我们经常遇到这样一种情况,我们想通过按下计算机程序上的一些按钮来接通电力负载。考虑一个例子,你坐在一个发电厂,你想远程打开一个断路器。通过使用微控制器可以远程控制断路器。我们将讨论如何做一个使用微控制器的遥控断路器。
对于这种遥控断路器,我们将需要:
单片机
微控制器是一个集成电路这具有了解通过通信协议从PC接收的命令的智能。微控制器具有不同的通信协议,可与PC如串行,以太网和CAN(控制器区域网络)通信协议进行通信。
一个微控制器有许多外设,如GPIO(通用输入输出)引脚,ADC(模拟数字转换器),定时器,UART(通用异步接收发送器)和以太网以及更多的外设来与外部世界通信。
微控制器的数字输出是一个低电流信号。
当你把一个大头针放高的时候电压来,该引脚是典型的+3.3V或+5V和安培,它可以源或sink是大约30mA。如果你正在控制an,这是很好的LED他们的需求很小。
如果我们想通过微控制器控制断路器pin然后我们需要一个驱动程序,可以来源所需的数量当前的把负载打开。你需要一个组件在你的微控制器和设备之间,将控制小电压和电流。继电器和晶体管最常用于此目的。
晶体管
晶体管在这种应用中作为驱动器工作,当继电器处于饱和模式时,给它所需的电流使其打开。
电阻器
电阻用于限制LED、晶体管的电流。
LED
发光二极管用于指示断路器是否打开或关闭。
继电器
继电器是一种开关,用于控制大功率电气负载(如断路器、电机和电磁阀)。一个普通的开关不能处理高功率负载,这就是为什么继电器被用来控制高功率负载。
微控制器远程控制断路器的工作原理
当一个命令给微控制器打开负载,微控制器引脚设置为3.3V(在上面的电路中)打开NPN型晶体管。当晶体管处于电流时从集电极流到晶体管的发射极,其致动继电器和继电器将交流电压连接到开关断路器的断路器。
一个LED用来指示断路器是开还是关。当单片机引脚高的时候,LED亮(断路器亮),当单片机引脚低的时候,晶体管处于关的状态当前的流向继电器线圈,断路器断开,LED也要走。
保护二极管
当继电器关闭时,会产生一个反电动势,如果反电动势的幅度大于晶体管的VCEO电压,就会损坏晶体管。为了保护晶体管以及微控制器的数字输出,一个二极管被使用,当继电器断开时进行导电。这也被称为自由轮二极管。
设计
假设微控制器在引脚高时给出3.3V,在引脚低时给出0V。选择一个12v的继电器和360欧姆的线圈电阻,然后由继电器的电流得到接通
这是继电器的额定电流。
领导(向前电压= 1.2 V)大约需要20mA电流电阻RLED
RLED值可以选择500ω。
RB可以选择4K为晶体管GUI(图形用户界面)提供更多的基本电流:GUI可以用高级语言(如c#)开发,它使用UDP(用户数据报协议)与PC上的微控制器通信。下面是通过UDP协议控制单片机数字输出的GUI。