● проект 12: управляем реле через транзистор

Как подключить моторчик к Arduino

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• мотор постоянного тока (Motor DC);
• транзистор полевой/биполярный;
• драйвер двигателей L298N;
• провода «папа-папа», «папа-мама».

Перед выбором способа управления двигателем от Arduino Uno r3, уточните на какое напряжение рассчитан ваш моторчик. Если питание требуется более 5 Вольт, то следует использовать транзистор или драйвер. Распиновка транзисторов может отличаться от приведенного примера (следует уточнить распиновку для своего типа). Драйвер L298N позволит не только включать мотор, но и изменять направление вращения.

Скетч. Подключение мотора напрямую

Схема. Управление моторчиком от Ардуино напрямую Подключение мотора к Ардуино напрямую — самый простой вариант включения вентилятора на Arduino или машинки. Команда для включения двигателя не отличается, от команды при подключении светодиода к микроконтроллеру. Функция digitalWrite включает/выключает подачу напряжения на цифровой порт, к которому подключен двигатель постоянного тока. Соберите схему и загрузите программу.

void setup() { pinMode(12, OUTPUT); // объявляем пин 12 как выход } void loop() { digitalWrite(12, HIGH); // включаем мотор delay(1000); // ждем 1 секунду digitalWrite(12, LOW); // выключаем мотор delay(1000); // ждем 1 секунду }

Пояснения к коду:

1. для подключения мотора без драйвера можно использовать любой порт;
2. если двигатель не включается, то, возможно, не хватает силы тока на цифровом выходе, подключите двигатель через транзистор к порту 3,3V или 5V.

Скетч. Подключение мотора через транзистор

Подключение мотора через транзистор к Ардуино потребуется, если двигатель никак не хочет включаться от платы напрямую, то следует использовать порт 5 Вольт на микроконтроллере или внешний источник питания. Транзистор будет играть роль ключа, замыкая/размыкая электрическую цепь. Сам транзистор управляется цифровым портом. Соберите схему, как на картинке и загрузите программу.

Подключение FA-130 мотора постоянного тока — Motor DC Arduino void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // объявляем пин 13 как выход } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // включаем мотор delay(1000); // ждем 1 секунду digitalWrite(13, LOW); // выключаем мотор delay(1000); // ждем 1 секунду }

Пояснения к коду:

1. при необходимости можно подключить два мотора FA-130 к Ардуино;
2. в зависимости от характеристик, двигатель подключается к 3,3 или 5 Вольтам.

Скетч. Подключение мотора через драйвер

Схема подключения двух моторов через драйвер l298n Подключение мотора к Ардуино через драйвер L298N или Motor Shield L293D позволит менять направление вращения ротора. Но для использования данных модулей потребуется установить соответствующие библиотеки для Ардуино. В примере мы использовали схему подключения двигателя с помощью модуля L298N. Соберите схему, как на картинке ниже и загрузите следующий скетч с использованием.

// задаем имена для портов #define IN1 3 #define IN2 4 #define IN3 5 #define IN4 6 void setup() { pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); } void loop() { // вращаем моторчики в одну сторону digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW); delay(2000); // ждем 2 секунды digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW); delay(1000); // выключаем на 1 секунду // вращаем моторчики в обратную сторону digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH); digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH); delay(2000); // ждем 2 секунды digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW); delay(1000); // выключаем на 1 секунду }

Электромагнитные и твердотельные реле

Электромагнитное реле

Электромагнитное реле – это электрическое устройство, которое механическим путем замыкает или размыкает цепь нагрузки при помощи магнита. состоит из электромагнита, подвижного якоря и переключателя. Электромагнит – это провод, который намотан на катушку из ферромагнетика. В роли якоря выступает пластина из магнитного материала. В некоторые модели устройства могут быть встроены дополнительные электронные компоненты: резистор для более точного срабатывания реле, конденсатор для уменьшения помех, диод для устранения перенапряжений.

Работает реле благодаря электромагнитной силе, возникающей в сердечники при подаче тока по виткам катушки. В исходном состоянии пружина удерживает якорь. Когда подается управляющий сигнал, магнит начинает притягивать якорь и замыкать либо размыкать цепь. При отключении напряжения якорь возвращается в начальное положение. Источниками управляющего напряжения могут быть датчики (давления, температуры и прочие), электрические микросхемы и прочие устройства, которые подают малый ток или малое напряжение.

