! Transistoren tog KT818A. Jeg har en antagelse om, at der simpelthen ikke er nok strøm, der leveres til basen af ​​transistoren til at åbne den. Hvis dette er tilfældet, skal du tilføje en mindre kraftig transistor (har jeg en BC-807-25)? Men jeg ved ikke, hvordan man forbinder det hele korrekt, fordi BC-807-25 Imax har en samler på 1,2 A, og KT818A Imax har en base på 3 A. Så du skal tilføje en begrænsende modstand (det viser sig at være 10 ohm)?

[#3]

Det faktum, at KT818A har en Imax-strøm på base 3A (ifølge kataloget) betyder ikke, at basestrømmen vil være lige som i en rigtig kaskade. Denne parameter indikerer, at når man beregner kaskaden, er det nødvendigt at træffe foranstaltninger for at sikre, at basisstrømmen ikke overskrider disse 3A under drift. Til dette bruges forskellige mål, herunder en strømbegrænsende modstand. Men hvis du prøvede uden denne modstand, og transistoren forblev intakt, men der var ingen tænding, betyder det, at kaskaden har utilstrækkelig forstærkning, og det er nødvendigt at tilføje en forforstærker. Men for at løse dette problem skal du ikke kende pasdataene for den anvendte transistor, men belastningsparametrene (i tilfælde af motor - driftsstrømmen såvel som startstrømmen). Måske er det fornuftigt at lægge en relushka.