สิ่งที่คุณต้องมีในการเป็นนักพัฒนาโปรแกรมระดับมืออาชีพสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และเข้าถึงระดับทักษะดังกล่าวจะช่วยให้คุณสามารถค้นหาและหางานทำได้อย่างง่ายดายด้วยเงินเดือนสูง (เงินเดือนเฉลี่ยของโปรแกรมเมอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ในรัสเซียเมื่อต้นปี 2560) คือ 80,000 รูเบิล) ...

เรายังคงเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับการเชื่อมต่อโหลดอันทรงพลังกับไมโครคอนโทรลเลอร์ เรารู้วิธีเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์และ ตอนนี้ถึงคราวที่ต้องจัดการกับรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อมองแวบแรก การเชื่อมต่อรีเลย์จะง่ายที่สุด อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความเรียบง่ายที่หลอกลวง เพราะอย่างแรกเลย รีเลย์ส่วนใหญ่กินกระแสมากกว่าที่ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถจ่ายได้ที่เอาต์พุต และประการที่สอง รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นโหลดอุปนัย ซึ่งมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง (เพิ่มเติมในภายหลัง) นั่นคือเหตุผลที่ผู้เริ่มต้นมักจะปิดการใช้งานเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์โดยพยายามเชื่อมต่อรีเลย์กับพวกมัน

วิธีเชื่อมต่อรีเลย์กับไมโครคอนโทรลเลอร์และหลีกเลี่ยงปัญหาในเวลาเดียวกัน - ในภายหลัง ในระหว่างนี้ สำหรับมือใหม่ ผมจะเล่าให้ฟังสั้นๆ นะครับ

รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์พิเศษที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักอย่างน้อยสี่องค์ประกอบ (ดูรูป):

1. ม้วน
2. แกน
3. สมอ
4. ติดต่อกลุ่ม

ขดลวด (ขึ้นอยู่กับชนิดของรีเลย์) สามารถออกแบบได้ทั้งสำหรับแรงดันไฟสลับหรือแรงดันไฟตรง

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวด จะมีการสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ ซึ่งดึงดูดแกนกลาง จากนั้นเกราะจะถูกดึงดูดไปที่แกนกลางและเปลี่ยนกลุ่มผู้ติดต่อ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ที่ติดต่อจะเปิด ปิด หรือสลับ กลุ่มที่ติดต่อสามารถมีได้ทั้งที่ติดต่อแบบปิดและแบบเปิดตามปกติ และอาจมีผู้ติดต่อสองคนหรือสามคนขึ้นไป

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกถอดออกจากคอยล์ หน้าสัมผัสจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม

หน้าสัมผัสปิดตามปกติ (ปกติปิด) คือหน้าสัมผัสที่ปิดเมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าบนขดลวด ปกติเปิด (ปกติเปิด) ตามลำดับ เปิดเมื่อไม่มีแรงดันบนคอยล์ และปิดเมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับคอยล์ รูปแสดงผู้ติดต่อที่เปิดตามปกติ

บนไดอะแกรมและคำอธิบายของรีเลย์ มักใช้ตัวย่อ: NO - ปกติเปิด (ปกติเปิด), NC - ปกติปิด (ปกติปิด)

ลักษณะสำคัญของรีเลย์

เพื่อที่จะใช้รีเลย์ในอุปกรณ์ของคุณ (ไม่จำเป็นสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์) คุณจำเป็นต้องรู้ว่ามันเหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของคุณหรือไม่ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องรู้คุณสมบัติของรีเลย์ ลักษณะสำคัญ:

1. ประเภทของแรงดันคอยล์ (AC หรือ DC) หากต้องการเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์หรือผ่านทรานซิสเตอร์ สามารถใช้รีเลย์ DC ได้เท่านั้น (แน่นอนว่าหน้าสัมผัสรีเลย์สามารถควบคุมได้ทั้ง AC และ DC)
2. แรงดันคอยล์ (นั่นคือต้องใช้แรงดันเท่าไหร่กับคอยล์เพื่อให้กระดองถูกแม่เหล็กเข้ากับแกนกลางได้อย่างน่าเชื่อถือ)
3. การใช้กระแสคอยล์
4. พิกัดกระแสของหน้าสัมผัส (นั่นคือกระแสผ่านหน้าสัมผัสรีเลย์ที่พวกเขาจะทำงานโดยไม่มีความเสียหายเป็นเวลานาน)
5. เวลาทำงานของรีเลย์ นั่นคือใช้เวลานานเท่าใดในการทำให้สมอเรือเป็นแม่เหล็ก
6. เวลาปล่อยรีเลย์ นั่นคือระยะเวลาที่ใช้ในการล้างอำนาจแม่เหล็ก (ปล่อย) เกราะ

