Всем привет, мы снова встретились, я ваш друг Цюаньчжаньцзюнь.

триод Транзистор С8050-Д: Шрифт прямой вилки, обращенный к вам слева направо, — это эмиттер Е, база В и коллектор С.

Тип: НПН Рассеиваемая мощность коллектора PC: 0,625 Вт (SMD: 0,3 Вт) Ток коллектора Ic: 0,5 А Напряжение коллектор-база Vcbo: 40 В Напряжение коллектор-эмиттер Vceo: 25В Напряжение насыщения коллектор-эмиттер Vce(sat): 0,6 В Характеристическая частота f: минимум 150 МГц. Увеличение: 160-300 Я не смог найти соответствующий транзистор, поэтому просто поискал его.

На рисунке выше GPIO_VCC слева представляет порт GPIO STM32, который может выводить напряжения 3,3 В и 0 В. Здесь переключатель S1 используется для управления этими двумя напряжениями. Поскольку выходной ток порта GPIO микроконтроллера очень мал (мощность очень мала), порт GPIO микроконтроллера может управлять только электроприборами малой мощности, такими как светодиодные фонари и цифровые лампы, но не может управлять электрическими устройствами высокой мощности. устройства, такие как реле. На данный момент нам нужно использовать усилитель тока для усиления выходного тока порта GPIO. В качестве усилителей можно использовать триоды, операционные усилители и т. д. Очевидно, что схема с использованием триодов для усиления проще и дешевле. На картинке выше коллектор транзистора подключен к обычному источнику питания 3,3 В, а ток ограничен резистором сопротивлением 10 Ом. Между резистором и транзистором находится выходное напряжение Uo. Этот обычный источник питания 3,3 В может выдавать больший ток и может использоваться для управления реле. Вышеуказанная схема представляет собой инвертор. При входном высоком напряжении 3,3 В выводится 0 В, при входном низком уровне 0 В выводится высокое напряжение 3,3 В;

реле Реле SRD-03VDC-SL-C: для управления переключателем SPDT в реле необходимо напряжение всего 3 В, но высокий уровень порта GPIO не может использоваться для управления реле. Он должен управляться упомянутой выше схемой управления. . Более безопасный подход – подключить внешний источник питания и нормально разомкнутую клемму к внешней цепи высокого напряжения.

Следовательно, схема порта GPIO, управляющего реле через транзистор, выглядит следующим образом: Слева — порт микроконтроллера STM32, выдающий напряжение через транзистор, а справа — реле. При GPIO = +3,3В напряжение между выводами 1 и 4 реле составляет около 0,7В, в это время переключатель реле подключен к выводу 3, ток на нагрузке R16 отсутствует; При GPIO = 0В напряжение между выводами 1 и 4 реле составляет около 3В, в это время переключатель реле подключается к выводу 2, включается внешняя цепь 220В и начинает работать нагрузка R16;

Поскольку катушка между контактами 1 и 4 реле представляет собой дроссель, то при внезапном падении напряжения между контактами 1 и 4 с 3,3 В до 0 В ток в дросселе не изменится внезапно, что приведет к внезапному изменению состояния транзистора. . Обратный ток/напряжение может повредить транзистор и сократить его срок службы. Добавление диода может защитить триод. Конечно, вы также можете добавить RC-цепь для защиты транзистора, но конденсатор приведет к ухудшению формы пика цепи, поэтому мы рекомендуем использовать диод.

Мультиметром измерил и обнаружил, что сопротивление между контактами 1 и 4 реле составляет около 25 Ом. Сопротивление резистора R10, подключенного к коллектору триода, равно 10Ом. Резистор R, подключенный к базе триода, равен 1 к Ом.

Как видно из рисунка выше, этот триод образует инвертор: Когда GPIO равен 0, транзистор выключен, реле срабатывает, а значение тока составляет 3,3 В/35 Ом = 94 м А. Когда GPIO равен 1, транзистор включен, реле экранировано, а значение тока составляет 3,3 В/10 Ом = 330 м А.

Судя по этому анализу, существует проблема с этой принципиальной схемой. Независимо от того, исправно реле или нет, из источника питания течет большой ток, а потребляемая мощность этой схемы очень велика. Особенно когда GPIO равен 1, потребляемая мощность R10 составляет: 0,33*0,33*10 = 1 Вт, и наше реле в это время фактически не работает.

улучшать:

Теперь подключите резистор номиналом 4,3 к Ом (можно и большего размера) к эмиттеру (полюс Е) транзистора. Реле подключается параллельно этому резистору. Когда GPIO равен 0, транзистор отключен, в эмиттере нет тока, энергопотребление чрезвычайно низкое и реле не активируется. Ток 220 В не проводит. Когда GPIO равен 1, транзистор включен, на эмиттере есть ток, а на резисторе 4,3к имеется напряжение 2,6В. Реле также имеет напряжение 2,6 В и значение тока 2,6 В/25 Ом = 104 м А, реле приводится в действие. На этой принципиальной схеме мощность намного меньше, чем до усовершенствования.

Кроме того, когда GPIO = 0, реле не активируется. Когда GPIO = 1, реле активируется. Таким образом, логика этой принципиальной схемы прямо противоположна логике принципиальной схемы до улучшения.

