VasiliSk; s blog

Есть N-канальные и P-канальные полевики, также ввиду особенностей производства, между Source и Drain образуется “паразитный” диод.

Для управления N-канальным полевиком необходимо приложить положительное напряжение относительно Source порядка 10V. В импульсных преобразователях на частотах 50+кГц требуется быстро открыть полевик, чтобы его сопротивление резко уменьшилось до

0 ом. В таком случае потерь тепла будет меньше. Почему? Если заглянуть в любой даташит на полевой транзистор то можно обнаружить что сопротивление перехода Drain-Source меняется в зависимости от напряжения на Gate-Source. Взьмем абстрактный транзистор: если при 5V сопротивление будет составлять 1 ом, то при 10V уже 0.5-0.7Ом, что в

два раза меньше, как следствие потери при более высоком напряжении управления тоже уменьшаются. Всего то! Однако у Gate есть внутренняя емкость. От десятков пикофарад у самых слабых полевиков до нанофарад у таких монстров как APT5016 (хотя это еще не самый злой полевик).

У P-канального наоборот, надо на Gate подать отрицательное напряжение относительно Source чтобы полевик открылся. Ситуация с сопротивлением открытого канала аналогична.

Драйвер Двигателя На Полевых Транзисторах С Шим

Вы оставляете комментарий в качестве гостя. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Сообщения

Похожие публикации

День добрый. Сразу обозначу, что я профан в электронике.
Необходимо собрать стенд для промывки труб отопления, который состоит из насоса и компрессора. Компрессор нужен для создания кратковременных гидроударов. Воздух из ресивера должен подаваться в шланг с водой через электромагнитный клапан, который будет контролироваться Генератором импульсов.
Все необходимые комплектующие у меня есть и все подключено, кроме самого клапана. При подлючении к ШИМ контроллеру клапан отказывается работать. Полярность соблюдена 100%, пробовал включить на разных частотах и процентовках, бесполезно. Та же светодиодная лента подключенная к ШИМ работает прекрасно, моргает.
Питание ШИМ через блок питания для светодиодной ленты, на выходе 12v 8.3A
Где то читал что необходимо подключать какие то конденсаторы или что то повышающее, но так и не понял, что и как.
Существуют заводские варианты таких промывок, но все они стоят каких то бешеных денег, хотя принципиально исполтзуется такая схема.
Буду премного благодарен если поможете.