พารามิเตอร์สองตัวสุดท้ายมักจะไม่นำมาพิจารณา อย่างไรก็ตามในกรณีที่ต้องใช้ความเร็วที่แน่นอน (เช่นการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันบางอย่าง) จะต้องคำนึงถึงค่าเหล่านี้ด้วย

ในที่สุด เราก็ได้เชื่อมต่อโหลดกับไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านรีเลย์ ฉันแนะนำให้คุณจำ หากคุณจำได้ คุณสามารถเชื่อมต่อโหลดกับเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ได้สองวิธี: ด้วยค่าบวกทั่วไปและค่าลบทั่วไป

หากเราต้องการเชื่อมต่อรีเลย์กับไมโครคอนโทรลเลอร์โดยตรง วิธีการที่มีค่าลบร่วมมักจะถูกกำจัดออกไป เพราะด้วยวิธีนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะสามารถควบคุมโหลดที่อ่อนแอมากได้ และรีเลย์เกือบทั้งหมดใช้ mA หลายสิบหรือหลายร้อย mA

และวิธีการที่มีเครื่องหมายลบร่วมกันในกรณีส่วนใหญ่จะไม่อนุญาตให้คุณเชื่อมต่อรีเลย์โดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยเหตุผลเดียวกัน (ด้วยวิธีนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะให้ 15-20 mA ที่เอาต์พุตซึ่งจะไม่เพียงพอ สำหรับรีเลย์ส่วนใหญ่)

รีเลย์กกมักใช้กระแสไฟต่ำ อย่างไรก็ตาม พวกมันสามารถสลับกระแสเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

แต่มีเคล็ดลับอย่างหนึ่งที่นี่ ความจริงก็คือยิ่งแรงดันไฟฟ้าของคอยล์รีเลย์สูงขึ้นเท่าใดการบริโภคกระแสไฟก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ดังนั้น หากอุปกรณ์ของคุณมีแหล่งพลังงาน เช่น 24 V หรือสูงกว่า คุณสามารถเลือกรีเลย์ที่ใช้กระแสไฟที่ยอมรับได้

ตัวอย่างเช่น รีเลย์ Finderซีรีส์ที่ 32 ใช้ไฟเพียง 8.3 mA ที่แรงดันคอยล์ 24V

ในกรณีนี้ (เมื่อคุณมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟสองแหล่ง) คุณสามารถเชื่อมต่อรีเลย์ได้ดังนี้:

วิธีเชื่อมต่อรีเลย์กับทรานซิสเตอร์

อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ ไม่สามารถใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติมในอุปกรณ์ได้ ดังนั้นโดยปกติรีเลย์จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ วิธีการทำเช่นนี้ฉันได้บอกไปแล้ว ดังนั้นฉันจะไม่พูดซ้ำ

มาตรการรักษาความปลอดภัย

โดยทั่วไปแล้วรีเลย์จะใช้เมื่อจำเป็นต้องควบคุมโหลดขนาดใหญ่และ/หรือไฟฟ้าแรงสูง

ดังนั้นที่นี่จึงจำเป็นต้องจำมาตรการรักษาความปลอดภัย ขอแนะนำให้แยกวงจรไฟฟ้าแรงต่ำกระแสต่ำออกจากวงจรไฟฟ้าแรงสูง ตัวอย่างเช่น ติดตั้งรีเลย์ในตัวเรือนแยกต่างหากหรือในช่องฉนวนแยกต่างหากของตัวเรือน เพื่อที่ว่าเมื่อตั้งค่าอุปกรณ์ คุณจะไม่สัมผัสโดนหน้าสัมผัสด้วยไฟฟ้าแรงสูงโดยไม่ได้ตั้งใจ

