Cách kết nối tải với bộ điều khiển trên microcircuits

Một bài viết về nhiều cách khác nhau để kết nối tải với thiết bị điều khiển vi điều khiển bằng rơle và thyristor.

Tất cả các thiết bị hiện đại, cả công nghiệp và trong nước, được cung cấp bởi điện. Đồng thời, toàn bộ mạch điện của nó có thể được chia thành hai phần lớn: thiết bị điều khiển (bộ điều khiển từ từ tiếng Anh KIỂM SOÁT - để điều khiển) và bộ truyền động.

Khoảng hai mươi năm trước, các đơn vị điều khiển đã được thực hiện trên các vi mạch có mức độ tích hợp vừa và nhỏ. Đây là loạt chip K155, K561, K133, K176 và tương tự. Họ được gọi là mạch kỹ thuật số logic, vì chúng thực hiện các hoạt động logic trên tín hiệu và bản thân các tín hiệu là kỹ thuật số (rời rạc).

Cũng giống như các địa chỉ liên lạc thông thường: đã đóng cửa - mở ra. Chỉ trong trường hợp này, các trạng thái này được gọi lần lượt là đơn vị logic logic và đơn giản logic logic. Điện áp của đơn vị logic ở đầu ra của vi mạch nằm trong phạm vi từ một nửa điện áp cung cấp đến giá trị đầy đủ của nó và điện áp của số 0 logic cho các vi mạch đó thường là 0 ... 0,4V.

Thuật toán hoạt động của các đơn vị điều khiển như vậy được thực hiện do sự kết nối tương ứng của các vi mạch, và số lượng của chúng là khá lớn.

Hiện tại, tất cả các đơn vị kiểm soát được phát triển dựa trên vi điều khiển các loại. Trong trường hợp này, thuật toán hoạt động được đặt ra không phải bởi một kết nối mạch của các phần tử riêng lẻ, mà bởi một chương trình được khâu trong bộ vi điều khiển.

Về vấn đề này, thay vì vài chục, thậm chí hàng trăm microcircuits, bộ điều khiển chứa một bộ vi điều khiển và một số microcircuits để tương tác với "thế giới bên ngoài". Nhưng, mặc dù có sự cải tiến như vậy, các tín hiệu của bộ điều khiển vi điều khiển vẫn giống như các tín hiệu của vi mạch cũ.

Rõ ràng là sức mạnh của các tín hiệu như vậy là không đủ để bật một đèn, động cơ mạnh mẽ và chỉ là một rơle. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét bằng cách nào có thể tải mạnh mẽ được kết nối với microcircuits.

Nhất cách đơn giản là bật tải thông qua rơle. Trong Hình 1, rơle được bật bằng cách sử dụng bóng bán dẫn VT1, với mục đích này, một đơn vị logic được cung cấp cho cơ sở của nó thông qua điện trở R1 từ vi mạch, bóng bán dẫn mở và bật rơle, với các tiếp điểm của nó (không hiển thị), sẽ bật tải.

Dòng thác trong hình 2 hoạt động khác nhau: để bật rơle, 0 logic phải xuất hiện ở đầu ra của vi mạch, sẽ đóng bóng bán dẫn VT3. Trong trường hợp này, bóng bán dẫn VT4 sẽ mở và bật rơle. Sử dụng nút SB3, bạn có thể bật rơle bằng tay.

Trong cả hai hình, bạn có thể thấy rằng song song với cuộn dây rơle, điốt được kết nối và liên quan đến điện áp cung cấp theo hướng ngược lại (không dẫn điện). Mục đích của chúng là triệt tiêu EMF tự cảm ứng (có thể gấp mười lần hoặc hơn điện áp cung cấp) khi tắt rơle và bảo vệ các phần tử mạch.

Nếu trong mạch không có một, hai rơle, mà nhiều hơn nữa, thì để kết nối chúng chip chuyên dụng ULN2003Acho phép kết nối tối đa bảy rơle. Một mạch chuyển mạch như vậy được hiển thị trong Hình 3 và trong Hình 4 sự xuất hiện của rơle kích thước nhỏ hiện đại.