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Вообще говоря, не имею такой привычки — донимать людей вопросами, и до всего стараюсь доходить самостоятельно. Но в данном случае без «помощи зала» совсем никак: перепробовал уже все, что только смог придумать — а «воз и ныне там! Поэтому и обращаюсь сюда — возможно, кто-то уже сталкивался с чем-то подобным, и сумел найти решение.
Суть проблемы в следующем: решил построить ШИМ-контроллер для автомобильного вентилятора охлаждения («карлсона»), но никак не могу заставить его работать — как только открываются VT2 и VT3, подключая нагрузку, МК уходит в резет или виснет (чаше — первое). Сбросившись, опять пытается подключить нагрузку, и опять резетится, и так — без конца! Причем, изначально решил испытать схему не на индуктивной нагрузке (электромоторе), а на вполне себе пассивной 60Вт (около 3A по току) лампочке из фары — и та же фигня: МК пытается запуститься, сбрасывается, лампа моргает, дергается. Даже не ШИМ, а обычное мигание лампой с частотой 1Гц через несколько вспышек или вешает МК, или резетит его (что видно по сбою ритма моргания). При этом без нагрузки — по осциллографу, подключенному к ноге 5 МК или к нижнему (по схеме) выводу R7 — все отлично: наблюдается ровный и чистенький ШИМ-сигнал, изменяющийся согласно тестовой программе! Однако, стоит подать нагрузку, как осциллограмма начинает прыгать: появляются ШИМ-импульсы, затем ровная линия, затем снова импульсы с тем заполнением, которое должно быть в самом начале программы. Собственно, это наблюдение и позволило сделать вывод о том, что МК перезагружается.
Естественно, первая мысль — слабый лабораторник (он у меня импульсный, самодельный, где-то на 3А — действительно слабый; но та же петрушка наблюдалась и при попытках питать устройство от трансформаторного ЗУ на 10А). Ну, пригнал машину, снял с нее аккум (100% свежий и не дающий просадок!), запитал от него — однако проблема повторилась. Значит, дело не в питании. Пробовал много различных танцев с бубном: отключал внешнюю цепочку сброса R2-C2 (результат — ноль), включал BOD микроконтроллера (стало еще хуже), подвешивал вместо C4 и C6 электролиты большей емкости (не помогло). Думал, что, возможно, кондеи C4 и C6 разряжаются через R7 — экспериментировал с его сопротивлением (от 100 до 960 Ом), перекидывал его верхний вывод на анод VD1 (чтобы отсечь резистор от фильтрующих C4 и C6) — тщетно. Грешил даже на то, что какие-то проблемы вносит емкость затворов VT2 и VT3 — уменьшал сопротивление R10 и R12, дабы затвор быстрее «разряжался» — безрезультатно.
Игрался с частотой МК и ШИМ — перебрал частоты ШИМ от 18 до 4687 Гц; пытался запускать нагрузку с разным заполнением ШИМ, от 10 до 40% — как глючило, так и глючит. Т.е., перелопатил, практически, всю схему!
Удалось заставить устройство нормально работать на лампу, и даже на пару спаралеленных электродвигателей МЭ218 (от «печки») следующим образом: R8 был исключен (вместо него — перемычка), а C7 (изначально — К73-17В всего на 0,47мкФ) был заменен на пару электролитов по 1500мкФ, включенных плюс к плюсу последовательно (для устранения полярности кондеев). Нагрузка стала нормально подключаться, отрабатывать как на повышение, так и на убывание заполнения ШИМ. Двигатели отлично работали как при ступенчатом изменении ШИМ-заполнения, так и при плавном. Единственное, что при попытке подать на двигатели ШИМ с заполнением менее 20%, МК опять начинал дергаться и резетить, а так же резетил при резком отключении движков: если раскрутить их до 100%, а потом снять сигнал, то МК перезагружался; однако, если после 100% плавно понижать обороты где-то до 40%, и лишь потом снимать сигнал, то схема работала нормально. Плюс, очень сильно нагревались электролиты C7.
Однако, когда принес схему в машину — для отладки непосредственно в «боевых условиях», и подключил мощный двигатель вентилятора, началась старая песня с резетами.
Сейчас, вроде бы, «осенило» — поменял VD2 на Шоттки 1N5822 — лампочка запустилась на «ура» даже без С7; так же отлично и мягко стартовала спарка из МЭ218 — радостный побежал к машине. Но с «карлсоном» — опять мимо: МК вновь ушел в перезагрузку. Все: я не знаю, что тут делать — каждую деталь уже перелопатил, и кучу вариантов испробовал. Но ничего не понятно(( Вот и прошу помочь: может быть, кто-то уже был в такой ситуации, и как-то решил подобную проблему?
VT2 и VT3 стоят «фирменные», IR-овские (не Китай) — из «Чип и Дипа». ATtiny13 — с Алиэкспресс; чтобы исключить возможность брака конкретной микросхемы, пробовал ставить в схему несколько разных экземпляров МК (из одной посылки). DS18B20 пока еще не подключал (нужно разобраться с ШИМ!). IRF3205 каскадированны для уменьшения нагрева (хотя его и так практически нет), и для дополнительной надежности (чтобы в случае выхода из строя одного транзистора не перегреть машину). Тестовую программу специально написал «китайским стилем», без циклов и т.п. — чтобы она была максимально простой, наглядной и линейной — для уверенности, что не в ней дело.
Подскажите пожалуйста — откуда эти резеты, и как с ними бороться? Как заставить схему отрабатывать на мощную нагрузку? Заранее благодарю.