นอกจากนี้ยังมีอันตรายจากการทำลายเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์หรือทรานซิสเตอร์เพิ่มเติม

ความจริงก็คือขดลวดรีเลย์เป็นโหลดอุปนัยที่มีผลที่ตามมาทั้งหมด

และมีความเสี่ยงสองประการที่นี่:

1. ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวด ค่ารีแอกแตนซ์เชิงอุปนัยของขดลวดจะเป็นศูนย์ ดังนั้นจะมีกระแสไฟกระชากในระยะสั้น ซึ่งมากกว่ากระแสที่กำหนดอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตส่วนใหญ่ทนต่อกระแสไฟกระชากนี้ ดังนั้นคุณไม่ต้องคิดเกี่ยวกับมัน แต่คุณต้องรู้และเข้าใจมัน
2. ในช่วงเวลาของการกำจัดแรงดันไฟฟ้า (ในขณะที่ทำลายวงจรจ่ายคอยล์) EMF การเหนี่ยวนำตนเองจะเกิดขึ้นซึ่งสามารถปิดการใช้งานทรานซิสเตอร์เอาท์พุทของไมโครคอนโทรลเลอร์และ / หรือทรานซิสเตอร์เพิ่มเติมที่เชื่อมต่อคอยล์รีเลย์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จำเป็นต้องเชื่อมต่อไดโอดป้องกันขนานกับขดลวดเสมอ (ดูรูปที่) ทำไมสิ่งนี้เกิดขึ้นฉันจะไม่บอก ใครสนใจจำหรือเรียนวิศวะไฟฟ้า

สิ่งสำคัญ!
ให้ความสนใจกับการรวมไดโอด มันควรจะเปิดแบบนั้น ไม่ใช่ในทางกลับกันอย่างที่บางคนคิด

นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่หลายคนเริ่มทำความคุ้นเคยกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยวงจรง่ายๆ ซึ่งเต็มไปด้วยอินเทอร์เน็ต แต่ถ้านี่คืออุปกรณ์ควบคุมที่ตัวกระตุ้นบางชนิดเชื่อมต่อกับวงจร และวิธีการเชื่อมต่อไม่ได้ระบุไว้ในวงจร แสดงว่าผู้เริ่มต้นมีปัญหา บทความนี้เขียนขึ้นเพื่อช่วยนักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่จัดการกับปัญหานี้

โหลด DC

วิธีแรกคือเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน

วิธีที่ง่ายที่สุด - เหมาะสำหรับโหลดกระแสต่ำ - LED

Rgas \u003d (U / I) - Rн

โดยที่ U คือแรงดันไฟฟ้า (เป็นโวลต์) I คือกระแสที่อนุญาตผ่านวงจร (เป็นแอมแปร์) Rн คือความต้านทานโหลด (เป็นโอห์ม)

วิธีที่สอง - ทรานซิสเตอร์สองขั้ว

หากกระแสโหลดที่ใช้ไปมากกว่ากระแสไฟขาออกสูงสุดของอุปกรณ์ของคุณ ตัวต้านทานจะไม่ช่วยที่นี่ คุณต้องเพิ่มกระแส ด้วยเหตุนี้จึงมักใช้ทรานซิสเตอร์

ในวงจรนี้ ใช้ทรานซิสเตอร์แบบ n-p-n เชื่อมต่อตามวงจร OE ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถเชื่อมต่อโหลดด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ากำลังของอุปกรณ์ได้ จำเป็นต้องมีตัวต้านทาน R1 เพื่อจำกัดกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ โดยปกติแล้วจะตั้งค่าไว้ที่ 1-10 kOhm

วิธีที่สามคือทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม

เพื่อควบคุมโหลด กระแสไฟฟ้าซึ่งมีอยู่หลายสิบแอมแปร์ (โดยเฉพาะมอเตอร์ไฟฟ้า หลอดไฟ ฯลฯ ที่ทรงพลัง) จะใช้ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect

