Mikrokontroléry mohou vyrábět výkonná řídicí zařízení - žárovky, vytápění Tena, dokonce i elektrické pohony. K tomu použijte klávesy tranzistoru - zařízení pro spínání obvodu. Jedná se o univerzální přístroje, které lze aplikovat doslova v jakékoli oblasti činnosti - jak v každodenním životě, tak v automobilovém průmyslu.
Co je to elektronický klíč?
Klíč je, pokud je zjednodušený, jednoduchý přepínač. Tím je elektrický obvod uzamčen a odemčen. Bipolární tranzistor má tři závěry:
Sběratel. Emitor. Základna.V bipolárních polovodičích jsou vyráběny elektronické klíče - návrh je jednoduchý, nevyžaduje přítomnost velkého počtu prvků. Se spínačem je obvod uzavřen a odemčen. To se děje s řídícím signálem (produkovaným mikrokontrolérem), který je veden k základně tranzistoru.
Spínání zátěže
Jednoduché obvody tranzistorových spínačů mohou provést proudovou komutaci v rozsahu 015 14 A, napětí 50 500 Vt. Vše závisí na typu tranzistoru. Klíč může provést přepínání zátěže 5-7 kW pomocí řídicího signálu, jehož výkon nepřesahuje stovky milliwattů.
Pouze elektromagnetické relé mohou být použity namísto tranzistorových klíčů. Mají výhodu - při práci není topení. Ale tady je frekvence zapnutí a vypnutí cyklůomezené, takže používejte v měničích nebo impulsních silových blocích k vytvoření sinusoidu, které nemohou. Ale v obecném principu klíčové operace na polovodičovém tranzistoru a elektromagnetickém relé je stejný.
Elektromagnetické relé
Relé je elektromagnet, který je řízen skupinou kontaktů. Můžete provést analogii s obvyklým tlačítkovým přepínačem. Pouze v případě relé se úsilí neprovádí ručně, ale z magnetického pole, které se nachází kolem excitační cívky. Kontakty lze přepnout na velmi velké zatížení - to vše závisí na typu elektromagnetického relé. Velmi rozšířená tato zařízení byla získána v automobilové technologii - s pomocí nich je zahrnutí všech mocných spotřebitelů elektřiny.
Umožňuje vám oddělit všechna elektrická zařízení automobilu od zdroje energie a od regulátoru. Spotřeba proudu v vinutí relé je velmi malá. Napájecí kontakty jsou stříkány drahokamy nebo polodrahokamy, což vylučuje pravděpodobnost vzniku oblouku. Obvody 12V tranzistorové spínače mohou být použity místo relé. To zlepšuje funkčnost zařízení - zařazení je tiché, kontakty nejsou klepnuty.
Závěry elektromagnetického relé
Normálně je v elektromagnetickém relé 5 závěrů: 19) dva kontakty určené pro ovládání. Na ně je spojeno navíjení buzení.
Tři kontakty určené k přepínání. Jeden společný kontakt, který je normálně zavřený a obvykle otevřený ostatním.BV závislosti na použitém schématu spínání se používají skupiny kontaktů. Klíč pro pole tranzistorů má 3-4 kontakty, ale operace probíhá stejným způsobem.
Jak funguje elektromagnetické relé
Princip fungování elektromagnetického relé je poměrně jednoduchý:
Natočení tlačítka je připojeno k napájecímu zdroji. V napájecím řetězci spotřebiče jsou uvedeny kontakty napájecího relé. Stisknutím tlačítka přivedete napájení na vinutí, dojde k tažení desky a uzavření skupiny kontaktů. Spotřebitelé jsou obeznámeni.Přibližně stejné schéma fungují tranzistorové klíče - nejsou zde jen skupiny kontaktů. Jejich funkce jsou prováděny krystalovým polovodičem.