Читайте также  Степлер для гвоздей

;*************ТЕСТОВАЯ ПРОГРАММА************* ;============ДИРЕКТИВЫ ТРАНСЛЯТОРУ=========== .device ATtiny13 .include «tn13def.inc» .list ;Обзывательство регистров .def Temp = R16 .cseg .org 0x00 ;=========ТАБЛИЦА ВЕКТОРОВ ПРЕРЫВАНИЙ======== rjmp Begin //Начальный сброс reti //Внешнее прерывание INT0 reti //Изменение состояния любой линии reti //Переполнение T0 reti //Готовность EEPROM reti //Срабатывание компаратора reti //Совпадение в канале A таймера T0 reti //Совпадение в канале B таймера T0 reti //Переполнение сторожевого таймера reti //Завершение преобразования в АЦП ;============МОДУЛЬ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ============ Begin: ;——Инициализация стека ldi Temp, RAMEND out SPL, Temp ;——Отключение компаратора ldi Temp, 0x80 out ACSR, Temp ;——Настройка портов ldi Temp, 0b00000111 out DDRB, Temp //PB0 — на вывод ;——Настройка ШИМ ldi Temp, 0b11000001 out TCCR0A, Temp //Режим — быстрый ШИМ с инверсией ldi Temp, 0b00000010 out TCCR0B, Temp //Делим тактирование таймера на 8 rjmp Start //При старте пропускаем 5-секундную задержку ;===============ТЕСТОВЫЙ ЦИКЛ================ PWM: ldi Temp, 0b00000000 out OCR0A, Temp //ШИМ=0% rcall Delay5sec //Ждем 5 сек ;——Повышаем скорость Start: ldi Temp, 77 out OCR0A, Temp //ШИМ=30% rcall Delay2sec ldi Temp, 102 out OCR0A, Temp //ШИМ=40% rcall Delay2sec ldi Temp, 128 out OCR0A, Temp //ШИМ=50% rcall Delay2sec ldi Temp, 154 out OCR0A, Temp //ШИМ=60% rcall Delay2sec ldi Temp, 179 out OCR0A, Temp //ШИМ=70% rcall Delay2sec ldi Temp, 205 out OCR0A, Temp //ШИМ=80% rcall Delay2sec ldi Temp, 230 out OCR0A, Temp //ШИМ=90% rcall Delay2sec ldi Temp, 255 out OCR0A, Temp //ШИМ=100% rcall Delay2sec ;——Понижаем скорость ldi Temp, 230 out OCR0A, Temp //ШИМ=90% rcall Delay2sec ldi Temp, 205 out OCR0A, Temp //ШИМ=80% rcall Delay2sec ldi Temp, 179 out OCR0A, Temp //ШИМ=70% rcall Delay2sec ldi Temp, 154 out OCR0A, Temp //ШИМ=60% rcall Delay2sec ldi Temp, 128 out OCR0A, Temp //ШИМ=50% rcall Delay2sec ldi Temp, 102 out OCR0A, Temp //ШИМ=40% rcall Delay2sec ldi Temp, 77 out OCR0A, Temp //ШИМ=30% rcall Delay2sec rjmp PWM //Возвращаемся, и начинаем с 5 сек «молчания» ;===========ПОДПРОГРАММЫ ЗАДЕРЖКИ============ ;——Задержка в 2 секунды Delay2sec: ldi R17, 253 ldi R18, 75 ldi R19, 29 L1: subi R17, 1 sbci R18, 0 sbci R19, 0 brcc L1 nop ret ;——Задержка в 5 секунд Delay5sec: ldi R17, 253 ldi R18, 61 ldi R19, 73 L2: subi R17, 1 sbci R18, 0 sbci R19, 0 brcc L2 nop ret

Здравствуйте, если кто-то знает, подскажите, пожалуйста, какой мосфет(Q3) можно использовать. Еще интересует по каким критериям они подбираються и где это можно сделать(тобишь сайт на котором можно указать нужные параметры/или это как-то по другому подбирается?).

На счет импульсов генерируемых Arduino Uno на микропроцесоре ATmega328P. Частота в даном примере(вообще она будет перед стартом задаваться в пределах 1-50Гц) 50Гц, период 0,02с, duty cycle 50%.

Еще такой вопрос, подскажите, пожалуйста, нормальный ли характер графика D на осцилографе? Почему он именно такой, если не нормальный, то что исправить?

Если нужна дополнительная информацыя, без проблем, в мерах своих возможностей, добавлю. За любую помощь зарание спасибо.