Электромагнитное реле применяется в схемах автоматики, при управлении различными технологическими установками, электроприводами и другими устройствами. Реле предназначено для регулирования напряжений и токов, может использоваться как запоминающее или преобразующее устройство, также может фиксировать отклонения параметров от нормальных значений.

Классификация электромагнитных реле:

• Управляющий ток может быть как постоянным, так и переменным. В первом случае устройство может быть нейтральным или поляризованным. Для переменного тока якорь выполняется из электротехнической стали, чтобы уменьшить потери.
• Якорное или герконовое реле. Для якорного процесс замыкания и размыкания происходит при помощи перемещения якоря, для герконового характерно отсутствие сердечника, магнитное поле воздействует на электрод с контактами.
• Быстродействие – до 50 мс, до 150 мс и от 1 с.
• Зщитное покрытие – герметизированное, зачехленное и открытое.

По сравнению с полупроводниковыми устройствами электромагнитное реле обладает преимуществами – оно стоит недорого, коммутация большой нагрузки при небольшом размере устройства, малое выделение тепла на катушке. Из недостатков можно выделить медленное срабатывание, помехи и сложность коммутации индуктивных нагрузок.

Твердотельные реле

Твердотельные реле считаются хорошей альтернативой электромагнитным, они представляет собой модульное полупроводниковое устройство, которое производится по гибридной технологии. В составе реле имеются транзисторы, симисторы или тиристоры. По сравнению с электромагнитными устройствами твердотельные реле обладают рядом преимуществ:

• Долгий срок эксплуатации.
• Быстродействие.
• Малые размеры.
• Отсутствуют посторонние шумы, акустические помехи, дребезги контактов.
• Низкое потребление энергии.
• Качественная изоляция.
• Стойкость к вибрации и ударам.
• Нет дугового разряда, что позволяет работать во взрывоопасных местах.

Работают по следующему принципу: подается управляющий сигнал на светодиод, происходит гальваническая развязка управляющей и коммутируемой цепей, затем сигнал переходит на фотодиодную матрицу. Напряжение регулирует силовым ключом.

Твердотельные реле также имеют несколько недостатков. Во-первых, при коммутации происходит нагрев устройства. Повышение температуры устройства приводит к ограничению регулируемого тока – при температурах, превышающих 60 градусов, уменьшается величина тока, максимальная рабочая температура 80 градусов.

Твердотельные реле классифицируются по следующим признакам:

• Тип нагрузки – однофазные и трехфазные.
• Способ управления – коммутация происходит за счет постоянного напряжения, переменного или ручного управления.
• Метод коммутации: контроль перехода через ноль (применяется для слабоиндуктивных, емкостных и резистивных нагрузок), случайное включение (индуктивные и резистивные нагрузки, которым необходимо мгновенное срабатывание) и фазовое управление (изменение выходного напряжения, регулировка мощности, управление лампами накаливания).

Рулим 220 вольтами с помощью мосфета

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:

Для таких вещей люди специально придумали специальные драйверы типа этих http://voltmaster-samara.ru/catalog/drajvery-mop-i-igbt-tranzistorov

Тут уж народ издевается над МОП транзисторами как хочет

Суть в том, что драйвер нужен как раз для согласования пяти вольт с выводов ардуино (а также других микроконтроллеров) с уровнями, необходимыми для управления затворами мосфетов.

На картинке первые две схемы а) и б) не очень, так как из-за кривых рук разработчика все может задымится. Зато вторые норм.

И кстати если надо использовать ШИМ — то лучше выбрать высокоскоростной драйвер типа TC4420.

Работа с Arduino IDE

Для работы платы и вашего будущего проекта необходимо написать и загрузить на Andruno скетч. Скетч (sketch) – программа, написанная специально для Adruno. Для выполнения данного пункта вам понадобятся:

• Ардуино;
• USB-кабель Type-A;
• Устройство, работающее на ОС Windows.

Скачайте бесплатную среду разработки для Ардуино с официального сайта производителя. Вместе с программой автоматически установятся драйвера для определения девайса при подключении к USB-порту. Если же Ардуино не определится – произведите ручную установку необходимых компонентов.

