Управление нагрузкой Ардуино

Управление нагрузкой с помощью микроконтроллера Arduino.

Для управления электромоторами, шаговыми двигателями, сервоприводами, RGB светодиодами часто используются напряжение на 5В, 12В, 24В, 36В.  Все это в большинстве случаев использовать напрямую не получится. Потребуется схема для управления, частотный преобразователь или контроллер. Или все вместе в зависимости от потребности и масштаба проекта.

Выходы Arduino в прямом подключении не смогут обеспечить такого тока и напряжения. К тому же выходной ток вывода Arduino ограничивается, как правило, 40 мА. Для расширения диапазонов тока и напряжения используют реле или транзисторы.

В этой статье мы рассмотрим, как управлять транзистором с помощью Arduino.

Транзисторы — это полупроводниковые приборы, которые предназначены для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Это главный элемент в электронных приборах. Часто можно услышать или прочитать, что транзисторы называют «Мосфет» это заимствование от английской аббревиатуры — MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor). Мы не будем вдаваться в подробности и виды транзисторов, так как это очень обширная тема.

Для управления транзистором нам понадобятся:

• Контроллер Arduino Nano. Или любой другой.
• Транзистор AP9575GH в корпусе TO-252 1 шт. Или другой.
• Резистор сопротивлением 100 Ом 1шт.
• Резистор сопротивлением 10 Ком 1шт.
• Диод 1n4001 1 шт.
• Провода.

Эта крайне простая схема позволит в разы увеличить ток и напряжение, которым может оперировать микроконтроллер. Собрать такую схему можно как на макетной плате, так и навесным монтажом.

Типовая схема подключения транзистора к микроконтроллеру Ардуино:

Как видите приведено две схемы:

• Для индуктивной нагрузки – электромоторы, электрические клапаны и т.д;
• Для активной нагрузки – лампы накаливания,различные светодиоды, нагревательные элементы, и т.д.

Это типовая схема подключения транзистора к Ардуино. Различие схем в наличии защитного диода, который защищает транзистор от выбросов самоиндукции. Без диода транзистор, скорее всего, очень скоро выйдет из строя при индуктивной нагрузке. Мощности диода, встроенного в транзистор просто не хватит, что бы справиться с выбросом индуктивности.

При активной нагрузке диод из схемы можно исключить.

Резистор R2 необходим для подтяжки низкого уровня. Для гарантированного закрытия транзистора при отсутствии сигнала от микроконтроллера.

Резистор R1 используется для устранения кратковременных выбросов тока и защитит порт контроллера в случае пробоя мосфета.

В нашем случае используется компьютерный кулер. Это индуктивная нагрузка, значит, необходим защитный диод. Используем потенциометр для управления частотой вращения вентилятора.

Типовая схема подключения потенциометра к Ардуино:

Схема подключения, дополненная потенциометром, следующая:

И визуализация этой схемы:

В нашем случае использовалась компактная плата Arduino Nano:

И удобный переходник с винтовыми зажимами для нее:

Сборка производилась навесным монтажом:

Управляющая программа так же крайне 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 итоге мы получили компактную и масштабируемую систему для управления скоростью вращения вентилятора. Ее можно дополнить датчиком температуры и автоматизировать работу.