Рулим 220 вольтами с помощью мосфета

Мосфетом не совсем удобно рулить 220 вольтами. Ну всяким извращенцам это нравится Вот пример схемы:

Эта схема диммера для лампочек, с помощью ШИМ можно менять яркость. Подробнее тут http://www.learningelectronics.net/circuits/dimmer-with-mosfet.html

А для нормального управления нагрузкой в 220 вольт вместо мосфетов можно использовать:

  • симисторы типа bt131. Если нужна плавная регулировка света, то нужно делать что-то вроде этого:

    Вкратце из за того, что напряжение переменное, надо будет с помощью прерывания отлавливать момент когда лучше всего открыть симистор, и сделать из обычной фазы что-то вроде этого:

    Подробнее тут http://www.cyber-place.ru/showthread.php?t=525
  • транзисторы дарлингтона
  • КР1182ПМ1 (не особо надежно, по отзывам дохнут они)
  • Автор
  • Сообщение

Драйверы IGBT-транзисторов

Если вы нашли какой-то новый драйвер, на рабочее напряжение от 2,5 до 18-20 вольт или на бОльшее напряжение, то пожалуйста, сообщите в этой теме.

Проверка исправности драйвера.

  1. Адаптер к звуковой карте для тестирования IGBT-драйвера
  2. В следующем ниже сообщении приведены ссылки на примеры проверки исправности драйвера с помощью светодиода.

Проверка исправности IGBT-драйвера

Проверка исправности IGBT-драйвера.

  1. Адаптер к звуковой карте для тестирования IGBT-драйвера
  2. Ниже примеры проверки исправности драйвера с помощью светодиода (+ резистор), подключенного на выход драйвера. Если драйвер исправен, то светодиод должен кратко вспыхивать при попытках поджига лампы.

Impulsite писал(а): Теперь, я думаю, можно проверить исправен ли драйвер U2. Его выход (это вывод 4) через два резистора по 22 ома, R31, R32, соединяется с затворами Q10A и Q11A.
1) проверить, нет ли обрыва в резисторах R31 и R32.
2) выпаять неисправные транзисторы Q10A и Q11A и между точками пайки затвора (g) и эмиттера (e) впаять цепочку из светодиода и резистора.

3) если драйвер U2 исправен и резисторы R31, R32 в порядке, то светодиод VD1 должен мигать при попытках поджига вспышки кнопкой Test.
4) по возможности с помощью осциллографа измерить амплитуду и длительность импульсов на выводе 4 драйвера U2.

sa137 писал(а): осциллограф есть не у всех. Хотя он и решает почти все проблемы с диагностированием.

На мой взгляд может будет полезен такой простой тестер:

Q1 можно заменить цифровым транзистором (в котором уже есть резисторы). Можно для удобства дополнить простым параметрическим стабилизатором (стабилитрон + резистор) и запитывать прямо от драйвера.

Плохо, что эта конструкция отслеживает только один перепад . но это плата за простоту.

Impulsite писал(а): Предлагаю следующее: См. схему внизу.
— отсоединить разъём J401. Оставить подключенным только J402 — подкачка высоким напряжением основного конденсатора и схемы.
— отключить пока IGBT-транзистор.
— отпаять и заизолировать синий и белый провода между платами IGBT PCB и FLASH PCB. Красный и чёрный остаются на месте.
— на месте резисторов R411, R412 поставить один разрывной резистор 0,5-1 Вт величиной 5,6. 10 кОм. Этого достаточно для нормальной работы драйвера и меньше риска, что резисторы будут гореть.
— на входах поставить кнопки SA1 — «включение 30 Вольт» и SA2 — «включение IGBT». Резистор перед кнопками нужен для безопасного токоограничения и он соединяет кнопки с «+» батареи.
— поставить контрольные светодиоды на выходе OUT1 и параллельно конденсатору C401. Можно также поставить светодиод на выход OUT2 — тоже для проверки его работоспособности.
VD1 будет показывать, есть ли напряжение 30 В на питании микросхемы U401, когда нажата кнопка SA1.
VD2 будет показывать, открывается ли U401 нормально при кратковременном замыкании кнопки SA2.
Т.е. при всех исправных деталях сначала замыкание SA1 должно включить VD1. Если теперь одновременно нажать и SA2, то должен включиться светодиод VD2.

Если монтаж выполнен верно, а светодиоды не включаются, или сразу начинают светить, то можно сделать вывод о наличии неисправных деталей на плате.

Н-мост и схема работы для управления двигателями

В различных электронных схемах часто возникает необходимость менять полярность напряжения, прикладываемого к нагрузке, в процессе работы. Схемотехника таких устройств реализуется с помощью ключевых элементов. Ключи могут быть выполнены на переключателях, электромагнитных реле или полупроводниковых приборах. Н-мост на транзисторах позволяет с помощью управляющих сигналов переключать полярность напряжения поступающего на исполнительное устройство.