Проблема наведенного тока в катушке реле решена выше. Мы можем представить, что небольшая катушка управления слабым током может вывести из строя триод, поэтому будет ли момент переключения сильного тока 220 В, управляемого реле, иметь большее влияние? Некоторые друзья говорят, что нет. На принципиальной схеме сильный ток и слабый ток полностью разделены. Сильный ток не должен влиять на систему управления. Мы можем представить, что солнечный свет — это электромагнитное излучение. Даже если Солнце находится так далеко от нас, оно все равно оказывает на нас огромное влияние. Если выключатель источника питания 220 В внезапно отключится, может возникнуть дуга в несколько тысяч вольт. В пространстве размером с реле это может оказать очень сильное влияние на систему управления. Поэтому необходимо усовершенствовать схему контактора (выключателя сильного тока), чтобы избежать возникновения дуги.

Диод можно подключить к катушке реле, чтобы отводить наведенный ток катушки, но можно ли использовать диод рядом с контактным переключателем сильного тока на 220 В? Очевидно, нет, поскольку используемый нами источник питания 220 В переменного тока имеет диод, поэтому по крайней мере половину времени он будет подвергаться короткому замыканию и обязательно отключится. Решение состоит в том, чтобы подключить RC-цепь для поглощения энергии дуги.

Эмпирическое значение используемого здесь резистора составляет 10–100 Ом, а эмпирическое значение конденсатора: 0,1 мк Ф/250 В или 0,22–0,47 мк Ф. Используйте неполярные керамические конденсаторы (я использую предохранительный конденсатор X2). Конденсатор здесь используется для поглощения энергии, генерируемой дугой, а затем преобразования энергии в тепло через сопротивление и высвобождения ее. Проблема в том, что функция конденсатора - «блокировать трафик постоянного тока». Если вы подключите этот конденсатор к сети переменного тока 220 В, не произойдет ли короткое замыкание? Давайте посчитаем: частота среза этой RC-цепи равна: , R — значение сопротивления, принять 100 Ом; C — значение емкости, принять 0,1 мк Ф. Тогда fc = 15,9 к Гц. Другими словами, мощность переменного тока частотой ниже 1,59 к Гц практически не может проходить через эту RC-цепь. Используемая нами мощность переменного тока составляет 50 Гц, поэтому эту RC-цепь можно считать отключенной при питании переменного тока 220 В.

Примечание: 1. Как определить, что RC-цепь в нашей схеме является цепью ВЧ, а не цепью НЧ? Для RC-цепи, состоящей из R3 и C1, если частота переменного тока очень низкая, близкая к постоянному току, RC-цепь эквивалентна отключению. Контактная часть реле 220 В не затрагивается, поэтому эта RC-цепь представляет собой цепь верхних частот. Когда частота источника питания ниже 10% от fc, ​​она практически не может пройти. Частота переменного тока 220В составляет 50Гц, что меньше fc*0,1, поэтому ток через эту RC-цепь очень мал. 2. Так как ток, проходящий через эту RC-цепь, очень мал. Значит С1 выдерживает напряжение 220В. 3. Эта RC-цепь представляет собой цепь верхних частот, поэтому высокочастотный сигнал, генерируемый при отключении контактора, будет поглощаться конденсатором в RC-цепи, а затем медленно высвобождаться через R3, преобразуя электрическую энергию в тепловую энергию. При включении контактора контактор также будет генерировать высокочастотный сигнал, и этот сигнал также будет поглощаться RC-цепью. Таким образом, эта RC-цепь может защитить высокочастотный сигнал в момент переключения контактора. 3. С1 здесь — предохранительный конденсатор Х2. Действующее значение переменного тока составляет 220В, а его пиковое значение достигает 220*1,414=311В. Защитные конденсаторы Поэтому не используйте вместо них обычные конденсаторы с номинальным выдерживаемым напряжением 250 В переменного тока или 400 В постоянного тока. Конденсатор безопасности X2 — это конденсатор, специально разработанный для подключения к сети переменного тока 220 В.

Моделирование Multisim заключается в следующем: значение тока через RC-цепь очень мало.

Если мы отрегулируем значения резистора и конденсатора, мы снова смоделируем и обнаружим, что значение тока становится значительно больше. Объясните, что выбор подходящих номиналов резисторов и конденсаторов имеет решающее значение.

С помощью приведенной выше схемы мы можем использовать реле в обычном режиме. Но здесь возникает еще один вопрос: если в нашей внешней цепи вдруг увеличится напряжение (скачок), сможет ли наша схема его еще выдержать? Для этого необходимо добавить схему защиты на самой внешней стороне. Это схема защиты из руководства по эксплуатации модуля питания:

Схема защиты по питанию выходит за рамки этой статьи. Мы откроем новую статью, чтобы обсудить эту часть.

краткое содержание: Так как ток GPIO микроконтроллера очень мал, то необходимо усилить ток через транзистор и затем управлять реле. Катушки и контакты в реле будут оказывать большое влияние на всю цепь в момент включения и выключения, поэтому катушки и контакты реле необходимо защищать отдельно. Мы обсуждали весь этот процесс.

Если используется твердотельное реле, поскольку контакторная часть не будет отключена, дуги не будет. Поэтому использование твердотельного реле будет более дружественным к схеме. Однако цена твердотельного реле. примерно в 10 раз больше, чем у механического реле. При производстве оборудования в больших количествах мы предпочитаем использовать механические реле. Поэтому необходимо хорошо разбираться в релейной защите и поглощении электромагнитного излучения.

Издатель: Лидер стека программистов полного стека, укажите источник для перепечатки: https://javaforall.cn/152724.html Исходная ссылка: https://javaforall.cn