Vraag:
Hoe kunnen apparaten met een hogere stroomsterkte (motoren, solenoïdes, lichten, enz.) Worden bestuurd door een Arduino?
jlbnjmn
2014-02-24 02:42:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben op zoek naar een breed toepasbare oplossing, een die kan worden aangepast aan een verscheidenheid aan projecten.

Ik werk momenteel aan verschillende projecten die elk aansturing vereisen van 800mA tot 2A van een Arduino Uno. Eén bestuurt stappenmotoren, één bestuurt 12vdc solenoïde aandrijvingen en één bestuurt 12vdc pneumatische kleppen.

Bijvoorbeeld:

De Arduino controleert een knop, en elke keer dat de knop wordt ingedrukt, wordt de solenoïde-actuator geactiveerd. Omdat de Arduino niet in staat is om de stroom te genereren die nodig is voor de solenoïde, is een aparte voeding vereist waarbij de Arduino een schakelaar (relais, transistor, etc.) aanstuurt die de hogere stroom doorlaat. Voor de stappenmotor is de lay-out ingewikkelder omdat er vier pinnen nodig zijn die vier afzonderlijke schakelaars besturen (om de interoperabiliteit van het circuit te behouden). Het relais stuurt een luchtklep aan en heeft ook 12vdc nodig.

Ik probeer erachter te komen hoe ik een enkel circuit kan gebruiken dat kan worden gebruikt in elk van deze toepassingen (en toekomstige projecten) waarbij apparaten met een hogere stroomsterkte worden bestuurd dan de Arduino-pinnen aankunnen.

Snelheid van prototypen, gestandaardiseerde componenten en lage kosten zijn de drijvende factoren. Schakelsnelheid, levensduur en ruis zijn ook belangrijk.

Is er een breakout-bord, circuit of component dat kan worden aangesloten op een Arduino-pin en kan worden gebruikt om een ​​apparaat met hoge stroomsterkte te bedienen? Idealiter met een software gestuurde potentiometer zodat de weerstand voor verschillende projecten in de sketch zelf kan worden ingesteld.

Dus wat zou dit bord controleren? De weerstand of spanning? Of het apparaat zelf?
Het bord zou het apparaat zelf besturen. Ik heb details aan de vraag toegevoegd.
Definieer "hoge stroom".
Vier antwoorden:
#1
+13
jfpoilpret
2014-02-24 03:36:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Om zulke hoge stromen aan te sturen, moet je mogelijk meerdere transistors in cascade plaatsen (je kunt ook een Darlington-transistor gebruiken). Er zijn arrays van Darlingtons in een chip gemonteerd (bijv. De ULN2803A heeft 8 darlington-transistors, maar is beperkt tot 500mA).

Je zult waarschijnlijk te maken krijgen met transistors met een hoger vermogen; als voorbeeld heb ik STMicroelectronics TIP110 gevonden die het schakelen van een 2A-stroom (4A-piek) kan ondersteunen, maar het zou waarschijnlijk een koellichaam nodig hebben om warmte af te voeren.

Merk op dat ik me afvraag of je steppers hebben echt 2A stroom nodig (zijn ze zo groot?). Voor steppers kun je over het algemeen een IC vinden die ze gemakkelijk kan besturen, b.v. de L293D, maar deze kan "slechts" 600mA rijden).

Als conclusie ben ik bang dat u geen "one size fits all" -oplossing zult vinden, aangezien al uw apparaten verschillend zijn en bestuurd zouden moeten worden door het juiste circuit.

Bewerken:

Omdat te grote afmetingen geen probleem is in uw prototypinggeval, kunt u kiezen voor een MOSFET in plaats van gebruikelijke bipolaire transistors. Een MOSFET kan hogere stromen en spanningen aansturen dan standaardtransistors.

Het nadeel is dat u het alleen als schakelaar kunt gebruiken (zoals bijv. een relais) en dus niet echt het exacte vermogen voor uw apparaten kunt aansturen . Ik denk dat dat niet uitmaakt voor een stappenmotor of een solenoïde, maar dat kan belangrijk zijn voor bijvoorbeeld het aansturen van lichten.

Het goede punt is echter dat je daarvoor nog steeds PWM kunt gebruiken als de MOSFET De schakelsnelheid is goed genoeg voor dergelijke doeleinden.

Wat de prijs betreft, zijn er veel verschillende soorten MOSFET die er zijn, maar ik denk dat je er een kunt vinden die aan jouw behoeften voldoet (12V, 2A) voor minder dan $ 1.

Ik raad je aan om dit geweldige artikel over dit onderwerp te bekijken.

De 2A is voor de solenoïdes. Ik begrijp dat one size fits all een uitdaging is en niet ideaal voor productie. In dit geval is het doel een snellere prototyping, waarbij overbouw acceptabel is.
Merk op dat je zelfs met een TIP110 waarschijnlijk een kleinere transistor moet toevoegen tussen de pin en de Arduino output pin, aangezien een TIP110 50mA kan trekken op zijn basis, wat veel te hoog is voor een Arduino pin.
Ik denk dat TIP 120 hiervoor ideaal is, volgens het gegevensblad kan hij stromen tot 5A en 6V aan - https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP120.pdf
#2
+7
Peter Bloomfield
2014-02-26 07:00:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Er zijn veel manieren om van hogere belasting te wisselen, en jfpoilpret heeft een aantal goede opties beschreven. Ik zal een aantal op relais gebaseerde oplossingen samenvatten, die vooral geschikt zijn voor relatief lage schakelsnelheden (dwz meestal niet geschikt voor PWM).