Vodivost tranzistoru
Jedním z provozních režimů tranzistoru je klíč. V podstatě slouží jako přepínač. Ovlivnění obvodů zesílení kaskád nemá žádný smysl, nemají vztah k tomuto režimu provozu. Polovodičové triody se používají ve všech typech zařízení - v automobilovém průmyslu, v každodenním životě, v průmyslu. Všechny bipolární tranzistory mohou mít následující vodivost:
P-N-P. N-P-N.První typ zahrnuje polovodiče, vyrobené na základě Německa. Tyto prvky se rozšířily před více než půl stoletím. O něco později začal jako aktivní prvek používat křemík, jehož vodivost je inverzní - n-p-n.
Princip fungování zařízení je stejný, liší se pouze polaritou napětíoddělené parametry. Obliba křemíkových polovodičů v současné době uvedeno, že jsou téměř zcela nahrazeny Německo. A většina zařízení, včetně tranzistory klíče jsou vyrobeny z křemíku bipolárních prvků s vodivým n-p-n.
, tlačítko režimu tranzistoru
klávesu režim tranzistoru plní stejnou funkci jako elektromagnetické relé nebo spínač. Administrace proudu je následující:.
z mikroprocesoru prostřednictvím přechodu báze - emitor „ v tomto kanálu, “ kolektor - emitor „otevírá
kanálu.“ Kolektor - emitor „může procházet proud , jehož hodnota je stokrát větší než základní.Zvláštnost tranzistorových spínačů, že spínací frekvence je mnohem vyšší než u relé. Krystal polovodičů může způsobit tisíce přechodů z otevřeného stavu do uzavřené a zadní v jedné vteřině. Rychlost spínání nejjednodušších bipolárních tranzistorů je tedy zhruba 1 miliónkrát za sekundu. Z tohoto důvodu se tranzistory používají ve střídačích k vytvoření sinusoidu.
Princip tranzistoru
Produkt funguje přesně stejným způsobem jako v režimu zesilovače. V podstatě je na vstup dodáván malý proud regulace, který je několikrát zesílen kvůli měnícím se odporům mezi emitorem a kolektorem. Navíc tento odpor závisí na velikosti proudu, který proudí mezi emitorem a základnou.
V závislosti na typu tranzistoru se změní podstavec. Proto, pokud potřebujete určit závěry prvku, potřebujeteviz referenční nebo datový list. Pokud nemůžete získat přístup k literatuře, můžete použít vodítka k určení závěrů. V tranzistoru je také funkce - nemusí se otevřít. Relé mohou být například ve dvou stavech - uzavřených a otevřených. V tranzistoru se však odpor kanálu "emitor - sběrač" může značně lišit.
Příklad fungování tranzistoru v klíčovém režimu
Zisk je jednou z hlavních charakteristik tranzistoru. Jedná se o tento parametr, který ukazuje, kolikrát proud protékající kanálem "emitor-kolektor" je vyšší než základ. Předpokládejme, že koeficient je 100 (tento parametr je h 21E). V důsledku toho je-li řídicí obvod napájen proudem 1 mA (proud základny), pak u přechodového "kolektoru-emitoru" bude 100 mA. Následkem toho došlo ke zvýšení vstupního proudu (signálu).
Při práci se tranzistor zahřívá, takže potřebuje pasivní nebo aktivní chlazení - radiátory a chladiče. Ohřev však dochází pouze v případě, kdy není průchod "kolektor - emitor" zcela otevřen. V tomto případě musí velká síla rozptýlení - to musí být někde dělat, musí "obětovat" účinnost a uvolňovat ji ve formě tepla. Ohřev bude minimální pouze v případech, kdy je tranzistor uzavřen nebo zcela otevřen.
Režim saturace
Všechny tranzistory mají určitý práh pro vstupní proud. Jakmile je tato hodnota dosažena, zisk již nebude hrát hlavní roli. Současně výstupproud se vůbec nezmění. Napětí na kontaktech "base-emitor" může být vyšší než mezi kolektorem a emitorem. Tento stav saturace je tranzistor plně otevřený. Klíčový režim říká, že tranzistor pracuje ve dvou režimech - buď je zcela otevřený nebo uzavřený. Když je řídicí proud zcela překryt, tranzistor uzavře a zastaví vysílací proud.
