Hogyan kapcsolható össze a terhelés a vezérlőegységgel mikroáramkörökön?

Egy cikk a rakománynak egy mikrovezérlő vezérlőegységhez relék és tirisztorok segítségével történő csatlakoztatásának különböző módjairól.

Minden modern berendezés, mind ipari, mind háztartási, villamos energiával rendelkezik. Ugyanakkor teljes elektromos áramköre két nagy részre osztható: vezérlőeszközök (vezérlők a CONTROL angolul - vezérlés) és működtetőelemek.

Körülbelül húsz évvel ezelőtt a vezérlőegységeket beépítették a kis és közepes integrációjú mikroáramkörökbe. Ezek a K155, K561, K133, K176 chips lapok és hasonlók. Felhívják őket logikai digitális áramkörök, mivel logikai műveleteket hajtanak végre a jeleken, és maguk a jelek digitálisak (diszkrét).

Csakúgy, mint a rendszeres kapcsolattartók: „bezárt - nyitva”. Csak ebben az esetben hívják ezeket az állapotokat „logikai egységnek” és „logikai nullának”. A logikai egység feszültsége a mikroáramkör kimenetén a tápfeszültség felétől a teljes értékig terjed, és az ilyen mikroáramkörök logikai nulla feszültsége általában 0 ... 0,4 V.

Az ilyen vezérlőegységek működési algoritmusát a mikroáramkörök megfelelő csatlakoztatása miatt hajtottuk végre, és ezek száma meglehetősen nagy volt.

Jelenleg az összes vezérlőegység a következők alapján készül: különféle típusú mikrokontrollerek. Ebben az esetben a működési algoritmust nem az egyes elemek áramköri csatlakoztatása, hanem egy, a mikrovezérlőbe „varrott” program határozza meg.

Ebben a tekintetben több tíz vagy akár több száz mikroáramkör helyett a vezérlőegység tartalmaz egy mikrovezérlőt és számos mikroáramkört a "külvilággal" való kölcsönhatáshoz. De egy ilyen fejlesztés ellenére a mikrovezérlő vezérlőegységének jelei továbbra is ugyanazok, mint a régi mikroáramkörök.

Nyilvánvaló, hogy az ilyen jelek teljesítménye nem elegendő egy erős lámpa, motor és csak relé bekapcsolásához. Ebben a cikkben megvizsgáljuk milyen módon lehet a nagy terheléseket összekapcsolni a mikroáramkörökkel.

A legtöbb egyszerű módszer a terhelés bekapcsolása a relén. Az 1. ábrán a relét a VT1 tranzisztorral bekapcsoljuk. Erre a célra logikai egységet juttatunk az alapjához az R1 ellenálláson keresztül a mikroáramkörből, a tranzisztor kinyílik és bekapcsolja a relét, amely érintkezőivel (nem látható) bekapcsolja a terhelést.

A 2. ábrán látható kaszkád eltérően működik: a relé bekapcsolásához 0 logikának kell megjelennie a mikroáramkör kimenetén, amely bezárja a VT3 tranzisztorot. Ebben az esetben a VT4 tranzisztor kinyílik és bekapcsolja a relét. Az SB3 gombbal kézzel kapcsolhatja be a relét.

Mindkét ábrán látható, hogy a relétekercsekkel párhuzamosan a diódák vannak csatlakoztatva, és a tápfeszültség vonatkozásában az ellenkező irányba (nem vezető). Céljuk az ön indukciós EMF elnyomása (ez a tápfeszültség tíz vagy többszörösét is meghaladhatja), amikor a relé ki van kapcsolva, és az áramköri elemek védelme.

Ha az áramkörben nincs egy, két relé, de sokkal több, akkor csatlakoztassa őket speciális chip ULN2003Aakár hét relé csatlakoztatását teszi lehetővé. Egy ilyen kapcsolási áramkört a 3. ábra mutat, a 4. ábrán pedig egy modern, kisméretű relé megjelenése látható.

Az 5. ábra mutatja terhelési kapcsolási rajz TO125-12.5-6 optocsatoló tirisztorok segítségével (ehelyett az áramkörben semmi megváltoztatása nélkül relét csatlakoztathat). Ebben a diagramban figyelni kell a két tranzisztor kapcsolójára, amely két VT3, VT4 tranzisztoron van. Ezt a komplikációt az okozza, hogy egyes mikrokontrollerek, például az AT89C51, AT89C2051, az alaphelyzetbe állítás során több milliszekundumra bekapcsolnak, és az összes érintkezőn az 1. logikai szintet tartják.Ha a terhelést az 1. ábrán bemutatott séma szerint csatlakoztatják, akkor a terhelés azonnal bekapcsol, amikor a tápellátást bekapcsolják, ami nagyon nemkívánatos lehet.