Hình 5 cho thấy tải sơ đồ kết nối bằng cách sử dụng thyristor quang điện TO125-12.5-6 (thay vì không thay đổi bất cứ điều gì trong mạch, bạn có thể kết nối một rơle). Trong mạch này, bạn nên chú ý đến công tắc bóng bán dẫn được thực hiện trên hai bóng bán dẫn VT3, VT4. Sự phức tạp này là do thực tế là một số bộ vi điều khiển, ví dụ, AT89C51, AT89C2051, trong khi thiết lập lại, bật trong vài mili giây và giữ mức logic 1 trên tất cả các chân.Nếu tải được kết nối theo sơ đồ như trong Hình 1, thì tải sẽ được kích hoạt ngay lập tức khi bật nguồn, điều này có thể rất không mong muốn.

Để bật tải (trong trường hợp này là đèn LED của thyristor quang điện tử V1, V2), nên cung cấp 0 logic cho đế của bóng bán dẫn VT3 thông qua điện trở R12, sẽ mở VT3 và VT4. Cái sau sẽ sáng lên đèn LED opto-thyristor mở và bật tải mạng. Các thyristor ghép nối cung cấp cách ly điện từ mạng của mạch điều khiển, làm tăng độ an toàn điện và độ tin cậy của mạch.

Một vài lời về thyristors. Không đi sâu vào chi tiết kỹ thuật và đặc điểm điện áp hiện tại, chúng ta có thể nói rằng thyristor - Đây là một diode đơn giản, chúng thậm chí có chỉ định tương tự. Nhưng thyristor cũng có một điện cực điều khiển. Nếu một xung tích cực liên quan đến cực âm được áp dụng cho nó, thậm chí ngắn hạn, thì thyristor sẽ mở.

Ở trạng thái mở, thyristor sẽ duy trì cho đến khi một dòng điện chạy qua nó theo hướng thuận. Dòng điện này phải có ít nhất một số giá trị được gọi là dòng giữ. Nếu không, thyristor đơn giản sẽ không bật. Bạn có thể tắt thyristor chỉ bằng cách ngắt mạch hoặc bằng cách đặt một điện áp có cực ngược. Do đó, để bỏ lỡ cả hai nửa sóng điện áp xoay chiều, kết nối song song của hai thyristor được sử dụng (xem hình 5).

Để không bao gồm như vậy được ban hành triacs hoặc trong triac tư sản. Trong họ đã có trong một trường hợp, hai thyristor được tạo ra, kết nối ngược lại - song song. Các điện cực điều khiển là phổ biến.

Hình 6 cho thấy sự xuất hiện và sơ đồ chân của thyristor và Hình 7 cho thấy điều tương tự đối với triacs.

Hình 8 cho thấy sơ đồ kết nối triac với vi điều khiển (đầu ra vi mạch) sử dụng loại optotriac công suất thấp đặc biệt MOC3041.

Trình điều khiển bên trong này chứa một đèn LED được kết nối với các chân 1 và 2 (hình minh họa cho thấy hình ảnh của vi mạch từ phía trên) và chính optotriac, khi được chiếu sáng bằng đèn LED, sẽ mở ra (chân 6 và 4) và, thông qua điện trở R1, kết nối điện cực điều khiển với cực dương , do đó một triac mạnh mẽ mở ra.

Điện trở R2 được thiết kế sao cho triac không mở khi không có tín hiệu điều khiển tại thời điểm bật nguồn và chuỗi C1, R3 được thiết kế để triệt nhiễu tại thời điểm chuyển đổi. Đúng, MOC3041 không tạo ra bất kỳ nhiễu đặc biệt nào, vì nó có mạch CROSS ZERO (chuyển đổi điện áp qua 0) và bật tắt xảy ra tại thời điểm khi điện áp lưới chỉ truyền qua 0.

Tất cả các mạch được xem xét được cách ly về điện với nguồn điện, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và an toàn điện với sức mạnh chuyển đổi đáng kể.