Praktické konstrukce
Praktické schémata pro použití tranzistorů v režimu kláves jsou velmi velké. Často se používají k zapnutí a vypnutí LED, aby se vytvořily speciální efekty. Princip fungování tranzistorových klíčů umožňuje nejen vytvářet "hračky", ale také provádět komplexní kontrolní schémata. Ale nutně v konstrukcích je nutné použít rezistory k omezení proudu (jsou instalovány mezi zdrojem řídícího signálu a základnou tranzistoru). Zdroj signálu však může být cokoliv - snímač, spínač s tlačítky, mikrokontrolér apod.
Práce s mikrokontroléry
Při výpočtu tranzistorového klíče je třeba vzít v úvahu všechny funkce provozu tohoto prvku. Aby mohl řídící systém fungovat na mikrokontroléru, používají se zesilovače kaskády na tranzistorech. Problém je v tom, že výstupní signál z regulátoru je velmi slabý, nestačí zapnout napájení cívky elektromagnetického relé (nebo otevřít přechod velmi silného vypínače). Je lepší aplikovat bipolární tranzistorový klíč pro správu prvku MOSFET.Používají se jednoduché struktury sestávající z následujících prvků:
bipolární tranzistor. Rezistor pro omezení vstupního proudu. Polovodičová dioda. Elektromagnetické relé. Napájení 12 voltů.Dioda je instalována paralelně s cívkou relé, je nutné zabránit poruše tranzistoru impulsem s vysokým EMF, který se objeví v okamžiku navíjení. Řídící signál je vyroben mikrokontrolérem, vstupuje do základny tranzistoru a zesiluje. V tomto případě je napájecí zdroj vinutí elektromagnetického relé - otevře se kanál "kolektor-emitor". Při zavírání kontaktů napájení se zátěž zapne. Funkce tranzistorového klíče probíhá v plně automatickém režimu - prakticky není zapotřebí lidské účasti. Hlavní věc - správně naprogramujte mikrokontrolér a připojte jej ke snímačům, tlačítkům, akčním členům.
Použití tranzistorů v konstrukcích
Je nutné studovat všechny požadavky na polovodiče, které budou použity v konstrukci. Pokud máte v plánu řídit vinutí elektromagnetického relé, pak musíte věnovat pozornost jeho síle. Pokud je vysoká, pak je nepravděpodobné použití miniaturních tranzistorů, jako je KT315: nebudou schopny zajistit proud potřebný pro napájení vinutí. Proto se doporučuje používat silné výkonové tranzistory nebo sestavy v energetice. Proud na vstupu z nich je velmi malý, ale velký koeficientzesílení
Pro komutaci slabých zátěží není nutné používat silné relé: je nerozumné. Ujistěte se, že používáte vysoce kvalitní zdroje napájení, zkuste zvolit napětí tak, aby relé fungovalo v normálním režimu. Pokud je napětí příliš nízké, kontakty nebudou přitahovány a nebude zapnuto: velikost magnetického pole se ukáže být malá. Pokud však použijete zdroj s vysokým napětím, začne se vinutí zahřát a možná úplně mimo místo. Během práce s mikrokontroléři používejte jako vyrovnávací paměť nízké a střední výkonové tranzistory, pokud potřebujete zahrnout výkonné zátěže. Jako napájecí zařízení je lepší používat prvky MOSFET. Schéma připojení mikrokontroléru je stejné jako u bipolárního prvku, ale existují malé rozdíly. Práce tranzistorového klíče pomocí tranzistorů MOSFET je stejná jako u bipolárních tranzistorů: přechodový odpor se může plynule měnit a přeměňuje prvek z otevřeného stavu na uzavřený a zpětný.