На схеме должен загореться зелёный светодиод при подключении к USB. Запустите приложение и приступайте к созданию собственного скетча. Проверка работоспособности и совместимости Arduino с ПО можно проверить при помощи встроенного скетча «LED». Запуск данного процесса должен вызвать мигание светодиода.

В меню Tool – Board выберите используемую плату. Далее следует загрузка скетча в Arduino при помощи кнопки «Upload». Успешное завершение данной операции подтверждается миганием светодиода оранжевого цвета на плате. Для подробного изучения Arduino IDE создано множество англоязычных и отечественных ресурсов, где рассказывается что такое Ардуино и как с ним работать.

Среда разработки оснащена стандартным менеджером добавления библиотек в виде исходного кода на языке C++. Данная возможность расширяет применение компонентов, добавляя новый функционал.

NPN mosfet подключение к arduino

Тут все без гемора. Вот пара вариантов подключения:

Если надо еще и плавно включать/выключать лампочку, либо не на всю мощность, а только на половину например, можно из ардуино пищать шимом, а между затвором и истоком включить еще конденсатор микрофарад на 300. Это нужно чтобы открыть мосфет на половину.. Однако это подойдет только для маломощной лампочки, потому как полуоткрытый мосфет имеет некислое внутреннее сопротивление и греется как утюг.

В эту схему подойдет к примеру мосфет h6n03l. Но тут есть нюанс в выборе резюков. Тот, который между ардуино и gate – чем больше сопротивление, тем меньше ток на ноге ардуино и меньше вероятность что она задымится. И чем больше сопротивление тем медленнее открывается мосфет. Кароч 150 ом норм для ардуино (по закону ома I = E / R, I = 5 / 150 = 0.033 А — это 33 миллиампера, норм). Зачем он вообще нужен? Дело в том, что затвор (gate) у полевика имеет определенную емкость и является в какой-то мере конденсатором. Так что в момент переключения через затвор проходят большие токи, которые может не выдержать ардуина. Для этого и нужен резистор между gate и пином.

А второй 10 кОм типа подтягивающий резистор – нужен чтобы держать мосфет закрытым и нагрузку выключенной пока порт ардуины в неопределенном состоянии например при загрузке (так называемое Z-состояние).

Но у этой схемы есть косяк – она медленновата. На переключение уйдет 600ns что подходит не для всех задач. Вот фронт и спад.

Желтая – выход с мосфета, зелено-бирюзово-светло-голубая – выход с ШИМ ардуино. Желтая не успевает. Для решения этой проблемы надо поставить парочку транзисторов как тут предлагают https://joost.damad.be/2012/09/dimming-12v-led-strip-with-mosfet-and.html

Но это нужно далеко не всегда и как правило достаточно первой схемы. И кстати есть вариант получше — про него в конце статьи.

MOSFET Transistor Arduino Tutorial

Now that we’ve introduced our very own MOSFET transistor module, let us guide you through how you can use it with your Arduino board!

For today’s tutorial, we’ll be demonstrating how you can use the Grove – MOSFET to control a motor. Power is provided through an external power source. However, if your controlled device needs a current smaller than 300mA, Seeeduino is supported without extra power!

Hardware components needed:

• Seeeduino V4.2
• Grove – Base Shield
• Grove – MOSFET

• Seeeduino is Seeed’s very own Arduino board, built with relative benefits over the original

Hardware assembly:

• Step 1: Connect Grove – MOSFET to port D6 of Grove – Base Shield
• Step 2: Plug Grove – Base Shield into Seeeduino
• Step 3: Connect Seeeduino to PC via a USB cable

It should look something like this after the above steps:

Follow the pinout below if you’re planning on attaching actuators. This module accepts 5V – 15V power (less than 2A current) as well.

Attach actuators on Vout

Мостовые драйверы

Мостовые драйверы от Renesas способны работать с напряжением до 100 В, обладают лучшими в отрасли показателями времени нарастания и спада, а также исключительными характеристиками по задержке распространения между входом и выходом.

Renesas предлагает мостовые драйверы с интегрированными МОП-транзисторами для управления небольшими электродвигателями с напряжением 3, 5 или 12 В и током до 0,5А

• Найти и сравнить

Обзор бесколлекторных моторов для Arduino

Бесколлекторные моторы (рис. 1) появились сравнительно недавно и были созданы с целью оптимизации электродвигателей постоянного тока. Бесколлекторные моторы питаются трехфазным переменным током. Они эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. При этом конструкция двигателя проще, в ней нет щеточного узла, который постоянно трется с ротором и создает искры. Поэтому они практически не изнашиваются.