A terhelés bekapcsolásához (ebben az esetben a V1, V2 optocsatoló tirisztorok LED-jei) a logikai 0 logikai értéket kell bevinni a VT3 tranzisztor alapjába az R12 ellenálláson keresztül, amely nyitja a VT3 és a VT4. Ez utóbbi kigyullad az opto-tirisztor LED-jeit, amelyek megnyitják és bekapcsolják a hálózati terhelést. Az optocsatoló tirisztorok galvanikus leválasztást biztosítanak a vezérlőáramkör hálózatától, ami növeli az áramkör elektromos biztonságát és megbízhatóságát.

Néhány szó a tirisztorokról. A műszaki részletekbe és az áram-feszültség jellemzőkbe való áttekintés nélkül ezt mondhatjuk tirisztor - Ez egy egyszerű dióda, még hasonló jelöléssel is rendelkeznek. De a tirisztor vezérlőelektródával is rendelkezik. Ha pozitív impulzust ad a katódra, akár rövid távon, akkor a tirisztor kinyílik.

Nyitott állapotban a tirisztor addig marad, amíg egy áram előre nem áramlik rajta. Ennek az áramnak legalább olyan értéknek kell lennie, amelyet tartási áramnak hívnak. Ellenkező esetben a tirisztor egyszerűen nem kapcsol be. A tirisztorot csak az áramkör megszakításával vagy fordított polaritású feszültség alkalmazásával kapcsolhatja ki. Ezért a váltakozó feszültség mindkét félhullámának kihagyásához két tirisztor ellen-párhuzamos csatlakoztatását kell használni (lásd 5. ábra).

Annak elkerülése érdekében, hogy ilyen felvételt készítsenek triak vagy polgári triákban. Ezekben egy esetben két tirisztor készül, amelyek egymással szemben vannak - párhuzamosan. A vezérlő elektróda gyakori.

A 6. ábra a tirisztorok kinézetét és kivitelét mutatja, a 7. ábra ugyanazt mutatja a trisztorok esetében.

A 8. ábra mutatja a triac és a mikrovezérlő csatlakoztatásának sémája (mikroáramkör kimenete) speciális, alacsony teljesítményű MOC3041 típusú optotriac segítségével.

Ez a meghajtó belső része tartalmaz az 1. és 2. érintkezőhöz csatlakoztatott LED-et (az ábra a mikroáramkör felülnézetét ábrázolja) és magát az optotriacot, amely egy LED világításával kinyílik (6. és 4. érintkező), és az R1 ellenálláson keresztül a vezérlőelektródot az anódhoz köti. , melynek eredményeként megnyílik egy erős triac.

Az R2 ellenállást úgy tervezték, hogy a triac nem nyílik meg bekapcsoláskor vezérlőjel hiányában, és a C1, R3 lánc úgy van kialakítva, hogy elnyomja az interferenciát a kapcsoláskor. Igaz, hogy az MOC3041 nem hoz létre különösebb interferenciát, mivel CROSS ZERO áramkörrel rendelkezik (feszültségátmenet 0-n keresztül), és a bekapcsolás abban a pillanatban történik, amikor a hálózati feszültség csak 0-on halad át.

Az összes figyelembe vett áramkör galvanikusan el van választva a hálózatról, ami biztosítja a megbízható működést és a elektromos biztonság jelentős kapcsolt energiával.

Ha a teljesítmény elhanyagolható, és a vezérlő galvanikus leválasztására nincs szükség a hálózatból, akkor a tirisztorokat közvetlenül a mikrovezérlőhöz csatlakoztathatjuk. Hasonló sémát mutat a 9. ábra.

Ez egy áramkör Karácsonyi koszorú előállítvaTermészetesen Kínában. Tirisztor vezérlőelektródok: MCR 100-6-ig ellenállások közvetlenül csatlakoztatva a mikrovezérlőhöz (a táblán egy csepp fekete keverék alatt található). A vezérlőjelek teljesítménye olyan kicsi, hogy az áramfelvétel mind a négynél egyszerre, kevesebb, mint 1 millimper. Ebben az esetben a fordított feszültség legfeljebb 800 V, az áram legfeljebb 0,8A. A teljes méret megegyezik a KT209 tranzisztorokéval.

Természetesen egy rövid cikkben lehetetlen leírni az összes rendszert egyszerre, de úgy tűnik, sikerült elmondani munkájuk alapelveit. Itt nincsenek különösebb nehézségek, az összes rendszert a gyakorlatban tesztelik, és általában nem okoznak bánatot javítás vagy saját készítés során.

E-könyv -Kezdő útmutató az AVR mikrovezérlőkhöz

Boris Aladyshkin