วิธีเชื่อมต่อโหลดเข้ากับชุดควบคุมในไมโครเซอร์กิต

บทความเกี่ยวกับวิธีการต่างๆในการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับชุดควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้รีเลย์และไทริสเตอร์

อุปกรณ์ที่ทันสมัยทั้งหมดทั้งในอุตสาหกรรมและในประเทศใช้พลังงานไฟฟ้า ในเวลาเดียวกันวงจรไฟฟ้าทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนใหญ่: อุปกรณ์ควบคุม (ตัวควบคุมจากคำภาษาอังกฤษควบคุม - เพื่อควบคุม) และตัวกระตุ้น

ประมาณยี่สิบปีที่แล้วมีการใช้ชุดควบคุมในวงจรรวมระดับเล็กและกลาง เหล่านี้เป็นชุดของชิป K155, K561, K133, K176 และชอบ พวกเขาถูกเรียก วงจรดิจิตอลลอจิกเนื่องจากมันทำงานแบบลอจิคัลกับสัญญาณและสัญญาณนั้นเป็นดิจิตอล (ไม่ต่อเนื่อง)

เช่นเดียวกับผู้ติดต่อทั่วไป:“ ปิด - เปิด” เฉพาะในกรณีนี้สถานะเหล่านี้เรียกว่าตามลำดับ“ หน่วยตรรกะ” และ“ ศูนย์ตรรกะ” แรงดันไฟฟ้าของหน่วยลอจิกที่เอาต์พุตของ microcircuit อยู่ในช่วงจากครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับค่าเต็มและแรงดันไฟฟ้าของศูนย์ตรรกะสำหรับ microcircuits ดังกล่าวมักจะ 0 ... 0.4V

อัลกอริธึมการทำงานของชุดควบคุมดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อที่สอดคล้องกันของวงจรขนาดเล็กและจำนวนของพวกมันค่อนข้างใหญ่

ปัจจุบันชุดควบคุมทั้งหมดได้รับการพัฒนาตาม ไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดต่าง ๆ. ในกรณีนี้อัลกอริทึมการทำงานไม่ได้ถูกวางไว้โดยการเชื่อมต่อวงจรของแต่ละองค์ประกอบ แต่โดยโปรแกรม "เย็บ" ในไมโครคอนโทรลเลอร์

ในเรื่องนี้แทนที่จะเป็นหลายสิบหรือหลายร้อย microcircuits หน่วยควบคุมประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์และ microcircuits จำนวนหนึ่งสำหรับการโต้ตอบกับ "โลกภายนอก" แต่ถึงแม้จะมีการปรับปรุงดังกล่าว แต่สัญญาณของชุดควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ยังคงเป็นดิจิตอลเหมือนกันกับวงจรไมโครเก่า

เป็นที่ชัดเจนว่าพลังของสัญญาณดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะเปิดหลอดไฟเครื่องยนต์และรีเลย์ ในบทความนี้เราจะพิจารณา โหลดที่ทรงพลังสามารถเชื่อมต่อกับ microcircuits ได้ในรูปแบบใด.

มากที่สุด วิธีง่ายๆคือเปิดโหลดผ่านรีเลย์. ในรูปที่ 1 รีเลย์ถูกเปิดใช้โดยใช้ทรานซิสเตอร์ VT1 เพื่อจุดประสงค์นี้หน่วยโลจิคัลจะถูกส่งไปยังฐานผ่านตัวต้านทาน R1 จากไมโครเซอร์กิตทรานซิสเตอร์จะเปิดและเปิดรีเลย์ซึ่งมีหน้าสัมผัส (ไม่แสดง) จะเปิดโหลด

น้ำตกที่แสดงในรูปที่ 2 ทำงานแตกต่างกัน: ในการเปิดรีเลย์รีเลย์ลอจิก 0 จะต้องปรากฏที่เอาท์พุทของ microcircuit ซึ่งจะปิดทรานซิสเตอร์ VT3 ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์ VT4 จะเปิดและเปิดรีเลย์ ใช้ปุ่ม SB3 คุณสามารถเปิดรีเลย์ด้วยตนเอง