ตัวต้านทาน R1 จำกัดกระแสที่ผ่านประตู เนื่องจากทรานซิสเตอร์แบบ field effect ถูกควบคุมโดยกระแสขนาดเล็ก และหากเอาต์พุตของอุปกรณ์ที่เกตเชื่อมต่ออยู่ในสถานะ Z ที่มีอิมพีแดนซ์สูง อุปกรณ์ภาคสนามจะเปิดและปิดโดยไม่คาดคิด ซึ่งจะจับสัญญาณรบกวน เพื่อขจัดพฤติกรรมนี้ เอาต์พุตของอุปกรณ์จะถูก "กด" ลงกับพื้นด้วยตัวต้านทาน 10kΩ
ทรานซิสเตอร์สนามมีลักษณะ - ความช้าของมัน หากเกินความถี่ที่อนุญาต จะเกิดความร้อนสูงเกินไป

กระแสสลับ.

วิธีแรกคือรีเลย์

วิธีที่ง่ายที่สุดในการควบคุมโหลด AC คือการใช้รีเลย์ รีเลย์นั้นเป็นโหลดกระแสสูง - คุณต้องเปิดใช้งานผ่านทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือฟิลด์เอฟเฟกต์

ข้อเสียของรีเลย์คือความช้าและการสึกหรอของชิ้นส่วนทางกล

บทความใหม่

● โครงการ 12: การควบคุมรีเลย์ผ่านทรานซิสเตอร์

ในการทดลองนี้ เราจะทำความคุ้นเคยกับรีเลย์ซึ่งคุณสามารถควบคุมโหลดที่ทรงพลัง ไม่เพียงแต่สั่งตรง แต่ยังรวมถึงกระแสสลับกับ Arduino ด้วย

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

รีเลย์เป็นสวิตช์เชิงกลที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าซึ่งมีวงจรแยกกันสองวงจร: วงจรควบคุมที่แสดงด้วยหน้าสัมผัส (A1, A2) และวงจรควบคุม หน้าสัมผัส 1, 2, 3 (ดูรูปที่ 12.1)

โซ่ไม่ได้เชื่อมต่อกันแต่อย่างใด มีการติดตั้งแกนโลหะระหว่างหน้าสัมผัส A1 และ A2 เมื่อกระแสไหลผ่านเกราะที่เคลื่อนย้ายได้ (2) จะถูกดึงดูดเข้าไป ผู้ติดต่อ 1 และ 3 ได้รับการแก้ไขแล้ว เป็นที่น่าสังเกตว่าอาร์เมเจอร์เป็นแบบสปริงโหลด และจนกว่ากระแสจะไหลผ่านแกน อาร์เมเจอร์จะถูกกดเข้ากับพิน 3 เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟดังที่กล่าวไปแล้ว แกนกลางจะกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและถูกดึงดูดให้ตรึง 1. เมื่อยกเลิกการจ่ายพลังงาน สปริงจะคืนอาร์เมเจอร์ไปที่พิน 3 อีกครั้ง

เมื่อเชื่อมต่อรีเลย์กับ Arduino พินไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถจ่ายพลังงานที่จำเป็นเพื่อทำให้คอยล์ทำงานได้อย่างถูกต้อง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขยายกระแส - ใส่ทรานซิสเตอร์ สำหรับการขยายสัญญาณ จะสะดวกกว่าถ้าใช้ n-p-n-ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OE (ดูรูปที่ 12.2) ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถเชื่อมต่อโหลดด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแหล่งจ่ายไฟของไมโครคอนโทรลเลอร์
ตัวต้านทานพื้นฐานคือตัวต้านทานจำกัด มันสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวาง (1-10 kOhm) ไม่ว่าในกรณีใด ทรานซิสเตอร์จะทำงานในโหมดอิ่มตัว n-p-n-ทรานซิสเตอร์ใดๆ สามารถใช้เป็นทรานซิสเตอร์ได้ กำไรไม่เกี่ยวข้องในทางปฏิบัติ ทรานซิสเตอร์ถูกเลือกตามกระแสสะสม (กระแสที่เราต้องการ) และแรงดันคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์ (แรงดันที่ให้พลังงานแก่โหลด)