Что такое Н-мост

В различных электронных игрушках, некоторых бытовых приборах и робототехнике используются коллекторные электродвигатели постоянного тока, а также двухполярные шаговые двигатели. Часто для выполнения какого-либо алгоритма нужно с помощью электрического сигнала быстро поменять полярность питающего напряжения с тем, чтобы двигатель технического устройства стал вращаться в противоположную сторону. Так робот-пылесос, наткнувшись на стену, мгновенно включает реверс и задним ходом отъезжает от препятствия. Такой режим реализуется с помощью Н-моста. Схема Н-моста позволяет так же изменять скорость вращения электродвигателя. Для этого на один из двух ключей подаются импульсы от широтно-импульсного модулятора (ШИМ).

Читайте также  Структура биполярного транзистора

Схемой управления режимами двигателя является h-мост. Это несложная электронная схема, которая может быть выполнена на следующих элементах:

  • Биполярные транзисторы
  • Полевые транзисторы
  • Интегральные микросхемы

Основным элементом схемы является электронный ключ. Принципиальная схема моста напоминает латинскую букву «Н», отсюда название устройства. В схему входят 4 ключа расположенных попарно, слева и справа, а между ними включена нагрузка.

H-мост

На схеме видно, что переключатели должны включаться попарно и по диагонали. Когда включен 1 и 4 ключ, электродвигатель вращается по часовой стрелке. 2 и 3 ключи обеспечивают работу двигателя в противоположном направлении. При включении двух ключей по вертикали слева или справа произойдёт короткое замыкание. Каждая пара по горизонтали закорачивает обмотки двигателя и вращения не произойдёт. На следующем рисунке проиллюстрировано, что происходит, когда мы меняем положение переключателей:

Схема работы H-моста

Если мы заменем в схеме переключатели на транзисторы, то получим такой вот (крайне упрощенный) вариант:

H-мост

Для того чтобы исключить возможное короткое замыкание h-мост на транзисторах дополняется входной логикой, которая исключает появление короткого замыкания. В современных электронных устройствах мостовые схемы изменения полярности дополняются устройствами, обеспечивающими плавное и медленное торможение перед включением реверсного режима.

Н-мост на биполярных транзисторах

Транзисторы в ключевых схемах работают по принципу вентилей в режиме «открыт-закрыт», поэтому большая мощность на коллекторах не рассеивается, и тип применяемых транзисторов определяется, в основном, питающим напряжением. Несложный h-мост на биполярных транзисторах можно собрать самостоятельно на кремниевых полупроводниковых приборах разной проводимости.

H-мост на биполярных транзисторах

Такое устройство позволяет управлять электродвигателем постоянного тока небольшой мощности. Если использовать транзисторы КТ816 и КТ817 с индексом А, то напряжение питания не должно превышать 25 В. Аналогичные транзисторы с индексами Б или Г допускают работу с напряжением до 45 В и током не превышающим 3 А. Для корректной работы схемы транзисторы должны быть установлены на радиаторы. Диоды обеспечивают защиту мощных транзисторов от обратного тока. В качестве защитных диодов можно использовать КД105 или любые другие, рассчитанные на соответствующий ток.

Недостатком такой схемы является то, что нельзя подавать на оба входа высокий потенциал, так как открытие обоих ключей одновременно вызовет короткое замыкание источника питания. Для исключения этого в интегральных мостовых схемах предусматривается входная логика, полностью исключающая некорректную комбинацию входных сигналов.

Схему моста можно изменить, поставив в неё более мощные транзисторы.

Н-мост на полевых транзисторах

Кроме использования биполярных транзисторов в мостовых схемах управления питанием, можно использовать полевые (MOSFET) транзисторы. При выборе полупроводниковых элементов обычно учитывается напряжение, ток нагрузки и частота переключения ключей, при использовании широтно-импульсной модуляции. Когда полевой транзистор работает в ключевом режиме, у него присутствуют только два состояния – открыт и закрыт. Когда ключ открыт, то сопротивление канала ничтожно мало и соответствует резистору очень маленького номинала. При подборе полевых транзисторов для ключевых схем следует обращать внимание на этот параметр. Чем больше это значение, тем больше энергии теряется на транзисторе. При минимальном сопротивлении канала выше КПД моста и лучше его температурные характеристики.