ในตัวเลขทั้งสองคุณจะเห็นได้ว่าขนานกับขดลวดรีเลย์ไดโอดที่เชื่อมต่ออยู่และด้วยความเคารพต่อแรงดันไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้าม (ไม่ใช่ตัวนำ) วัตถุประสงค์ของพวกเขาคือการยับยั้ง EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเอง (อาจเป็นแรงดันไฟฟ้าของอุปทานสิบเท่าหรือมากกว่า) เมื่อรีเลย์ปิดและป้องกันองค์ประกอบของวงจร

ถ้าในวงจรไม่มีรีเลย์หนึ่งตัวสองตัว แต่มีมากกว่านั้นให้เชื่อมต่อพวกมัน ชิปเฉพาะ ULN2003Aสามารถเชื่อมต่อรีเลย์ได้สูงสุดเจ็ดรีเลย์ วงจรสวิตชิ่งดังกล่าวแสดงในรูปที่ 3 และในรูปที่ 4 ลักษณะของรีเลย์ขนาดเล็กที่ทันสมัย

รูปที่ 5 แสดง โหลดแผนภาพการเชื่อมต่อโดยใช้ TO125-12.5-6 optocoupler thyristors (แทนสิ่งที่ไม่เปลี่ยนแปลงอะไรในวงจรคุณสามารถเชื่อมต่อรีเลย์) ในวงจรนี้คุณควรใส่ใจกับสวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่ทำกับทรานซิสเตอร์สองตัว VT3, VT4 ภาวะแทรกซ้อนนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวเช่น AT89C51, AT89C2051 ระหว่างการรีเซ็ตจะเปิดเป็นเวลาหลายมิลลิวินาทีและค้างระดับลอจิก 1 บนพินทั้งหมดหากมีการเชื่อมต่อโหลดตามรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 1 แล้วโหลดจะถูกเรียกใช้ทันทีเมื่อเปิดเครื่องซึ่งอาจไม่เป็นที่ต้องการมาก

ในการเปิดโหลด (ในกรณีนี้ไฟ LED ของ optocoupler thyristors V1, V2) จะต้องจ่ายตรรกะ 0 ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ VT3 ผ่านตัวต้านทาน R12 ซึ่งจะเปิด VT3 และ VT4 ตัวหลังจะทำให้ไฟ LED ออปโตไทริสเตอร์สว่างขึ้นซึ่งเปิดและเปิดโหลดเครือข่าย Optocoupler thyristors ให้การแยกกระแสไฟฟ้าจากเครือข่ายของวงจรควบคุมซึ่งเพิ่มความปลอดภัยทางไฟฟ้าและความน่าเชื่อถือของวงจร

คำสองสามคำเกี่ยวกับไทริสเตอร์ โดยไม่ต้องลงรายละเอียดทางเทคนิคและลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันเราสามารถพูดได้ว่า ทรานซิสเตอร์ - นี่เป็นไดโอดที่เรียบง่ายพวกเขายังมีการกำหนดที่คล้ายกัน แต่ไทริสเตอร์ยังมีขั้วไฟฟ้าควบคุม ถ้าแรงกระตุ้นบวกที่เกี่ยวกับแคโทดถูกนำไปใช้กับมันแม้ในระยะสั้นไทริสเตอร์ก็จะเปิดขึ้น

ในสภาวะเปิดไทริสเตอร์จะยังคงอยู่จนกว่ากระแสจะไหลผ่านทิศทางไปข้างหน้า กระแสนี้ต้องมีค่าอย่างน้อยหนึ่งค่าที่เรียกว่ากระแสการไหล ไม่เช่นนั้นไทริสเตอร์ก็จะไม่เปิด คุณสามารถปิดไทริสเตอร์ได้โดยการทำลายวงจรหรือใช้แรงดันไฟฟ้าของขั้วกลับด้าน ดังนั้นเพื่อที่จะพลาดทั้งสองคลื่นครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจึงใช้การเชื่อมต่อแบบขนานของไทริสเตอร์สองตัว (ดูรูปที่ 5)

