Како спојити оптерећење на управљачку јединицу на микро круговима

Чланак о различитим начинима повезивања оптерећења на управљачку јединицу микроконтролера помоћу релеја и тиристора.

Сва модерна опрема, и индустријска и домаћа, напаја се електричном енергијом. Истовремено се цео његов електрични круг може поделити у два велика дела: управљачки уређаји (контролери од енглеске речи ЦОНТРОЛ - за контролу) и актуатори.

Пре око двадесет година, контролне јединице су примењене на микро круговима малог и средњег степена интеграције. То су биле серије чипова К155, К561, К133, К176 и слично. Позвани су логички дигитални склопови, пошто обављају логичке операције на сигналима, а сами сигнали су дигитални (дискретни).

Баш као и редовни контакти: „затворен - отворен“. Само се у овом случају ова стања називају, "логичка јединица" и "логичка нула". Напон логичке јединице на излазу микро круга је у опсегу од половине напона напајања до његове пуне вредности, а напон логичке нуле за такве микровежнице обично је 0 ... 0,4 В.

Алгоритам рада таквих управљачких јединица изведен је због одговарајућег повезивања микро кругова, а њихов број био је прилично велик.

Тренутно су све контролне јединице развијене на основу микроконтролери разних врста. У овом случају, алгоритам рада се поставља не везом појединачних елемената, већ програмом „зашивеним“ у микроконтролеру.

С тим у вези, уместо неколико десетина, или чак стотина микро-кола, управљачка јединица садржи микроконтролер и неколико микро-кола за интеракцију са „спољним светом“. Но, упркос таквом побољшању, сигнали управљачке јединице микроконтролера и даље су исти дигитални као сигнал старих микроциркира.

Јасно је да снага таквих сигнала није довољна за укључивање моћне лампе, мотора и само релеја. У овом чланку ћемо размотрити на који начин се моћна оптерећења могу повезати са микровезама.

Највише једноставан начин је укључивање терета преко релеја. На слици 1, релеј је укључен помоћу транзистора ВТ1, у ту сврху се путем отпорника Р1 од микроконтролера доводи до његове логичке јединице, транзистор се отвара и укључује релеј, који својим контактима (није приказан) укључује оптерећење.

Каскада приказана на слици 2 дјелује другачије: да би се укључио релеј, на излазу микро круга мора се појавити логика 0 која ће затворити ВТ3 транзистор. У том случају ће се транзистор ВТ4 отворити и укључити релеј. Помоћу дугмета СБ3 релеј можете ручно укључити.

На обје слике можете видјети да су паралелно са намотима релеја повезане диоде и у односу на напон напајања у супротном (непроводном) смјеру. Њихова сврха је сузбијање самоиндуктивног ЕМФ-а (може бити десет или више пута од напајања напоном) када је релеј искључен и заштитити елементе круга.

Ако у кругу не постоје један, два релеја, али много више, онда да их повежете специјализовани чип УЛН2003Аомогућава прикључивање до седам релеја. Такав прекидачки круг приказан је на слици 3, а на слици 4 изглед модерног релеја мале величине.

Слика 5 показује дијаграм прикључивања оптерећења помоћу оптоелектронских тиристора ТО125-12.5-6 (уместо чега без промене у кругу можете да повежете релеј). На овом дијаграму треба обратити пажњу на транзисторски прекидач направљен на два транзистора ВТ3, ВТ4. Ова компликација је узрокована чињеницом да се неки микроконтролери, на пример, АТ89Ц51, АТ89Ц2051, током ресетовања укључују неколико милисекунди и држе логику 1 на свим пиновима.Ако је оптерећење повезано према шеми приказаној на слици 1, тада се оптерећење активира одмах када се укључи напајање, што може бити врло непожељно.

Да бисте укључили оптерећење (у овом случају ЛЕД диоде тиристора оптоелектронике В1, В2), на отпорник Р12 треба да се постави логички 0 преко отпорника Р12, који ће отворити ВТ3 и ВТ4. Потоњи ће упалити опто-тиристорске ЛЕД диоде које се отварају и укључују мрежно оптерећење. Тиристори оптопарника омогућавају галванску изолацију од мреже самог управљачког круга, што повећава електричну сигурност и поузданост круга.

Неколико речи о тиристорима. Не улазимо у техничке детаље и карактеристике напона струје, то можемо рећи тиристор - Ово је једноставна диода, чак имају сличне ознаке. Али тиристор такође има контролну електроду. Ако се на њега примјени позитиван импулс у односу на катоду, чак и краткорочно, тада ће се тиристор отворити.

У отвореном стању тиристор ће остати све док струја не тече кроз њега у правцу кретања. Ова струја мора бити барем нека вриједност која се назива задржавајућа струја. У супротном, тиристор се једноставно неће укључити. Тиристор можете искључити само прекидом круга или применом напона обрнуте поларности. Стога, да би пропустили оба полу-таласа наизменичног напона, користи се контра-паралелно повезивање два тиристора (види Слику 5).

Да се ​​такво укључење не донесе триацс или у буржоаским тријацима. У њима су већ у једном случају направљена два тиристора, која су спојена у супротном смеру - паралелно. Контролна електрода је уобичајена.

На слици 6 приказани су изглед и распоред тиристора, а на слици 7 исти је приказ и за тријаке.

Слика 8 показује шема за повезивање триац-а на микроконтролер (излаз микро-склопа) користећи специјални оптотријак мале снаге МОЦ3041.

Овај драјвер унутра садржи ЛЕД спојен на игле 1 и 2 (на слици је поглед микро круга одозго) и сам оптотријак који се, када се осветли ЛЕД-ом, отвори (игле 6 и 4) и помоћу отпорника Р1 повеже управљачку електроду са анодом , због којег се отвара снажни триац.

Отпор Р2 дизајниран је тако да се триац не отвори ако нема контролног сигнала у тренутку укључивања, а ланац Ц1, Р3 дизајниран је да сузбија сметње у тренутку пребацивања. Тачно, МОЦ3041 не ствара никакве посебне сметње, јер има ЦРОСС ЗЕРО круг (прелаз напона кроз 0), а укључивање се дешава у тренутку када је напон мреже прошао само кроз 0.

Сви разматрани кругови галвански су изолирани од мреже, што осигурава поуздан рад и електрична сигурност са значајном преклопљеном снагом.

Ако је снага незнатна и галванска изолација регулатора од мреже није потребна, тиристере је могуће директно повезати на микроконтролер. Слична схема је приказана на слици 9.

Ово је склоп Божићни вијенац произведенНаравно у Кини. Тиристорске управљачке електроде МЦР 100-6 до отпорници спојени директно на микроконтролер (који се налази на плочи испод капљице црног једињења). Снага управљачких сигнала је толико мала да тренутна потрошња за све четири одједном, мања од 1 милиампер. У овом случају је обрнути напон до 800В, а струја до 0,8А. Укупне димензије су исте као и за транзисторе КТ209.

Наравно, у једном кратком чланку је немогуће описати све схеме одједном, али, чини се, они су успели да објасне основне принципе свог рада. Овде нема посебних потешкоћа, све се шеме тестирају у пракси и по правилу не доносе тугу током поправка или самосталне израде.

Е-књига -Водич за почетнике за АВР микроконтролере

Борис Аладисхкин