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner и outrunner. Двигатели inrunner имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор. Двигатели outrunner имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Коммутация в бесколлекторном двигателе (БД) осуществляется и контролируется с помощью электроники.

Подключение мосфета к Ардуино

Программируемый микроконтроллер Arduino идеально подходит для создания нестандартных устройств. А имеющиеся в избытке готовые модули, расширения и скетчи значительно облегчают задачу.

Однако, всегда находятся проекты, в которых к Arduino необходимо подключить мощный узел или устройство. Микроконтроллер будет отвечать за логику работы, а узел или устройство – выполнять простую работу.

С одной стороны – ничего сложного, с другой – Arduino обеспечивает на выходе только небольшой ток и напряжение (U – не более 5В, I – 40 мА). Значит. Мощную нагрузку нужно подключать через специальный «усилитель». В качестве последнего могут выступать специализированные транзисторы Дарлинтона, биполярные, полевые (мосфеты), реле (механические или на оптопаре) и т.п.

Мы уже подробно рассмотрели основные варианты подключения нагрузки к Ардуино. Здесь же детально осветим вариант с полевым транзистором.

В первую очередь следует определиться с тем, какие устройства или типы нагрузок лучше всего подключать через полевики:

Не стоит через мосфеты подключать «быстрые» приборы (работающие на высоких частотах или часто включаемые/отключаемые) или сеть с переменным током (для этой задачи лучше всего использовать реле).

Во-первых, полевой транзистор будет греться, во-вторых, его реакция определённо «медленная» для ВЧ техники.

Типовая схема включения нагрузки будет иметь такой вид.

Рис. 1. Типовая схема включения нагрузки

Или такой (для лучшего понимания принципа работы).

Рис. 2. Вариант схемы включения нагрузки

Резистор 3к на затворе – это ограничитель (подстроечное сопротивление). А 10к – это своего рода предохранитель от перехода мосфета в Z-режим (исключается эффект «дребезжания» на малых токах управления).

Если нагрузка обладает большой индуктивностью (актуально, например, для двигателей), то следует использовать дополнительный диод (несмотря на то, что в большинстве мосфетов он уже встроен, не помещает дополнительная защита).

Схема принимает следующий вид.

Рис. 3. Схема устройства

На случай исключения обратного пробоя и выхода из строя платы микроконтроллера, можно реализовать гальванический разрыв цепи через оптрон.

Рис. 4. Гальванический разрыв цепи через оптрон

Если логика работы предполагает быструю реакцию мосфета на сигналы с ШИМ-пина (PWM), то выходной сигнал лучше всего предварительно усилить биполярными транзисторами, например, так.

Рис. 5. Вариант схемы устройства

На случай острой необходимости управления сетью с переменным током 220В с ШИМ-выхода можно воспользоваться следующей схемой.

Рис. 6. Вариант схемы устройства

Она подойдёт на роль «автоматического диммера» с продвинутыми настройками.

При работе с полевыми транзисторами стоит проявлять особую осторожность, они очень боятся статического электричества. Поэтому необходимо предпринять все меры, чтобы снять статический заряд в процессе работ

Как рассчитать потери мощности на мосфете

Для этого понадобится сопроводительная документация (даташит) к выбранному полевому транзистору. Здесь стоит отметить, что подбирать мосфет необходимо из серий, помеченных как «Logic Level», они разрабатываются специально для работы с микроконтроллерами.

Из даташита необходимо уточнить график зависимости параметров транзистора, например, для IRF630.

Рис. 7. График зависимости параметров транзистора

При напряжении на затворе в 5 Вольт (см. линия в центре с подписью 5V) и токе в цепи (вертикальная ось координат) 5 А, падение напряжения составит около 2В (горизонтальная ось координат).

То есть сопротивление транзистора можно рассчитать по закону Ома как 2/8=0,25 (Ом).

Тогда мощность будет считаться как P=I 2 R, то есть 5 2 ·0,25 = 25·0,25=6,25 Вт.

При силе тока в 8 А потеря мощности будет составлять уже 35 Вт.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник

Работа проекта

На контакты 2 и 3 платы Arduino постоянно подается напряжение высокого уровня.