Дополнительным негативным фактором является зависимость сопротивления канала от температуры. С увеличением температуры этот параметр заметно растёт, поэтому при использовании мощных полевых транзисторов следует предусмотреть соответствующие радиаторы или активные схемы охлаждения. Поскольку подбор полевых транзисторов для моста связан с определёнными сложностями, гораздо лучше использовать интегральные сборки. В каждой находится комплементарная пара из двух мощных MOSFET транзисторов, один из которых с P каналом, а другой с N каналом. Внутри корпуса также установлены демпферные диоды, предназначенные для защиты транзисторов.

В конструкции использованы следующие элементы:

  • VT 1,2 – IRF7307
  • DD 1 – CD4093
  • R 1=R 2= 100 ком

Интегральные микросхемы с Н-мостом

В ключах Н-моста желательно использовать комплементарные пары транзисторов разной проводимости, но с одинаковыми характеристиками. Этому условию в полной мере отвечают интегральные микросхемы, включающие в себя один, два или более h-мостов. Такие устройства широко применяются в электронных игрушках и робототехнике. Одной из самых простых и доступных микросхем является L293D. Она содержит два h-моста, которые позволяют управлять двумя электродвигателями и допускают управление от ШИМ контроллера. Микросхема имеет следующие характеристики:

  • Питание – + 5 В
  • Напряжение питания электромотора – + 4,5-36 В
  • Выходной номинальный ток – 500 мА
  • Ток в импульсе – 1,2 А

Микросхема L298 так же имеет в своём составе два h-моста, но гораздо большей мощности. Максимальное напряжение питания, подаваемое на двигатель, может достигать + 46 В, а максимальный ток соответствует 4,0 А. Н-мост TB6612FNG допускает подключение двух коллекторных двигателей или одного шагового. Ключи выполнены на MOSFET транзисторах и имеют защиту по превышению температуры, перенапряжению и короткому замыканию. Номинальный рабочий ток равен 1,2 А, а максимальный пиковый – 3,2 А. Максимальная частота широтно-импульсной модуляции не должна превышать 100 кГц.

Мостовые устройства управления электродвигателями часто называют драйверами. Драйверами так же называют микросхемы, только обеспечивающие управление мощными ключевыми каскадами. Так в схеме управления мощным электродвигателем используется драйвер HIP4082. Он обеспечивает управление ключами, собранными на дискретных элементах. В них используются MOSFET транзисторы IRF1405 с N-каналами. Компания Texas Instruments выпускает большое количество интегральных драйверов предназначенных для управления электродвигателями разных конструкций. К ним относятся:

  • Драйверы для шаговых двигателей – DRV8832, DRV8812, DRV8711
  • Драйверы для коллекторных двигателей – DRV8816, DRV8848, DRV8412/32
  • Драйверы для бесколлекторных двигателей – DRV10963, DRV11873, DRV8332

На рынке имеется большой выбор интегральных мостовых схем для управления любыми электродвигателями. Сделать конструкцию можно и самостоятельно, применив качественные дискретные элементы.

Дата поста: 20-08-2013

Со временем каждый пользователь Arduino задумывается об управлении не только светодиодами и устройствами с напряжением до 5 вольт, но и об управлении соленоидами, моторами, светодиодными лентами и т.д., которые используют 12 и больше вольт. В этой статье будет рассмотрено как можно работать с высоким напряжением с использованием MOSFET и ардуино.

В этой статье будет рассматриваться MOSFET транзистор — металл-оксид-полупроводник полевой транзистор, в частности** RFP30N06LE**, но так же можно работать и с другими.

Начнём с того, что MOSFET это транзистор, но особого типа.
Транзисторы имеют 3 вывода, которые имеют 2 простые функции, первая — переключение, вторая — усиление (в данном примере рассматривается первая функция — переключатель). Выходы называются следующим образом: Вход (Источник), он же Source, Выход (Сток) — Drain, и Управление (Ворота, Затвор) — Gate. При отправке сигнала высокого уровня к Gate (управляющий вывод), транзистор включается и позволяет току течь от источника (Source) к стоку (Drain).

