Это типичная схема подключения транзистора к Arduino. Отличие заключается в наличии защитного диода, который защищает транзистор от индуктивных выбросов. Без диода транзистор, вероятно, очень быстро вышел бы из строя при индуктивной нагрузке. Мощности диода, встроенного в транзистор, просто недостаточно для работы с индуктивными излучениями.
Как подключить мосфет модуль к ардуино
Иногда наступает момент, когда пользователь хочет управлять мощным устройством с помощью Arduino. Все мы знаем, что Arduino может выводить 20 мА (максимум 40 мА) на каждый из своих выходов. Хорошо, но что делать, если мы хотим управлять, например, двигателем постоянного тока.
Цифровой мультиметр AN8009
Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 измерений, измерение TrueRMS…
В этом случае мы можем использовать, например, биполярный транзистор, если ток не слишком большой, мост L293D или MOSFET-транзистор.
Устройство и принцип работы транзистора
Транзистор — это полупроводниковый прибор, который используется для усиления и генерации электрических колебаний. Транзисторы — это кнопки (ручки) в сетях постоянного тока. Биполярные транзисторы могут управлять схемами до 50 В, а полевые транзисторы могут управлять устройствами до 100 В (при напряжении на затворе 5 В). Реле используются в сетях переменного тока.
Фото. Конструкция биполярного полевого транзистора и биполярного транзистора
Когда на базе или затворе транзистора нет напряжения, переход эмиттер-коллектор находится в равновесии, через него не течет ток и он равен нулю. Так, если к базе биполярного транзистора приложить напряжение 5 В, то можно разорвать цепь до 50 В. Сегодня этот полупроводниковый элемент можно найти практически в каждом устройстве (телефон, компьютер и т.д.).
Транзисторы являются основой логики, памяти и компьютерных микропроцессоров. Транзистор — это электронный элемент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, который позволяет входному сигналу управлять током высокого напряжения. Использование транзистора — самый простой способ подключения двигателя постоянного тока к Arduino.
PNP mosfet arduino
Если нам нужно подать на нагрузку 5 вольт:
Если двигателю или лампе требуется 12 вольт, все становится немного сложнее. Чтобы включить мосфет, нам нужно подать 12 вольт на затвор, что заставит нашу Arduino задымиться. Нам нужен еще один транзистор:
Q1 — это биполярный транзистор — он включает 12 вольт для затвора Q2, а R1 нужен для ограничения тока, чтобы Arduino снова не начала дымить. Вот как это работает:
Описанный выше транзистор называется NPN-транзистором. Он называется так потому, что состоит из трех кремниевых слоев, соединенных последовательно: Отрицательный-Положительный-Негативный. Здесь отрицательный — это сплав кремния с избытком отрицательных носителей заряда (n-допированный), а положительный — с избытком положительных носителей заряда (p-допированный).
Управление нагрузкой Ардуино
Напряжения 5 В, 12 В, 24 В, 36 В часто используются для управления электродвигателями, шаговыми двигателями, серводвигателями, светодиодами RGB. В большинстве случаев невозможно использовать их все напрямую. Вам нужна схема управления, частотный преобразователь или контроллер. Или все вместе, в зависимости от потребностей и масштаба проекта.
Онлайн-выходы Arduino не способны обеспечить такой ток и напряжение. Кроме того, выходной ток Arduino обычно ограничен 40 мА. Для расширения диапазонов тока и напряжения используются реле или транзисторы.
В этой статье мы рассмотрим, как управлять транзистором с помощью Arduino.
Транзисторы — это полупроводниковые компоненты, которые могут усиливать, генерировать и преобразовывать электрические сигналы. Они являются самым важным компонентом в электронных устройствах. Вы часто слышите или читаете, что транзисторы называются «MOSFET», что является ссылкой на английскую аббревиатуру MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor). Мы не будем вдаваться в подробности и типы транзисторов, поскольку это очень обширная тема.
Для управления транзистором нам понадобятся:
- Управление Arduino Nano. Или другой.
- Транзистор AP9575GH в корпусе TO-252 1 шт. Или другое.
- Резистор 100 Ом 1 шт.
- Резистор 10Kohm 1шт.
- Диод 1n4001 1шт.
- Кабель.
Эта очень простая схема значительно увеличивает ток и напряжение, при которых может работать микроконтроллер. Вы можете собрать его на макетной плате или сделать это вручную.
Типовая схема подключения транзистора к микроконтроллеру Ардуино:
Как вы можете видеть, показаны две схемы:
- Для индуктивных нагрузок — электродвигатели, электрические клапаны и т.д,
- Для активных нагрузок — ламп, различных светодиодов, нагревательных элементов и т.д.