ในการเปิดรีเลย์ที่เชื่อมต่อตามแบบแผนกับ OE คุณต้องใช้ 1 กับพิน Arduino เพื่อปิด - 0 มาเชื่อมต่อรีเลย์กับบอร์ด Arduino ตามแผนภาพในรูป 12.3 และเขียนแบบร่างการควบคุมรีเลย์ ทุกๆ 5 วินาทีรีเลย์จะเปิด (เปิด/ปิด) เมื่อเปลี่ยนรีเลย์จะได้ยินเสียงคลิกลักษณะเฉพาะ
เนื้อหาของแบบร่างแสดงไว้ในบัญชี 12.1

int รีเลย์พิน = 10 ; // เชื่อมต่อกับพิน D10 ของ Arduino การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()(pinMode(รีเลย์พิน, เอาต์พุต); // กำหนดค่าเอาต์พุตเป็นเอาต์พุต (OUTPUT) } // ฟังก์ชั่นทำงานวนเป็นจำนวนอนันต์ วงเป็นโมฆะ ()( digitalWrite (relayPin, สูง); // เปิดใช้งานการหน่วงเวลารีเลย์ (5000 ); digitalWrite (relayPin, LOW); //ปิดรีเลย์ล่าช้า(5000 ); )

ลำดับการเชื่อมต่อ:

1. เราเชื่อมต่อองค์ประกอบกับบอร์ด Arduino ตามแผนภาพในรูปที่ 12.3.
2. โหลดภาพสเก็ตช์จากรายการ 12.1 ลงในบอร์ด Arduino
3. ทุก ๆ 5 วินาทีจะมีการคลิกสวิตช์รีเลย์หากคุณเชื่อมต่อหน้าสัมผัสรีเลย์เช่นในช่องว่างของตลับหมึกที่มีหลอดไส้เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V เราจะเห็นกระบวนการเปิด / ปิดหลอดไส้ ไฟทุกๆ 5 วินาที (รูปที่ 12.3)

บทความนี้กล่าวถึงไดรเวอร์ที่สำคัญและวงจรที่เหมาะสมที่จำเป็นในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกเข้ากับ I/O ของ MCU (ไมโครคอนโทรลเลอร์ยูนิต, MCU) อย่างปลอดภัย

บทนำ

เมื่อคุณมีไอเดียสำหรับโปรเจ็กต์แล้ว เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากที่จะเชื่อมต่อ Arduino กับวงจรและอุปกรณ์ต่างๆ เช่น LED รีเลย์ และลำโพงโดยตรง อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้โดยไม่มีวงจรที่ถูกต้องอาจทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณเสียหายได้

อุปกรณ์ I/O จำนวนมากดึงกระแสไฟจำนวนมาก (> 100 mA) ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถจ่ายไฟในเซฟโหมดได้ และเมื่อพยายามให้กระแสไฟในปริมาณนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะขาด เรามาช่วยโครงการพิเศษที่เรียกว่า "ไดรเวอร์" (ภาษาอังกฤษ - ไดรเวอร์) ไดรเวอร์คือวงจรที่สามารถรับสัญญาณขนาดเล็กและอ่อนแอจากไมโครคอนโทรลเลอร์ จากนั้นจึงใช้สัญญาณนั้นเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานบางประเภท

เพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทำงานได้อย่างถูกต้องกับอุปกรณ์ภายนอก บางครั้งจำเป็นต้องมีวงจรพิเศษ อุปกรณ์ภายนอกเหล่านี้รวมถึง:

• วงจรขับ
• แผนการป้องกันการป้อนข้อมูล
• วงจรป้องกันเอาต์พุต
• วงจรแยก

ลองมาดูแผนการเหล่านี้บางส่วนและดูว่ามันทำงานอย่างไร!

