Kaip prijungti apkrovą prie valdymo grandinės ant mikroschemų

Straipsnis apie įvairius apkrovos prijungimo prie mikrovaldiklio valdymo bloko būdus, naudojant reles ir tiristorius.

Visa šiuolaikinė įranga, tiek pramoninė, tiek buitinė, maitinama elektra. Tuo pačiu visą jos elektros grandinę galima padalyti į dvi dideles dalis: valdymo įtaisus (valdiklius iš angliško žodžio CONTROL - valdyti) ir pavaras.

Maždaug prieš dvidešimt metų valdymo blokai buvo įdiegti mažos ir vidutinės integracijos mikroschemose. Tai buvo lustų serijos K155, K561, K133, K176 ir panašiai. Jie vadinami loginės skaitmeninės grandinės, nes jie atlieka logines signalų operacijas, o patys signalai yra skaitmeniniai (diskretiniai).

Kaip ir nuolatiniai kontaktai: „uždaras - atviras“. Tik tokiu atveju šios būsenos vadinamos atitinkamai „loginiu vienetu“ ir „loginiu nuliu“. Loginio mazgo įtampa mikro grandinės išvestyje svyruoja nuo pusės maitinimo įtampos iki visos jos vertės, o loginio nulio įtampa tokioms mikroschemoms paprastai yra 0 ... 0,4 V.

Tokių valdymo blokų veikimo algoritmas buvo atliktas dėl atitinkamo mikroschemų sujungimo, jų skaičius buvo gana didelis.

Šiuo metu visi valdymo blokai yra kuriami remiantis įvairių tipų mikrovaldikliai. Tokiu atveju veikimo algoritmą nustato ne atskirų elementų jungimas grandine, o programa, „pritvirtinta“ mikrovaldiklyje.

Šiuo atžvilgiu vietoj kelių dešimčių ar net šimtų mikroschemų valdymo bloke yra mikrovaldiklis ir daugybė mikroschemų sąveikai su „išoriniu pasauliu“. Nepaisant tokio patobulinimo, mikrovaldiklio valdymo bloko signalai vis tiek yra tokie patys skaitmeniniai kaip ir senų mikroschemų.

Aišku, kad norint įjungti galingą lempą, variklį ir tiesiog relę, tokių signalų galios nepakanka. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime kokiais būdais galingas apkrovas galima prijungti prie mikroschemų.

Labiausiai paprasti būdai yra įjungti krovinį per relę. 1 paveiksle relė įjungiama naudojant tranzistorių VT1, tuo tikslu per rezistorių R1 iš mikroschemos į savo pagrindą tiekiamas loginis mazgas, tranzistorius atidaromas ir įjungiamas relė, kuri su savo kontaktais (nerodyta) įjungia apkrovą.

2 paveiksle pavaizduota kaskada veikia skirtingai: norint įjungti relę, mikrotraumos išvestyje turi pasirodyti loginis 0, kuris uždarys VT3 tranzistorių. Tokiu atveju tranzistorius VT4 atidarys ir įjungs relę. Naudodamiesi mygtuku SB3, relę galite įjungti rankiniu būdu.

Abiejuose paveiksluose galite pamatyti, kad lygiagrečiai su relinėmis apvijomis diodai yra sujungti, o maitinimo įtampos atžvilgiu - priešinga (nelaidžia) kryptimi. Jų tikslas yra slopinti savaiminės indukcijos EMF (ji gali būti dešimt ir daugiau kartų didesnė už maitinimo įtampą), kai relė yra išjungta, ir apsaugoti grandinės elementus.

Jei grandinėje nėra vienos, dviejų relių, bet daug daugiau, tada jas reikia prijungti specializuota mikroschema ULN2003Aleidžia jungti iki septynių relių. Tokia perjungimo schema parodyta 3 paveiksle, o 4 paveiksle - modernios mažo dydžio relės išvaizda.

5 paveiksle parodyta apkrovos prijungimo schema naudojant TO125-12.5-6 optinio jungiklio tiristorius (užuot pakeitę nieko grandinėje, galite prijungti relę). Šioje grandinėje turėtumėte atkreipti dėmesį į tranzistoriaus jungiklį, pagamintą ant dviejų tranzistorių VT3, VT4. Šią komplikaciją lemia tai, kad kai kurie mikrovaldikliai, pvz., AT89C51, AT89C2051, perkrovimo metu įsijungia kelioms milisekundėms ir palaiko 1 logikos lygį visuose kaiščiuose.Jei krovinys prijungtas pagal schemą, parodytą 1 paveiksle, apkrova bus įjungiama iškart, kai įjungiama energija, o tai gali būti labai nepageidautina.