Nếu công suất không đáng kể và không cần cách ly điện của bộ điều khiển khỏi mạng, thì có thể kết nối trực tiếp các thyristor với vi điều khiển. Một sơ đồ tương tự được hiển thị trong Hình 9.

Đây là một mạch Vòng hoa Giáng sinh được sản xuấtTất nhiên là ở Trung Quốc. Các điện cực điều khiển thyristor MCR 100-6 đến điện trở kết nối trực tiếp với vi điều khiển (nằm trên bảng dưới một giọt hợp chất màu đen). Sức mạnh của các tín hiệu điều khiển nhỏ đến mức mức tiêu thụ hiện tại cho cả bốn cùng một lúc, dưới 1 milliampere. Trong trường hợp này, điện áp ngược lên tới 800V và dòng điện lên đến 0,8A. Kích thước tổng thể tương tự như đối với bóng bán dẫn KT209.

Tất nhiên, trong một bài viết ngắn, không thể mô tả tất cả các kế hoạch cùng một lúc, nhưng, dường như, họ quản lý để nói các nguyên tắc cơ bản của công việc của họ. Không có khó khăn đặc biệt nào ở đây, các đề án đều được thử nghiệm trong thực tế và, theo quy định, không mang lại đau buồn trong quá trình sửa chữa hoặc tự sản xuất.

Sách điện tử -Hướng dẫn cho người mới bắt đầu với Vi điều khiển AVR

Boris Aladyshkin

Comments

[#1]

cảm ơn tác giả! Tôn trọng!

[#2]

Xin chào Tôi có một vấn đề như vậy, tôi quyết định thử chế tạo một thiết bị trong xe đặt nhiệt độ cần thiết và nó sẽ tự hỗ trợ. Tôi đã sử dụng bộ điều khiển ATtiny2313 cho việc này, trên thực tế mọi thứ đã sẵn sàng (chương trình được viết, chỉ thị đã được thực hiện, ...), nhưng tôi đã làm tất cả ở nhà và bằng cách nào đó phát ra hoạt động của động cơ bếp (sẽ bật khi nhiệt độ xuống dưới ngưỡng nhất định) đèn LED đơn giản. Sau đó, anh ta kéo tất cả đến gara để kiểm tra trong điều kiện thực tế, nhưng động cơ không khởi động. Bởi vì Tôi là người mới bắt đầu, tôi không hiểu tại sao! Các bóng bán dẫn mất KT818A. Tôi có một giả định rằng đơn giản là không có đủ dòng điện được cung cấp cho đế của bóng bán dẫn để mở nó. Nếu điều này là như vậy, thì bạn cần thêm một bóng bán dẫn ít mạnh hơn (tôi có BC-807-25) không? Nhưng tôi không biết cách kết nối tất cả một cách chính xác, bởi vì Imax BC-807-25 có bộ thu 1,2 A và Imax KT818A có đế 3 A. Vì vậy, bạn cần thêm một điện trở giới hạn (nó bật ra ở 10 Ohms)?

[#3]

Việc KT818A có dòng Imax của cơ sở 3A (theo thư mục) không có nghĩa là dòng cơ sở sẽ giống như trong dòng thác thực. Tham số này chỉ ra rằng khi tính toán bậc thang, cần phải thực hiện các biện pháp để đảm bảo rằng trong quá trình vận hành, dòng cơ sở không vượt quá các 3A này. Đối với điều này, các biện pháp khác nhau được sử dụng, bao gồm một điện trở giới hạn dòng điện. Nhưng nếu bạn đã thử mà không có điện trở này, và bóng bán dẫn vẫn còn nguyên, nhưng không có bật, điều này có nghĩa là dòng thác không đủ mức tăng và cần phải thêm tiền khuếch đại. Nhưng để giải quyết vấn đề này, bạn cần biết không phải dữ liệu hộ chiếu của bóng bán dẫn được sử dụng, mà là các tham số tải (trong trường hợp động cơ - dòng điện hoạt động, cũng như dòng khởi động). Có lẽ nó có ý nghĩa để đặt một Relushka.