ไดร์เวอร์ไดโอดเปล่งแสงอย่างง่าย (LED)

วงจรง่ายๆ นี้สะดวกสำหรับการขับ LED กำลังสูงด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับ "IN"

เมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งออก 0 ทรานซิสเตอร์ Q1 จะปิดและ LED D1 ก็เช่นกัน เมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์เอาท์พุต 1 ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้น ดังนั้น D1 จะเปิดขึ้นด้วย ค่าของ R1 ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟขาออกของไมโครคอนโทรลเลอร์ แต่ค่าระหว่าง 1KΩ ~ 10KΩ มักจะใช้ได้ดี ค่าของ R2 ขึ้นอยู่กับขนาดของโหลดที่คุณจ่ายไฟ และวงจรนี้เหมาะสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟสูงถึง 1A และไม่มีอีกต่อไป

ตัวขับรีเลย์อย่างง่าย

อุปกรณ์ที่ดึงกระแสไฟมากกว่า 1A และจะเปิดและปิดทุก ๆ สองสามวินาทีนั้นเหมาะกว่าสำหรับรีเลย์

แม้ว่ารีเลย์จะค่อนข้างเรียบง่าย (แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กที่ดึงดูดแขนโลหะเพื่อปิดวงจร) แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ก็ไม่สามารถควบคุมได้โดยตรง

รีเลย์ปกติต้องการกระแสประมาณ 60mA ~ 100mA ซึ่งสูงเกินไปสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ ดังนั้นรีเลย์จึงต้องการวงจรโดยใช้การควบคุมทรานซิสเตอร์ (ดังที่แสดงด้านบน) อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้ตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแส จำเป็นต้องใช้ไดโอดป้องกันแบบย้อนกลับ (D1)

เมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์ (เชื่อมต่อกับ "IN") ส่งออกเป็น 1 ทรานซิสเตอร์ Q1 จะเปิดขึ้น สิ่งนี้จะเปิดรีเลย์ RL1 และเป็นผลให้หลอดไฟ (R2) สว่างขึ้น หากไมโครคอนโทรลเลอร์เอาต์พุตเป็น 0 แสดงว่าทรานซิสเตอร์ Q1 ดับลง ซึ่งจะปิดรีเลย์และหลอดไฟจะดับลง

รีเลย์เป็นเรื่องปกติมากในวงจรที่ต้องมีการเปลี่ยนวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ และมีไว้สำหรับสวิตช์ 230V และ 13A (เหมาะสำหรับเครื่องปิ้งขนมปัง กาต้มน้ำ คอมพิวเตอร์ และเครื่องดูดฝุ่น)

ปุ่ม

เมื่อเชื่อมต่อปุ่มกับไมโครคอนโทรลเลอร์ บางครั้งอาจเกิดปัญหาง่ายๆ ปัญหาแรก (และน่ารำคาญที่สุด) มาในรูปแบบของการเด้ง โดยที่ปุ่มจะส่งสัญญาณจำนวนมากเมื่อกดและปล่อย

กระดุมมักจะเป็นชิ้นส่วนของโลหะที่สัมผัสกับโลหะอื่นๆ แต่เมื่อสัมผัสกัน กระดุมมักจะกระเด็นออกมา (แม้ว่าส่วนใหญ่จะเล็กที่สุดก็ตาม) การตีกลับนี้หมายความว่าปุ่มจะเชื่อมต่อและยกเลิกการเชื่อมต่อสองสามครั้งก่อนที่จะล็อก ส่งผลให้ผลลัพธ์ดูสุ่มไปชั่วขณะ เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ทำงานเร็วมาก จึงสามารถตรวจจับการตีกลับและดำเนินการกดปุ่มหลายครั้งได้ คุณสามารถใช้แผนภาพด้านล่างเพื่อกำจัดการตีกลับ วงจรที่แสดงในที่นี้เป็นวงจรเล็กๆ น้อยๆ ที่ทำงานได้ดีและง่ายต่อการสร้าง

การป้องกันอินพุต: แรงดันไฟฟ้า

อุปกรณ์อินพุตบางตัวอาจไม่เป็นมิตรกับไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณ และบางแหล่งอาจถึงกับเป็นอันตราย หากคุณมีแหล่งอินพุตที่มาจากสภาพแวดล้อม (เช่น เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้า เซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำฝน การสัมผัสของมนุษย์) หรือแหล่งอินพุตที่สามารถส่งออกแรงดันไฟฟ้าเกินที่ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถจัดการได้ (เช่น วงจรเหนี่ยวนำ) คุณจะต้องเปิดใช้งานอินพุตบางส่วน การป้องกันแรงดันไฟฟ้า วงจรที่แสดงด้านล่างใช้ไดโอดซีเนอร์ 5V เพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพื่อให้แรงดันไฟขาเข้าไม่สามารถสูงกว่า 5V และต่ำกว่า 0V ได้ ตัวต้านทาน 100R จะใช้เพื่อป้องกันกระแสไฟมากเกินไปเมื่อไดโอดซีเนอร์รับแรงดันไฟขาเข้า