Таким образом, мы подключим наш мотор, соленоид или лампу к V +, но не к земле (V-). Землю мы подключаем к стоку (Drain) транзистора. Когда наш Arduino посылает сигнал высокого уровня на Gate транзистора, он переключает транзистор (соединяет Source и Drain) и замыкает цепь для двигателя, соленоида, или лампы.

Подключаем мотор к Arduino (схема 1)

Подключаем соленоид к Arduino (схема 2)

Подключаем ламу к Arduino (схема 3)

Подключение / Зачем диод используется?

Эта схема довольно проста. Единственная часть, которая вызывает вопросы — использование стягивающего резистора (Pull down). Резистор удерживает низкий уровень на Gate, когда Arduino не посылает сигнал высокого уровня. Дело в том, что если плохие провода, например, сигнал может плавать, и когда Arduino не посылает сигнал, остаточное напряжение может оставаться и транзистор может самопроизвольно включаться. Резистор же стягивает остаточное напряжение к земле.

Читайте также  Каким прибором измеряется напряжение

Так же на схемах 1 и 2 вы можете заметить диод. При подключении устройства с катушкой (Coil), будь то реле, соленоид или мотор всегда используйте диод. Что будет если мы его не будем использовать? Когда вы перестаёте питать катушку обратное напряжение, бывает до нескольких сотен вольт, направляется обратно. Это длится всего несколько микросекунд, но этого достаточно, чтобы убить наш MOSFET. Так что этот диод позволяет току проходить в одну сторону, как правило, в неправильной ориентации и ничего не делает. Но когда происходит скачок напряжения ток течет в противоположном направлении, диод позволяет ему течь обратно на спираль, а не на транзистор.

Нам понадобится диод достаточно быстро реагирующий на отдачу, и достаточно сильный, чтобы взять на себя нагрузку. Нам подойдут диоды 1N4001 или SB560. Если вам нужна дополнительная защита, то можно использовать оптоизолятор между Arduino и транзистором. Оптоизолятор изолирует обе стороны цепи, и высокое напряжение не сможет вернуться в микроконтроллер, и не убьёт его.

Так же обязательно убедитесь, что подключаете диод правильно! Полосой (обычно серебристой) к плюсу (V+), иначе толку от него будет ноль, и может сделать даже хуже.

Недостатки / Ограничения

Транзисторы, такие как RFP30N06LE подходят для управления мощных устройств с вашего Arduino, но у них есть некоторые ограничения. Это текущая конфигурация имеет смысл только для переключения DC ток, так что не пытайтесь это с AC источником, а также MOSFET-транзисторы имеют ограничения, такие как напряжение и силу тока. RFP30N06LE может обрабатывать переключения до 60В, а сила тока ограничена 30А (с радиатором и правильным подключением), так же крайне важно использовать теплоотвод при силе тока более нескольких ампер, так как в таком случае при работе транзистора выделяется достаточно большое количество тепла.

Обычно можно просто припаять изогнутый кусочек металла на к спинке, просто чтобы рассеять тепло. Обратите внимание, что при использовании нескольких транзисторов не припаивайте к общему радиатору, используйте на каждый транзистор отдельный радиатор, так как у этих транзисторов спинка соединена с Выходом (Drain)! Это важно. Так же хочу отметить, что для AC тока лучше используйте реле.

Fade it / Используем ШИМ

Вы знаете, на Arduino есть PWM (ШИМ) выходы, почему бы нам ими не воспользоваться? Да, PWM — это то, что позволяет использовать analogWrite (PIN, значение). PWM на самом деле не аналоговый выход. Arduino действительно пульсирует (очень быстро) от 0 до 5V так что среднее напряжение находится где-то между 0 и 5в. Мы можем подключить к PWM выходу наш транзистор и управлять яркостью света, скоростью мотора и т.д. так, как будто мы подключили их напрямую к Arduino. Для этого нужно просто убедиться, что транзистор подключен к PWM выходу Arduino.

Код / Скетч для Arduino

Вам вряд ли пригодится этот код, вы просто отправить сигнал высокого уровня к Gate и БАМ. Оно работает. Но я набросал код для вас, поэтому вы можете потестировать его с использованием ШИМ. (Имеет смысл только для двигателя или лампочки, не для соленоида).