Это типичная схема подключения транзистора к Arduino. Отличие заключается в наличии защитного диода, который защищает транзистор от индуктивных выбросов. Без диода транзистор, вероятно, очень быстро вышел бы из строя при индуктивной нагрузке. Мощности диода, встроенного в транзистор, просто недостаточно для работы с индуктивными излучениями.
При активной нагрузке диод можно исключить из схемы.
Резистор R2 необходим для подтягивания низкого уровня. Для обеспечения выключения транзистора при отсутствии сигнала от микроконтроллера.
Резистор R1 используется для устранения кратковременных скачков тока и защиты подключения контроллера в случае отказа мосфета.
В нашем случае используется компьютерный кулер. Поскольку это индуктивная нагрузка, требуется защитный диод. Для управления скоростью вентилятора мы используем потенциометр.
Типичная схема подключения потенциометра к Arduino:
Схема, дополненная потенциометром, выглядит следующим образом:
И визуализация этой схемы:
В нашем случае использовалась компактная плата Arduino Nano:
И удобный адаптер с винтовыми клеммами для него:
Сборка осуществлялась по модульному принципу:
Программа управления также чрезвычайно проста.
Код для Ардуино: #define tranz 9 #define poten A0 void setup() pinMode(tranz, OUTPUT); pinMode(poten, INPUT); > void loop() int x; x = analogRead(poten) / 4; analogWrite(tranz, x); > В результате получилась компактная и масштабируемая система управления скоростью вращения вентилятора. Он может быть дополнен датчиком температуры для автоматизации работы.
Пожалуйста, уточните, например, какие транзисторы можно использовать. Или какими должны быть их характеристики. Также неясно, как выбрать сопротивление между эмиттером и коллектором и о какой стабильности идет речь.
Полевые транзисторы
Полевые транзисторы (FET) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. MOSFET (полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник) являются подмножеством этих элементов. Они могут работать с гораздо большей мощностью при тех же размерах. А сам затвор управляется исключительно напряжением: в отличие от биполярных транзисторов, через затвор не протекает ток.
Полевые транзисторы имеют три контакта:
Затвор — сюда подается напряжение, чтобы разрешить протекание тока; затвор заземлен, чтобы блокировать ток.
N-Channel и P-Channel
Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы отличаются полярностью. N-канальный транзистор был описан выше. Они являются наиболее широко используемыми.
P-канал отличается маркировкой в направлении стрелки и снова имеет «инвертированное» поведение.
Подключение транзисторов для управления мощными компонентами
Типичная задача микроконтроллера — включать и выключать определенный элемент схемы. Сам микроконтроллер обычно не очень мощный. Например, Arduino может выдерживать ток 40 мА при напряжении 5 В на выводе. Мощные двигатели или очень яркие светодиоды могут занимать сотни миллисекунд. Если такие нагрузки подключены напрямую, микросхема может быстро выйти из строя. Кроме того, для работы некоторых компонентов требуется напряжение более 5 В, а Arduino не может выводить более 5 В через вывод цифрового выхода.
Однако достаточно легко управлять транзистором, который, в свою очередь, обеспечивает большой ток. Предположим, нам нужно подключить большую светодиодную ленту, которая требует 12 В и потребляет 100 мА:
Теперь, когда на выходе устанавливается логическая единица (высокий уровень), 5 В, поступающие на базу, открывают транзистор, и ток течет через ленту — она загорается. Когда выход установлен в логический ноль (низкий уровень), база заземляется микроконтроллером, и протекание тока блокируется.
Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Это необходимо для того, чтобы при подаче управляющего напряжения не произошло замыкания микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток 40 мА на контакте Arduino, поэтому используйте резистор с минимальной мощностью
= \frac <5\unit- 0.3\unit><0.04\unit<А>> \approx 118\unit $» />
где Ud — падение напряжения на самом транзисторе. Это зависит от материала и обычно составляет 0,3 — 0,6 В.
Однако нет необходимости поддерживать ток на пределе. Необходимо только, чтобы величина транзистора была достаточной для обеспечения требуемого тока. В нашем случае это 100 мА. Мы предполагаем, что для используемого транзистора hfe = 100, то достаточно тока управления 1 мА.
= \frac <5\unit- 0.3\unit><0.001\unit<А>> = 4700\unit = 4.7\unit $» />
Нам нужен резистор с номинальным значением от 118 Ом до 4,7 кОм. Для стабильной работы с одной стороны и низкой нагрузки на микросхему с другой, 2,2 кОм — хороший выбор.
Если вместо биполярного транзистора используется полевой транзистор, можно использовать резистор:
Это происходит потому, что затвор в этих транзисторах управляется исключительно напряжением: В затворно-источниковой части микроконтроллера ток не протекает. А благодаря их высокой мощности схема с МОП-транзисторами может управлять очень мощными компонентами.
Если не указано иное, содержание этой вики предоставляется по следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