การป้องกัน I/O: ปัจจุบัน

อินพุตและเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ในบางครั้งสามารถป้องกันได้จากกระแสไฟที่มากเกินไป หากอุปกรณ์เช่น LED ดึงกระแสไฟน้อยกว่ากระแสไฟขาออกสูงสุดจากไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้น LED สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องใช้ตัวต้านทานแบบอนุกรม ดังที่แสดงด้านล่าง และค่าตัวต้านทานแบบอนุกรมทั่วไปสำหรับ LED ได้แก่ 470 โอห์ม 1 k โอห์ม และแม้กระทั่ง 2.2 k โอห์ม ซีรีย์ตัวต้านทานยังมีประโยชน์สำหรับพินอินพุตในบางกรณีซึ่งพินไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่ดีหรืออุปกรณ์อินพุตกำลังประสบปัญหากระแสไฟขาออก

ทรานสดิวเซอร์ระดับ

ในอดีต สัญญาณส่วนใหญ่ในวงจรจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากัน และโดยทั่วไปแล้วจะเป็น 5V อย่างไรก็ตาม ด้วยความสามารถทางเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ แรงดันไฟฟ้าบนอุปกรณ์ใหม่จึงลดลง ด้วยเหตุนี้ วงจรจำนวนมากจึงรวมสัญญาณแบบผสมซึ่งชิ้นส่วนที่เก่ากว่าสามารถทำงานได้ที่ 5V ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ใหม่กว่าทำงานที่ 3.3V

แม้ว่าแฮมหลายๆ ตัวจะชอบใช้แรงดันไฟฟ้าระดับเดียว แต่ความจริงก็คือชิ้นส่วน 5 โวลต์ที่เก่ากว่าอาจไม่ทำงานที่ 3.3 โวลต์ ในขณะที่หน่วย 3.3 โวลต์ที่ใหม่กว่าไม่สามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 5 Q. ถ้าอุปกรณ์ 5V และอุปกรณ์ 3.3V ต้องการ ในการสื่อสาร จำเป็นต้องมีการเลื่อนระดับ ซึ่งจะแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหนึ่งเป็นอีกสัญญาณหนึ่ง อุปกรณ์ 3.3V บางตัวมี "ค่าเผื่อ" 5V ซึ่งหมายความว่าสัญญาณ 5V สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับสัญญาณ 3.3V แต่อุปกรณ์ 5V ส่วนใหญ่ไม่สามารถส่ง 3.3V ได้ เพื่อให้ครอบคลุมทั้งสองตัวเลือก ด้านล่างแผนผังแสดงการแปลงจาก 5V เป็น 3.3V และ ในทางกลับกัน

การแยก: ออปโตไอโซเลเตอร์

บางครั้งวงจรที่ไมโครคอนโทรลเลอร์จำเป็นต้องสื่อสารด้วยอาจทำให้เกิดปัญหามากเกินไป เช่น การคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง และความไม่แน่นอน ในสถานการณ์เช่นนี้ เราสามารถใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าออปโต-ไอโซเลเตอร์ ซึ่งช่วยให้สองวงจรสามารถสื่อสารกันได้โดยไม่ต้องใช้สายเชื่อมต่อทางกายภาพ

ออปโตไอโซเลเตอร์สื่อสารโดยใช้แสง โดยที่วงจรหนึ่งปล่อยแสงซึ่งถูกตรวจพบโดยวงจรอื่น ซึ่งหมายความว่า opto-isolators ไม่ได้ใช้สำหรับการสื่อสารแบบแอนะล็อก (เช่น ระดับแรงดันไฟฟ้า) แต่สำหรับการสื่อสารแบบดิจิทัล ซึ่งเอาต์พุตเปิดหรือปิดอยู่ ออปโตไอโซเลเตอร์สามารถใช้ได้กับทั้งอินพุตและเอาต์พุตไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยที่อินพุตหรือเอาต์พุตอาจเป็นอันตรายต่อไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่น่าสนใจคือ opto-isolators สามารถใช้สำหรับการเลื่อนระดับได้!

