 |
Управляем электродвигателем при помощи транзисторов.
|
|
|
|
Мы конечно можем управлять миниатюрным электродвигателем непосредственно подключив его к выходу Arduino; однако, дискретный выход не потянет двигатели, потребляющие больше 40 мА. Выход заключается в использовании простого усиливающего устройства, транзистора, чтобы иметь возможность управлять электродвигателями постоянного тока любой мощности. Рассмотрим на примере, как управлять большими электродвигателями, используя два транзистора npn и pnp структуры.
Для этого проекта нам понадобятся следующие электронные компоненты:
1. Плата Arduino, подключенная к USB-порту компьютера
2. Моторчик постоянного тока
3. Резистор сопротивлением между 220 Ом и 10 кОм
4. npn транзистор(BC547, 2N3904, N2222A, TIP120)
5. Диод (1N4148, 1N4001, 1N4007)
Ниже приведены шаги, при подключении двигателей с помощью транзистора:
Подключите ноль питания Arduino GND к минусовой шине макетной платы.
Подключите один из проводов двигателя к плюсу питания +5В платы контроллера. Мы будем использовать 5В питания USB-порта. Если нужна большая мощность, то нужно использовать внешний источник питания, такой как например батарея. Пока рассмотрим питание именно от USB.
Другой провод двигателя соединяем с коллектором транзистора npn. По спецификации на ваш транзистор определите какой из трех его выводов коллектор, какой база и какой эмиттер.
1) Подключите эмиттер транзистора к минусу питания GND, используя минусовую шину питания макетной платы.
2) Установите резистор между базой транзистора и дискретным выходом платы Arduino.
3) Включите защитный диод параллельно с движком. Минус диода должен быть подключен к плюсу питания 5В.
Схема для Arduino Uno
Это одна из возможных реализаций с использованием девятого цифрового выхода. Arduino может быть запитан от внешнего источника питания. А если нет, мы можем подключить движок отдельно к внешнему питанию 5В, а Ардуино к своему питанию. Но ноль питания у них должен быть объединен.
|
|
|
Рис.8. Подключение резистора и транзистора
Рис. 9. Соединения элементов схемы на макетной плате
Код программы Arduino
Этот скетч ничем не отличается от предыдущего. Всё так же программа запускает движок на секунду, потом останавливает его на секунду и так далее:
// Декларируем номер дискретного управляющего выхода
int motorPin = 2;
void setup() {
// Назначаем второй дискретный канал как выход
pinMode(motorPin, OUTPUT);
}
void loop(){
// Включаем мотор
digitalWrite(motorPin, HIGH);
// Ждем 1000 мс
delay(1000);
// выключаем мотор
digitalWrite(motorPin, LOW);
// Ждем 1000 мс
delay(1000);
}
Транзисторы это очень полезные компоненты, которые, к сожалению, трудно понять. Мы можем представить транзистор как электрический клапан: чем больший ток подать на клапан, тем больше воды через него потечет. То же самое происходит с транзистором, только вместо воды течет ток. Если мы подадим ток на базу транзистора, пропорциональный ток потечет от коллектора к эмиттеру, в случае транзистора типа npn. Чем больший ток подать на базу, тем большая сила тока будет через два остальных вывода.
Рис.10. Транзистор типа npn
Когда мы подаем логическую единицу на выход Arduino, ток проходит от вывода через базу транзистора NPN, что заставляет ток проходить и через другие две ноги транзистора. Когда мы выставляем ноль на выходе, ток не идет через базу и не будет проходить через остальные две ноги.
Транзисторы интересны в том, что с очень малым током базы, мы можем контролировать очень большой ток через коллектор к эмиттеру. Обычный коэффициент усиления обозначается hб для транзистора составляет порядка 200. Это означает, что для тока базы 1 мА, транзистор через коллектор к эмиттеру пропустит 200 мА. Важным компонентом проекта является диод, о котором не стоит забывать. Как уже было сказано, движок имеет индуктивную составляющую, которая может генерировать большие всплески напряжения, опасные для транзистора. Диод гарантирует, что все паразитные возмущения от двигателя погасятся на нем, а не на транзисторе.
|
|
|
|
|
|