เพื่อไม่ให้มีการรวมเช่นนี้ออก ไทรแอก หรือในชนชั้นกลาง triacs ในพวกเขามีอยู่แล้วในกรณีหนึ่งที่สองจะทำไทริสเตอร์เชื่อมต่อในทางตรงกันข้าม - ในแบบคู่ขนาน ขั้วไฟฟ้าควบคุมเป็นเรื่องปกติ

รูปที่ 6 แสดงลักษณะและ pinout ของ thyristors และรูปที่ 7 แสดง triacs เหมือนกัน

รูปที่ 8 แสดงให้เห็นว่า แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อ triac กับไมโครคอนโทรลเลอร์ (เอาต์พุต microcircuit) ใช้ optotriac พลังงานต่ำชนิดพิเศษ MOC3041

ไดรเวอร์นี้ภายในประกอบด้วย LED ที่เชื่อมต่อกับหมุด 1 และ 2 (รูปที่แสดงมุมมองของ microcircuit จากด้านบน) และ optotriac ตัวเองซึ่งเมื่อสว่างโดย LED จะเปิด (หมุด 6 และ 4) และผ่านตัวต้านทาน R1 เชื่อมต่อขั้วควบคุมกับขั้วบวก เนื่องจาก triac อันทรงพลังเปิดขึ้น

Resistor R2 ได้รับการออกแบบเพื่อให้ Triac ไม่เปิดในกรณีที่ไม่มีสัญญาณควบคุมในขณะที่เปิดเครื่องและโซ่ C1, R3 ได้รับการออกแบบมาเพื่อระงับสัญญาณรบกวนในเวลาที่มีการสลับ จริงแล้ว MOC3041 ไม่ได้สร้างการรบกวนพิเศษใด ๆ เนื่องจากมีวงจร CROSS ZERO (การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าผ่าน 0) และการเปิดจะเกิดขึ้นในขณะที่แรงดันไฟผ่านเพียง 0

วงจรที่พิจารณาทั้งหมดจะถูกแยกออกจากกระแสไฟฟ้าด้วยไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เชื่อถือได้และ ความปลอดภัยทางไฟฟ้า ด้วยพลังงานสวิตช์ที่สำคัญ

หากพลังงานไม่สำคัญและไม่จำเป็นต้องแยกตัวแยกกระแสไฟฟ้าออกจากเครือข่ายคุณสามารถเชื่อมต่อไทริสเตอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ได้โดยตรง รูปแบบที่คล้ายกันจะแสดงในรูปที่ 9

นี่คือวงจร พวงมาลัยคริสต์มาสผลิตแน่นอนในประเทศจีน ทรานซิสเตอร์ควบคุมไทริสเตอร์ MCR 100-6 ผ่าน ตัวต้านทาน เชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์ (อยู่บนบอร์ดภายใต้สารประกอบสีดำหยด) พลังของสัญญาณควบคุมมีขนาดเล็กมากจนสิ้นเปลืองกระแสไฟสำหรับทั้งสี่ในคราวเดียวน้อยกว่า 1 มิลลิแอมป์ ในกรณีนี้แรงดันย้อนกลับสูงถึง 800V และกระแสสูงถึง 0.8A ขนาดโดยรวมเหมือนกับทรานซิสเตอร์ KT209

แน่นอนในบทความสั้น ๆ หนึ่งมันเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายโครงร่างทั้งหมดในคราวเดียว แต่ดูเหมือนว่าพวกเขาสามารถบอกหลักการพื้นฐานของการทำงานของพวกเขาได้ ไม่มีปัญหาพิเศษที่นี่แผนการทั้งหมดได้รับการทดสอบในทางปฏิบัติและตามกฎแล้วอย่านำความเศร้าโศกในระหว่างการซ่อมแซมหรือการผลิตเอง

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ -คู่มือสำหรับผู้เริ่มต้นสู่ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR

บอริส Aladyshkin