กุนเธอร์ เคราต์ เยอรมนี

ลอจิก "1", ลอจิก "0" และอิมพีแดนซ์สูง สถานะเอาต์พุตสามสถานะสอดคล้องกับสถานะมอเตอร์สามสถานะ: "ไปข้างหน้า" "ย้อนกลับ" และ "หยุด"

ในการควบคุมโหลดอิสระ 2 ตัว เช่น รีเลย์ โดยปกติจำเป็นต้องมีพอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์สองพอร์ต ในกรณีนี้ คุณมีโอกาสที่จะเปิดรีเลย์สองตัว เปิดตัวหนึ่งและปิดอีกตัวหนึ่ง หรือปิดทั้งสองรีเลย์ หากคุณไม่ต้องการเปิดรีเลย์สองตัวพร้อมกัน คุณสามารถควบคุมสามสถานะที่เหลือได้โดยใช้เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์เพียงตัวเดียว สิ่งนี้ใช้สถานะเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง

วงจรนี้สามารถใช้ได้ เช่น ในการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า ทิศทางการหมุนของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับว่าเลือกเฟสใด สำหรับการสลับเฟส สามารถใช้รีเลย์ MOS ทั้งแบบคลาสสิกไฟฟ้าและโซลิดสเตตได้ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด การเปิดรีเลย์ทั้งสองจะทำให้เครื่องยนต์ดับ

ในการควบคุมรีเลย์ไฟฟ้าเครื่องกลจะใช้วงจรที่แสดงในรูปที่ 1 เมื่อลอจิก "1" ที่เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ ทรานซิสเตอร์ Q 1 จะเปิดรีเลย์ REL 1 ซึ่งช่วยให้มอเตอร์หมุนไปในทิศทางไปข้างหน้า เมื่อเอาต์พุตเปลี่ยนเป็น "0" ทรานซิสเตอร์ Q 3 จะเปิดขึ้น ทำให้หน้าสัมผัส REL 2 ปิดและมอเตอร์เริ่มหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม หากพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูง ทรานซิสเตอร์ Q 1 , Q 2 และ Q 3 จะปิดลง เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า 1 V ที่ฐานของ Q 2 น้อยกว่าผลรวมของแรงดันธรณีประตูของทางแยกเบส-อิมิตเตอร์ ของ Q 1 และ Q 2 และแรงดันตกคร่อมไดโอด D 1 รีเลย์ทั้งสองดับลงและมอเตอร์หยุดทำงาน สามารถรับแรงดันไฟฟ้า 1 V ได้โดยใช้ตัวแบ่งแรงดันหรือตัวติดตามอีซีแอล ไดโอด D 2 และ D 3 ทำหน้าที่ปกป้องตัวสะสม Q 1 และ Q 2 จากแรงดันไฟกระชากที่เกิดขึ้นเมื่อปิดรีเลย์ ทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP กำลังต่ำเกือบทุกชนิดสามารถใช้ในวงจรได้ การเลือก D 1 ก็ไม่มีหลักการเช่นกัน

วงจรสำหรับขับรีเลย์ MOS นั้นง่ายกว่า เนื่องจาก LED สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์เกือบทุกชนิด (รูปที่ 2) ลอจิก "1" เปิดไฟ LED รีเลย์ S 1 และลอจิก "0" - S 2 ซึ่งเป็นการเปิดไตรแอกเอาท์พุตที่เกี่ยวข้อง เมื่อพอร์ตเข้าสู่สถานะอิมพีแดนซ์สูง ไฟ LED ทั้งสองดวงจะดับลงเนื่องจากแรงดันไฟ DC 1.2V น้อยกว่าผลรวมของแรงดันไฟตามเกณฑ์ของ LED ทั้งสองดวง วาริสเตอร์ R 3 , R 5 และวงจร snubber C 1 , R 4 , C 2 , R 6 ทำหน้าที่ป้องกันรีเลย์ MOS พารามิเตอร์ขององค์ประกอบเหล่านี้ถูกเลือกตามโหลด