Comment connecter la charge à l'unité de contrôle sur les microcircuits

Un article sur les différentes façons de connecter une charge à une unité de contrôle à microcontrôleur à l'aide de relais et de thyristors.

Tous les équipements modernes, industriels et domestiques, sont alimentés par l'électricité. Dans le même temps, l'ensemble de son circuit électrique peut être divisé en deux grandes parties: les dispositifs de commande (contrôleurs du mot anglais CONTROL - to control) et les actionneurs.

Il y a une vingtaine d'années, des unités de contrôle ont été mises en place sur des microcircuits de faible et moyen degré d'intégration. Il s'agissait de la série de puces K155, K561, K133, K176 et similaires. Ils s'appellent circuits numériques logiques, car ils effectuent des opérations logiques sur les signaux, et les signaux eux-mêmes sont numériques (discrets).

Tout comme les contacts réguliers: «fermé - ouvert». Ce n'est que dans ce cas que ces états sont appelés respectivement «unité logique» et «zéro logique». La tension de l'unité logique à la sortie du microcircuit se situe dans la plage de la moitié de la tension d'alimentation à sa valeur maximale, et la tension du zéro logique pour ces microcircuits est généralement de 0 ... 0,4 V.

L'algorithme de fonctionnement de ces unités de contrôle a été réalisé en raison de la connexion correspondante des microcircuits, et leur nombre était assez important.

Actuellement, toutes les unités de contrôle sont développées sur la base de microcontrôleurs de différents types. Dans ce cas, l'algorithme de fonctionnement est défini non pas par une connexion en circuit d'éléments individuels, mais par un programme «cousu» dans le microcontrôleur.

A cet égard, au lieu de plusieurs dizaines, voire centaines de microcircuits, l'unité de contrôle contient un microcontrôleur et un certain nombre de microcircuits d'interaction avec le «monde extérieur». Mais, malgré une telle amélioration, les signaux de l'unité de contrôle du microcontrôleur sont toujours les mêmes numériques que ceux des anciens microcircuits.

Il est clair que la puissance de tels signaux n'est pas suffisante pour allumer une puissante lampe, un moteur et juste un relais. Dans cet article, nous considérerons de quelle manière des charges puissantes peuvent-elles être connectées à des microcircuits.

Le plus des moyens simples consiste à allumer la charge via le relais. Sur la figure 1, le relais est activé à l'aide du transistor VT1, à cet effet, une unité logique est alimentée à sa base via la résistance R1 du microcircuit, le transistor s'ouvre et active le relais qui, avec ses contacts (non représentés), active la charge.

La cascade représentée sur la figure 2 fonctionne différemment: pour activer le relais, un 0 logique doit apparaître à la sortie du microcircuit, ce qui fermera le transistor VT3. Dans ce cas, le transistor VT4 s'ouvrira et activera le relais. En utilisant le bouton SB3, vous pouvez activer le relais manuellement.

Dans les deux figures, vous pouvez voir que parallèlement aux enroulements de relais, des diodes sont connectées et par rapport à la tension d'alimentation dans le sens opposé (non conducteur). Leur but est de supprimer le CEM d'auto-induction (il peut être dix fois ou plus la tension d'alimentation) lorsque le relais est désactivé et de protéger les éléments du circuit.

Si dans le circuit il n'y a pas un, deux relais, mais bien plus, alors pour les connecter puce spécialisée ULN2003Apermettant de connecter jusqu'à sept relais. Un tel circuit de commutation est représenté sur la figure 3, et sur la figure 4 l'apparition d'un relais moderne de petite taille.

La figure 5 montre schéma de connexion de la charge à l'aide de thyristors optocoupleurs TO125-12.5-6 (au lieu de quoi sans rien changer dans le circuit, vous pouvez connecter un relais). Dans ce schéma, vous devez faire attention au commutateur de transistor réalisé sur deux transistors VT3, VT4. Cette complication est due au fait que certains microcontrôleurs, par exemple, AT89C51, AT89C2051, pendant la réinitialisation, s'allument pendant plusieurs millisecondes et maintiennent le niveau logique 1 sur toutes les broches.Si la charge est connectée conformément au schéma illustré à la figure 1, la charge sera déclenchée immédiatement lors de la mise sous tension, ce qui peut être très indésirable.