Когда ни одна из кнопок не нажата

В этом случае на базы транзисторов не подается открывающего напряжения, следовательно транзисторы закрыты – поэтому на катушки реле не подается ток от контакта Vin платы Arduino.

Когда одна кнопка нажата

В этом случае на базу транзистора с цифрового контакта платы Arduino поступает открывающее напряжение и транзистор открывается. Теперь ток от контакта Vin поступает на катушку реле, что приводит к переключению реле (RELAY A) в положение NO (нормально разомкнуто). В это время другое реле (RELAY B) остается в положении NC (нормально замкнуто). Поэтому ток начинает протекать от положительного вывода батареи к ее отрицательному выводу через двигатель, то есть ток течет от relay A к relay B. Это приводит к вращению двигателя по часовой стрелке.

Когда обе кнопки нажаты

В этой ситуации оба транзистора открыты, что приводит к тому что оба реле находятся в положении NO, поэтому в этой ситуации ток уже не протекает от положительного вывода батареи к ее отрицательному выводу через двигатель, поэтому двигатель не вращается.

Управление скоростью вращения двигателя

Затвор MOSFET транзистора подключен к ШИМ контакту 6 платы Arduino UNO. Под действием ШИМ на этом контакте Mosfet транзистор включается и выключается (открывается и закрывается) с высокой частотой, а поскольку двигатель соединен последовательно со стоком mosfet, значение коэффициента заполнения ШИМ оказывает непосредственное влияние на скорость вращения двигателя. А значение коэффициента заполнения ШИМ управляется с помощью потенциометра – вращение его оси приводит к изменению напряжения на контакте A0, следовательно изменяется значение на выходе АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) данного контакта (более подробно об АЦП в Arduino). Arduino считывает значение с выхода этого АЦП и в соответствии с ним изменяет коэффициент заполнения ШИМ на контакте 6.

Правильный выбор Arduino для вашего проекта

Теперь, когда мы рассмотрели некоторые подробности о каждой плате, можно определить оптимальное использование каждой платы. Хотя UNO является самой популярной платой, также все остальные доски имеют отличную поддержку через онлайн-форумы благодаря общей архитектуре и использованию общего языка и IDE. Это означает, что вы вряд ли попадёте в специфичные для устройства ловушки, которые могут помешать работе части кода из-за конфигурации оборудования или присущих ошибок. Код Ардуино можно легко перенести на другую плату без каких-либо изменений. Это выгодно для пользователя, желающего поменять плату на определенной стадии проекта. Решающий фактор выбора платы, сводится к двум основным вещам аппаратному обеспечению и стоимости. Если аспект стоимости каждого Arduino очевиден, предпочтительнее вариант с наименьшей стоимостью. То аппаратное обеспечение быть может не так легко определить. При рассмотрении оборудования следует учитывать следующее:

• Физические размеры
• Мощность процессора
• Размер памяти
• Возможности ввода / вывода
• Бортовая периферия
• Вес
• Связь

Что касается физических размеров, Arduino Nano является самым маленьким и очень портативным устройством. UNO — это доска для разработки среднего размера, но она всё ещё довольно мала. Её можно использовать во многих проектах, включая устройства с дистанционным управлением, такие как радиоуправляемые автомобили и лодки. Mega и Due — намного больше, что затрудняет их использование в проектах с ограниченным пространством. Если проект требует высокой вычислительной мощности, Due выходит на первое место с мощным ядром ARM и большим RAM / ROM. Несмотря на то что Mega — это большой Arduino с большим количеством пинов, скорость его процессора остаётся той же, что и в UNO и Nano (то же семейство Mega). Поэтому использование Mega не даёт никаких преимуществ в скорости. UNO и Nano используют один и тот же процессор. С точки зрения аппаратного и периферийного оборудования UNO и Nano идентичны. Если проект требует много пинов, Due и Mega являются очевидным выбором. Проекту, которому не требуется сильного процессора, но нужно большое количество контактов подключения, подойдёт Mega.

Подключение мотора к Arduino

Как уже было сказано выше, ардуино не может обеспечить мотор необходимым током и напряжением. В таких случаях используются транзисторы.

