تا به حال در مورد کار با دستگاه های کم مصرف زیادی صحبت کرده ایم. حسگرها ، ال ای دی ، آی سی و مواردی از این دست، همگی می توانند مستقیماً از آردوینو شما تغذیه شوند، اما به اندازه قطعات عالی 5 و 3.3 ولتی که وجود دارد، در نهایت متوجه خواهید شد که یک شیر برقی ، موتور ، یا چراغ 12 ولتی در دست دارید و با تعجب "چگونه باید این را از آردوینو کنترل کنم؟" خوب امروز ما قصد داریم در مورد انجام این کار از یک وسیله جادویی که به عنوان ترانزیستور شناخته می شود ، به ویژه ترانزیستور دارلینگتون TIP120 صحبت کنیم .
دلیل اینکه من این ترانزیستور خاص را پوشش می دهم این است که به راحتی در دسترس است و معمولاً می توانید یکی از آنها را از Radio Shack ، Adafruit یا سایر فروشگاه های قطعات محلی خریداری کنید ، اما می توانید از هر ترانزیستور NPN دارلینگتون مانند BD651 دقیقاً استفاده کنید. همون روش.
چگونه این کار می کند
اخطار: من میخواهم موضوع را سادهتر کنم، پس مراقب باشید... اینجاست تا به زبان ساده توضیح دهم که چه اتفاقی در حال رخ دادن است.
اگر اصلاً ترانزیستورها را نمی شناسید، آنها 3 جزء سربی هستند که 2 عملکرد ساده دارند، سوئیچ یا تقویت (در این مثال به عنوان سوئیچ تنظیم شده است). شما اساساً یک In دارید به نام Collector ، یک Out به نام Emitter و یک Control به نام Base . هنگامی که یک سیگنال HIGH به پایه (پین کنترل) ارسال می کنید، ترانزیستور سوئیچ می کند و اجازه می دهد تا جریان از کلکتور (داخل) به امیتر (خارج) جریان یابد.
بنابراین آن را طوری وصل می کنیم که موتور، شیر برقی یا چراغ ما به V+ وصل شود اما به زمین (V-) متصل نباشد. زمین به کلکتور ترانزیستور متصل است. هنگامی که آردوینو ما یک سیگنال HIGH به پایه ترانزیستور می فرستد، ترانزیستور را سوئیچ می کند (کلکتور و امیتر را به هم متصل می کند) و مدار موتور، شیر برقی یا نور را تکمیل می کند.
اتصال آن / دیود برای چه استفاده می شود؟
این مدار بسیار ساده است. این نوع ترانزیستور با جریان سوئیچ می شود و نه ولتاژ ، بنابراین باید مطمئن شویم که جریان صحیح به پایه برای کلید زدن آن تامین می شود، بنابراین یک مقاومت از آردوینو به پایه متصل می شود تا جریان را به مقدار مناسب محدود کند.
می بینید که در 2 تصویر از 3 تصویر، یک دیود به موازات دستگاهی که در حال تغذیه هستیم وجود دارد. هر زمان که دستگاهی را با سیم پیچ ، مانند رله ، شیر برقی یا موتور تغذیه می کنید، به این مرد نیاز دارید و بدون آن از خانه خارج نشوید. اتفاقی که می افتد این است که وقتی برق سیم پیچ را متوقف می کنید، یک ولتاژ معکوس ، تا چند صد ولت، به عقب باز می گردد. این فقط چند میکروثانیه طول می کشد، اما برای از بین بردن ترانزیستور ما کافی است. بنابراین این دیود (فقط اجازه می دهد جریان از یک طرف عبور کند) معمولاً در جهت اشتباه است و هیچ کاری انجام نمی دهد. اما زمانی که این ولتاژ در جهت مخالف جریان پیدا می کند، دیود به آن اجازه می دهد تا به سیم پیچ و نه ترانزیستور برگردد . ما به یک دیود به اندازه کافی سریع برای واکنش در برابر ضربه و به اندازه کافی قوی برای تحمل بار نیاز داریم. یک دیود یکسو کننده مانند 1N4001 یا SB560 باید این کار را انجام دهد. اگر به دنبال محافظت بیشتر هستید، می توانید از یک جداساز بین آردوینو و ترانزیستور استفاده کنید. یک عایق نوری هر دو طرف مدار (قدرت بالا و کم) را ایزوله می کند، بنابراین ولتاژ بالا نمی تواند به میکروکنترلر بازگردد.
فقط مطمئن شوید که دیود محافظ به سمت درستی باشد (نوار رو به V+ دستگاه). اگر در جهت نادرست باشد، دستگاهی که میخواهید روشن کنید کار نخواهد کرد زیرا دیود فقط به جریان اجازه میدهد آن را دور بزند.
محدودیت ها
ترانزیستورهایی مانند TIP120 برای کنترل دستگاه های پرقدرت از میکروکنترلر شما واقعا عالی هستند ، اما محدودیت هایی دارند. این پیکربندی جریان فقط برای تغییر جریان DC مفید است ، بنابراین این کار را با منبع AC امتحان نکنید ، همچنین ترانزیستورها هم محدودیت ولتاژ و هم آمپر /جریان دارند. TIP120 می تواند سوئیچینگ تا 60 ولت را انجام دهد و آمپراژ به 5 آمپر یا تا 8 آمپر پالس 300 میکروثانیه محدود می شود. من موفق شدم یکی از اینها را با بار 5 آمپر به دلیل گرما منفجر کنم. در واقع هر چیزی بیش از چند آمپر، به خصوص زمانی که جریان ثابت است (مانند یک موتور) و پالس کوتاه نیست، من استفاده از هیت سینک را توصیه می کنم. من معمولاً فقط یک قطعه فلزی خم شده را به پشت لحیم می کنم، فقط چیزی برای کمک به دفع گرما. فقط توجه داشته باشید، اگر از بیش از یکی از TIP120 ها استفاده می کنید، نمی توانید آنها را به همان هیت سینک لحیم کنید که قسمت پشتی آن به پایه ترانزیستور متصل است، نه امیتر. اگر نیاز به سوئیچ بیش از 5 آمپر یا AC دارید، به جای آن از رله استفاده می کنم .
محوش کن!
آیا خروجی های PWM آردوینو خود را می شناسید ؟ بله، چیزی که به شما امکان می دهد آنالوگ رایت (پین، مقدار) را انجام دهید . خب، PWM در واقع یک خروجی آنالوگ نیست . آردوینو در واقع بین 0 تا 5 ولت پالس می کند (بسیار سریع) به طوری که میانگین ولتاژ بین 0 تا 5 است. به همین دلیل، PWM را می توان از طریق ترانزیستور گسترش داد (ترانزیستور فقط می تواند روشن یا خاموش شود، اما می تواند این کار را خیلی سریع انجام دهید) به ما این امکان را می دهد که چراغ ها را محو کنیم یا سرعت موتور را کنترل کنیم، درست مانند زمانی که مستقیماً به آردوینو وصل شده اند. تنها کاری که برای استفاده از این مزیت باید انجام دهید این است که مطمئن شوید پایه TIP120 به یک پین PWM متصل است .