Solid State Relays
Solid State Relays (SSR's) zijn in feite op halfgeleiders gebaseerde schakelaars. Ze zijn er in een grote verscheidenheid aan configuraties, afhankelijk van uw vereisten, maar de belangrijkste factor is dat ze geen bewegende delen hebben. Dit betekent dat ze op de lange termijn zeer betrouwbaar kunnen zijn als ze correct worden gebruikt.

Intern bestaan ​​ze meestal uit MOSFET's en thyristors of iets dergelijks. Hierdoor kunnen ze in theorie vrij hoge schakelsnelheden halen. In de praktijk geldt: hoe meer vermogen het is ontworpen, hoe moeilijker het is om snel te schakelen. Dat betekent dat hoge snelheid + hoog vermogen behoorlijk duur kan worden.

Een kritische factor om in gedachten te houden is dat je meestal een ander type SSR nodig hebt als je van plan was om wisselstroom te schakelen in plaats van gelijkstroom. Het is ook goed om op te merken dat sommige worden geleverd met een ingebouwde opto-isolator of iets dergelijks om uw voedingen gescheiden te houden.

Elektromechanische relais
Dit is des te meer 'Traditionele benadering. Een elektromechanisch relais (EMR) is een vrij eenvoudig onderdeel met een mechanische schakelaar die wordt bestuurd door een elektromagnetische spoel. Als de schakelaar normaal open is, trekt de spoel deze dicht wanneer een stuurstroom wordt aangelegd. Daarentegen zou een normaal gesloten schakelaar worden opengetrokken wanneer een stuurstroom wordt toegepast.

Er zijn een aantal voordelen van EMR's ten opzichte van zaken als SSR's. Het meest voor de hand liggende zijn de kosten - hun eenvoud maakt ze vrij goedkoop, en de kosten stijgen niet zo sterk voor versies met een hoger vermogen. Bovendien zijn de besturing en belasting inherent geïsoleerd, en het maakt ze niet uit of u wisselstroom of gelijkstroom schakelt.

Er zijn echter verschillende nadelen. Het mechanische aspect betekent dat EMR's meestal veel langzamer zijn dan niet-mechanische schakeloplossingen en dat ze last kunnen hebben van contactbounce. Bovendien kunnen ze fysiek verslijten en kunnen ze worden beïnvloed door zaken als schokken, trillingen en (mogelijk) andere magnetische velden.

Bij het ontwerpen van een circuit om een ​​EMR te gebruiken, is het essentieel om op de hoogte te zijn van back-EMF (elektromotorische kracht). Wanneer een stuurstroom wordt aangelegd, fungeert de spoel als een inductor en slaat hij elektromagnetisch lading op. Wanneer de stuurstroom wordt gestopt, kan de opgeslagen lading terugstromen door het stuurcircuit, waardoor een grote negatieve spanningspiek ontstaat (mogelijk veel groter dan wat oorspronkelijk werd toegepast).

Deze piek kan helaas alle aangesloten componenten of microcontroller-pinnen. Dit wordt meestal voorkomen / beperkt door een diode omgekeerd over de stuurcontacten van het relais te plaatsen. In deze context wordt het ook wel een flyback-diode genoemd, en het zorgt ervoor dat de EMF veilig verdwijnt.

Zou u zeggen dat een MOSFET die wordt gebruikt zoals beschreven in het artikel gelinkt door jfpoilpret een geschikt alternatief zou zijn voor het elektromechanische relais voor deze toepassingen?
Ja, voor de toepassingen die u heeft beschreven, verwacht ik dat een MOSFET voldoende zou zijn. Onthoud echter dat ze gevoelig zijn voor statische ontlading, dus neem passende voorzorgsmaatregelen bij het hanteren ervan.
#3
+3
David Cary
2014-03-11 08:41:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zoals jfpoilpret al zei, is een stroom-MOSFET geweldig voor het AAN en UIT zetten van de 12 VDC-stroom naar apparaten die tot 44 A trekken. Er zijn tientallen van dergelijke stroom-MOSFET's voor minder dan $ 1 per stuk. Er zijn duurdere MOSFET's verkrijgbaar die veel hogere stroom en spanning aankunnen.

In principe is het mogelijk om een ​​stappenmotor aan te drijven met een microcontroller en een handvol transistors en een paar andere kleine onderdelen. geeft er de voorkeur aan om een ​​'stepper driver chip' te gebruiken, dus het is onmogelijk voor een softwarefout om per ongeluk transistors aan te zetten op een manier dat de stroomtoevoer naar aarde wordt kortgesloten (waarbij doorgaans ten minste 2 transistors worden vernietigd). omgaan met microstepping, stroombegrenzing, thermische overbelastingsbeveiliging en andere leuke functies.

Alle stepper-driverchips waarvan ik ooit heb gehoord, en een paar kant-en-klare breakout-boards die die chips gebruiken, zijn vermeld op http://reprap.org/wiki/stepper_motor_driver.

Vooral veel van de RepRap 3D-printers die ik heb gezien, verbinden een Arduino met vier Pololu stappenmotoren (minder dan $ 15 per stuk) om vijf stappenmotoren aan te drijven.

#4
  0
Indee
2019-10-29 10:32:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik heb een Arduino (Arduino Nano) circuit gemaakt om een ​​12V Peltier van stroom te voorzien (die ook een hoge stroombron is) met behulp van een MTP3055V MOSFET 60V 12A transistor. En het circuit werkt erg goed.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...