Транзистор это радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. Обычно у транзисторов 3 вывода: база, эмиттер и коллектор. Алгоритм действия можно сформулировать так: пропустить ток от коллектора к эмиттеру в зависимости от сигнала на базе. Транзисторы бывают разных типов и номиналов. Об этом можно подробнее почитать на википедии.

Будьте внимательны при выборе транзисторов для своих проектов. Некоторые рассчитаны на пропуск большого напряжения, или большого тока. Так же многие транзисторы не откроются от 5 вольт на базе. Всегда проверяйте характеристики транзисторов перед покупкой в datasheet

Так же обратите внимание, что для управления переменным током используются мосфет транзисторы

Теперь давайте подключим мотор к ардуино по следующей схеме:

Подключение мотора к ардуино

Как всегда ничего сложного. Главное не перепутать выводы транзистора

Обратите внимание на резистор через который ардуино подключена к базе. Это резистор на 1 кОм и нужен он для того что бы обезопасить нашу ардуинку

В видео к схеме добавлены диод и конденсатор, но они не обязательны. Так же можно добавить резистор на 10 — 100 кОм между эмиттером и коллектором для стабильности работы нашей схемы. Так же не забудьте, что земля на всех уровнях напряжения должна быть объединена. И взглянем на наш код:

Как видите скетч очень прост. По комментариям в коде вы легко разберетесь, что к чему. Единственная конструкция, которую мы еще не использовали это цикл for.

Подключение сервопривода практически ни чем не отличается от подключения моторчика. Отличие в том что у сервы 3 вывода. Плюс, минус и логический. В видео подробно об этом рассказано.

Добавим в нашу схему инфракрасный дальномер. Просто потому, что мы можем

Подключение к плате Arduino

Схема подключения бесколлекторного двигателя с ESC-регулятором к плате Arduino показана на рис.5. Для подключения регулятора к плате Arduino используется 2 провода:

Красный провод регулятора является не входом, выходом с напряжением +5В, который можно использовать для питания платы Arduino.

Показания потенциометра будем использовать для управления скоростью мотора.

Рис. 5. Подключение бесколлекторного двигателя с ESC-регулятором к плате Arduino

Для управления регулятором будем использовать Arduino-библиотеку Servo. Минимальные и максимальные значения управляющего сигнала 800 мксек и 2300 мксек.

Содержимое скетча представлено в листинге 1.

После загрузки скетча на плату Arduino видим что мотор не запускается и не реагирует на повороты потенциометра. Регулятор необходимо откалибровать, чтобы он знал минимальные и максимальное значения. Для этого перед подачей питания на регулятор, выставляем потенциометр в максимальное значение. Подаем питание. Слышим «пиканье» двигателя. Переводим потенциометр в минимальное значение, слышим 3 «пика». Регулятор откалиброван. Теперь поворотом потенциометра можем регулировать скорость двигателя.

What is a MOSFET and How does it work?

MOSFET, in short, is a metal oxide semiconductor field-effect transistor used to switch or amplify voltages in circuits. Being part of the field-effect transistor family, it is a current-controlled device that is constructed with 3 terminals;

1. Source
2. Gain
3. Drain

The purpose of a MOSFET transistor is essentially to control voltage/current flow between the source and the drain. The working principle differs based on the type of MOSFET.

Working Principle of MOSFET

To understand how MOSFET transistors work, we’ll take a look at a typical circuit diagram as follows:

• A block, also known as a substrate of p-type semiconductor acts as the base for MOSFET
• Two sides on this p-type substrate are made highly doped with an n-type impurity (marked as n+)

  The drain terminals (Source and Drain) are then brought out from these two end regions

• The entire surface of the substrate is coated with a layer of silicon dioxide
• A thin insulated metallic plate is then placed on top of the silicon dioxide, acting as a capacitor plate
• A DC circuit is then formed by connecting a voltage source between these two n-type regions (marked in red)

When voltage is applied at the gate, it generates an electrical field that changes the width width of the channel region, where the electrons flow. The wider the channel region, the better conductivity of a device will be.

Types of MOSFET and Functions

There are two classes of MOSFETS; Depletion Mode, and enhancement mode. Each class is available as n-channel or p-channel, tallying up to four types of MOSFETs in total!