Norint įjungti apkrovą (šiuo atveju optinio jungiklio tiristorių V1, V2 šviesos diodai), į tranzistoriaus VT3 pagrindą per rezistorių R12, kuris atidarys VT3 ir VT4, reiktų tiekti loginę 0. Pastarasis užsidegs opto-tiristoriaus šviesos diodus, kurie atidaro ir įjungia tinklo apkrovą. Optinio jungiklio tiristoriai užtikrina galvaninę izoliaciją nuo paties valdymo grandinės tinklo, o tai padidina grandinės elektrinę saugą ir patikimumą.

Keletas žodžių apie tiristorius. Nesigilindami į technines detales ir srovės-įtampos charakteristikas, galime tai pasakyti tiristorius - Tai paprastas diodas, jie netgi turi panašų žymėjimą. Bet tiristorius taip pat turi valdymo elektrodą. Jei jam bus taikomas teigiamas katodo impulsas, net trumpalaikis, tiristorius atsidarys.

Atviroje būsenoje tiristorius liks tol, kol per jį teka srovė į priekį. Ši srovė turi būti bent jau kažkokia reikšmė, vadinama laikančiąja srove. Priešingu atveju tiristorius paprasčiausiai neįsijungs. Tiristorių galite išjungti tik nutraukę grandinę arba naudodami atvirkštinio poliškumo įtampą. Todėl, norint praleisti abi kintamosios įtampos bangas, naudojamas dviejų lygiagrečių dviejų tiristorių sujungimas (žr. 5 pav.).

Norint nepadaryti tokio įtraukimo, išduodami dokumentai triakai arba buržuaziniuose triakuose. Juose jau vienu atveju yra pagaminti du tiristoriai, sujungti priešais - lygiagrečiai. Valdymo elektrodas yra įprastas.

6 paveiksle parodyta tiristorių išvaizda ir išdėstymas, o 7 paveiksle - triakai.

8 paveiksle parodyta TRIAC prijungimo prie mikrovaldiklio schema (mikro grandinės išėjimas) naudojant specialų mažos galios opotriac tipo MOC3041.

Šio vairuotojo viduje yra šviesos diodas, prijungtas prie 1 ir 2 kaiščių (paveikslėlyje pavaizduotas mikro grandinės vaizdas iš viršaus), ir pats optotriac, kuris, apšviestas šviesos diodu, atsidaro (6 ir 4 kaiščiai) ir per rezistorių R1 jungia valdymo elektrodą prie anodo. , dėl kurio atsiveria galingas triakas.

Rezistorius R2 yra suprojektuotas taip, kad triakas neatsidarytų, kai įjungimo metu nėra valdymo signalo, o grandinė C1, R3 yra sukurta slopinti trukdžius perjungimo metu. Tiesa, MOC3041 nesukuria jokių ypatingų trukdžių, nes turi CROSS ZERO grandinę (įtampos perėjimas per 0), o įjungimas įvyksta tuo metu, kai tinklo įtampa praeina tik per 0.

Visos nagrinėjamos grandinės yra galvaniškai izoliuotos nuo tinklo, o tai užtikrina patikimą veikimą ir elektros sauga turinčios didelę įjungtą galią.

Jei galia yra nereikšminga ir nereikalinga galvaninė valdiklio izoliacija nuo tinklo, tada tiristorius galima prijungti tiesiai prie mikrovaldiklio. Panaši schema parodyta 9 paveiksle.

Tai yra grandinė Pagaminta kalėdinė girliandaŽinoma, Kinijoje. Tiristoriaus valdymo elektrodai MCR 100-6 per rezistoriai prijungtas tiesiai prie mikrovaldiklio (esančio lentoje po lašeliu juodo junginio). Valdymo signalų galia yra tokia maža, kad srovė, sunaudojama visiems keturiems iš karto, yra mažesnė nei 1 miliamperas. Tokiu atveju atvirkštinė įtampa yra iki 800V, o srovė - iki 0,8A. Bendri matmenys yra tokie patys kaip KT209 tranzistoriams.

Žinoma, viename trumpame straipsnyje neįmanoma aprašyti visų schemų vienu metu, bet, atrodo, jie sugebėjo papasakoti pagrindinius savo darbo principus. Čia nėra jokių ypatingų sunkumų, visos schemos yra patikrintos praktikoje ir, kaip taisyklė, nekelia sielvarto remontuojant ar pačių pagamintas.

El. Knyga -Pradedančiųjų vadovas AVR mikrovaldikliams

Borisas Aladyškinas