Afin d'activer la charge (dans ce cas, les LED des thyristors optocoupleurs V1, V2), un 0 logique doit être fourni à la base du transistor VT3 via la résistance R12, qui ouvrira VT3 et VT4. Ce dernier allumera les LED opto-thyristors qui s'ouvrent et allument la charge du réseau. Les thyristors optocoupleurs assurent une isolation galvanique du réseau du circuit de commande lui-même, ce qui augmente la sécurité électrique et la fiabilité du circuit.

Quelques mots sur les thyristors. Sans entrer dans les détails techniques et les caractéristiques courant-tension, on peut dire que thyristor - Il s'agit d'une simple diode, elles ont même des désignations similaires. Mais le thyristor possède également une électrode de commande. Si une impulsion positive par rapport à la cathode lui est appliquée, même à court terme, le thyristor s'ouvrira.

A l'état ouvert, le thyristor restera jusqu'à ce qu'un courant le traverse dans le sens direct. Ce courant doit être au moins une valeur appelée courant de maintien. Sinon, le thyristor ne s'allumera tout simplement pas. Vous ne pouvez désactiver le thyristor qu'en coupant le circuit ou en appliquant une tension de polarité inversée. Par conséquent, afin de manquer les deux demi-ondes de tension alternative, une connexion contre-parallèle de deux thyristors est utilisée (voir figure 5).

Afin de ne pas faire une telle inclusion sont délivrés triacs ou dans les triacs bourgeois. On y fait déjà dans un cas deux thyristors, connectés en face - en parallèle. L'électrode de commande est commune.

La figure 6 montre l'apparence et le brochage des thyristors, et la figure 7 montre la même chose pour les triacs.

La figure 8 montre schéma de connexion d'un triac à un microcontrôleur (sortie de microcircuit) utilisant un optotriac spécial de faible puissance type MOC3041.

Ce pilote contient à l'intérieur une LED connectée aux broches 1 et 2 (la figure montre une vue du microcircuit d'en haut) et l'optotriac lui-même, qui, lorsqu'il est éclairé par une LED, s'ouvre (broches 6 et 4) et, via la résistance R1, connecte l'électrode de commande à l'anode , grâce à quoi s'ouvre un puissant triac.

La résistance R2 est conçue pour que le triac ne s'ouvre pas en l'absence de signal de commande au moment de la mise sous tension, et la chaîne C1, R3 est conçue pour supprimer les interférences au moment de la commutation. Certes, le MOC3041 ne crée aucune interférence particulière, car il possède un circuit CROSS ZERO (transition de tension par 0), et la mise sous tension se produit au moment où la tension secteur ne passe que par 0.

Tous les circuits considérés sont isolés galvaniquement du secteur, ce qui garantit un fonctionnement fiable et sécurité électrique avec une puissance commutée importante.

Si la puissance est négligeable et que l'isolation galvanique du contrôleur par rapport au réseau n'est pas requise, il est alors possible de connecter les thyristors directement au microcontrôleur. Un schéma similaire est illustré à la figure 9.

Ceci est un circuit Guirlande de Noël produiteBien sûr en Chine. Électrodes de commande des thyristors MCR 100-6 à travers résistances connecté directement au microcontrôleur (situé sur la carte sous une goutte de composé noir). La puissance des signaux de commande est si faible que la consommation de courant pour les quatre à la fois, inférieure à 1 milliampère. Dans ce cas, la tension inverse va jusqu'à 800 V et le courant jusqu'à 0,8 A. Les dimensions globales sont les mêmes que pour les transistors KT209.

Bien sûr, dans un court article, il est impossible de décrire tous les schémas à la fois, mais, semble-t-il, ils ont réussi à expliquer les principes de base de leur travail. Il n'y a pas de difficultés particulières ici, tous les schémas sont testés dans la pratique et, en règle générale, ne causent pas de problèmes lors des réparations ou des réparations faites par vous-même.

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Boris Aladyshkin