Here are its explanation, alongside the working principle:

Depletion Mode:

• Depletion mode tends to be referred to as a normally closed switch
  • It states that when there’s no voltage applied at the gate, channel conductance is at its maximum
  • When voltage is applied at the gate, The conductivity of the device decreases

Enhancement Mode:

• Enhancement mode tends to be referred to as a normally open switch, where for conductance to occur, voltage is needed to pass-through
  • When there’s no voltage applied at the gate, there’s no conductance
  • When voltage is applied at the gate, the conductivity of the device increases

N-Channel MOSFET:

• The drain and the source are doped with n+ impurity while the substrate is in p-type
• The current flows through the P-channel MOSFET
• When a positive voltage is applied on the gate, the electrons from the n+ source and the drain region are attracted towards it, forming an electron reach channel

P-Channel MOSFET:

• Unlike the N-channel, the drain and the source are doped with p+ impurity while the substrate is in n-type
• The current flows through the P-channel MOSFET
• When a negative voltage is appleid on the gate, the electrons underneath the sulfur oxide respond to the flow of current and get pushed downwards into the substrate

To summarise what I’ve gone through earlier, here’s an illustration of the respective MOSFET transistor symbols with the working principle:

Изолированные драйверы затворов

Для получения очень высоких мощностей разработчики начинают использовать такие топологии, как двухключевой прямоходовый преобразователь, полумостовой или мостовой преобразователи. Во всех этих топологиях необходимо применять плавающий ключ.

Существуют решения этой задачи с использованием полупроводниковых компонентов, но только для низковольтных применений. Интегральные драйверы верхнего плеча не предоставляют разработчику достаточной гибкости, а также не обеспечивают такого уровня защиты, изоляции, устойчивости к переходным процессам и подавления синфазных помех, который дает хорошо спроектированный и изготовленный трансформатор для управления затвором.

На рис. 4 показан самый примитивный способ получения плавающего управления затвором. Выход микросхемы драйвера подключен через разделительный конденсатор к небольшому трансформатору (обычно тороидальному для лучшей производительности). Вторичная обмотка подключена непосредственно к затвору ПТ, и любые замедляющие резисторы должны располагаться со стороны первичной обмотки трансформатора

Обратите внимание на стабилитроны в затворе для защиты от переходных процессов. На выходе драйвера необходимо использовать ограничительные диоды, ими нельзя пренебрегать, даже если при первых испытаниях не возникли проблемы с реактивными токами в трансформаторе

Рис. 4. Простейшая изолированная схема для управления затвором

В простейшей изолированной схеме для управления затвором используется трансформатор, как показано на рис. 4. Ограничительные диоды необходимы для защиты от реактивных токов, а разделительный конденсатор предотвращает насыщение трансформатора. Конденсатор дает сдвиг уровня выходного напряжения драйвера, который зависит от относительной длительности управляющих импульсов.

Схема, представленная на рис. 4, обеспечивает отрицательное напряжение на вторичной обмотке на интервалах времени, когда ПТ выключен

Это значительно увеличивает устойчивость к синфазным помехам, что особенно важно для мостовых схем

Однако недостаток отрицательного смещения это уменьшение положительного напряжения, открывающего ПТ. При небольшой относительной длительности импульсов положительный импульс большой. При относительной длительности, равной 50%, половина имеющегося напряжения драйвера теряется. При большой относительной длительности положительного напряжения может не хватить для полного открывания ПТ.

Схемы с трансформаторной развязкой наиболее эффективны при относительной длительности от 0 до 50%. К счастью, именно это и нужно для прямоходовых, мостовых и полумостовых преобразователей.

Обратите внимание: на рис. 5 показано, как напряжение на разделительном конденсаторе смещается под действием низкочастотных колебаний, наложенных на выходные импульсы драйвера

Эти колебания должны тщательно подавляться для обеспечения безопасной работы. Обычно для борьбы с этим явлением увеличивают емкость конденсатора, что уменьшает Q для низкочастотных составляющих. Необходимо проверить работу схемы при всех возможных переходных процессах, особенно при старте, когда конденсатор разряжен.

Рис. 5. Колебания, возникающие в разделительном конденсаторе и влияющие на работу трансформатора

Похожие записи:

Как подключить несколько колонок к компьютеру Как поменять лампочку противотуманки на hyundai solaris Интегральный стабилизатор 7805: описание, примеры подключения Как проверить блок питания, адаптер питания, зарядное устройство Как сделать заземление в частном доме? Как расположить светильники в ванной: все про правильное размещение света