Устройство транзисторов

Наиболее популярный вид полупроводникового транзистора – биполярный. В устройство транзистора этого типа входит монокристалл, разделенный на 3 зоны: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э), каждая из которых имеет свой вывод.

  • Б – база, очень тонкий внутренний слой;
  • Э – эмиттер, предназначается для переноса заряженных частиц в базу;
  • К – коллектор, составляющая, которая имеет тип проводимости, одинаковый с эмиттером, предназначена для сбора зарядов, поступивших с эмиттера.
  • n-типа — носителями зарядов являются электроны.
  • p-типа — носители зарядов – положительно заряженные «дырки».

Требуемый тип проводимости достигается путем легирования различных частей кремниевого монокристалла. Легирование – это добавление в состав материала различных примесей для улучшения физических и химических свойств этого материала. Транзисторы по типу проводимости раздаются на два типа: n-p-n и p-n-p.

Принцип работы.

Электронная схема должна обеспечить строго стабилизированные напряжение и ток, подводимые к кристаллу. Небольшое превышение в цепи питания существенно снижает ресурс светоизлучателя.

В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

Питание диода через ограничивающий резистор.

Это простейшая линейная схема. Она не способна автоматически поддерживать ток. С ростом напряжения, он будет расти, при превышение допустимого значения произойдет разрушение кристалла от перегрева. В более сложном случае управление реализуется через транзистор. Недостаток линейной схемы – бесполезное рассеивание мощности. С ростом напряжения будут расти и потери. Если для маломощных LED-источников света такой подход еще допустим, то при использовании мощных светоизлучающих диодов такие схемы не используются. Из плюсов только простота реализации, низкая себестоимость, достаточная надежность схемы.

Можно применить импульсную стабилизацию. В простейшем случае схема будет выглядеть так:

Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

При нажатии на кнопку происходит заряд конденсатора, при отпускании, он отдает накопленную энергию полупроводнику, а тот излучает свет. При росте напряжения время на зарядку сокращается, при падении – увеличивается. Вот так на кнопку и надо нажимать, поддерживая свечение. Естественно, сейчас это все делает электроника. В источниках питания роль кнопки выполняет транзистор, либо тиристор. Это — принцип ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Замыкание происходит десятки, а то и тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.

Категорически не стоит путать светодиодный драйвер и ПРА для люминесцентных ламп, у них разные принципы работы.

Как подключить транзистор к Ардуино

Подключить мотор постоянного тока напрямую к цифровым или аналоговым портам Arduino не получится. Это обусловлено тем, что пины на плате Ардуино не способны выдавать ток более 40 мА. При этом мотору постоянного тока, в зависимости от нагрузки, необходимо сотни миллиампер. Потому и возникает потребность управления электрической цепью высокого напряжения транзистором или Motor Shield L293D.

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • макетная плата;
  • 1 биполярный транзистор;
  • 1 мотор постоянного тока;
  • 2 резистора от 1 до 10 кОм;
  • провода «папа-папа» и «папа-мама».

Схема подключения мотора постоянного тока к Ардуино

Соберите электрическую цепь, как на рисунке выше. Если присмотреться к сборке на макетной плате, то вы заметите, что транзистор играет роль кнопки. Если кнопка замыкает электрическую цепь при нажатии на толкатель, то транзистор начинает пропускать ток при подаче напряжения на базу. Таким образом, мы можем сделать автоматическое или полуавтоматическое управление мотором на Ардуино.

Скетч. Управление мотором через транзистор

Если вы заметили, то это скетч из занятия — Включение светодиода на Ардуино. С точки зрения микропроцессора абсолютно не важно, что подключено к Pin13 — светодиод, транзистор или драйвер светодиодов для Светового меча на Ардуино. Обратите внимание на то, что резистор R1 подтягивает базу транзистора к земле, а резистор R2 служит для защиты порта микроконтроллера от перегрузки.

Скетч. Управление мотором от датчика

Скетч управления двигателем постоянного тока на Ардуино можно написать по-другому. Добавим в схему фоторезистор и сделаем автоматическое включение мотора при снижении уровня освещенности в комнате. Можно также использовать датчик уровня жидкости или любой другой датчик. В скетче мы используем операторы if и else для управлением (включением/выключением) мотора постоянного тока.

Управление двигателем постоянного тока на Arduino UNO