題:
Arduino如何控制更高電流的設備(電機,螺線管,照明燈等)?
jlbnjmn
2014-02-24 02:42:27 UTC
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我正在尋找一種廣泛適用的解決方案,該解決方案可以適用於各種項目。

我目前正在從事多個項目,每個項目都需要從800mA至2A的控制設備Arduino Uno。一台控制步進電機,一台控制12vdc電磁執行器,一台控制12vdc氣動閥。

例如:

Arduino監視一個按鈕,每次按下按鈕都會觸發電磁執行器。由於Arduino無法提供螺線管所需的電流,因此需要使用單獨的電源,並且Arduino控制允許較大電流通過的開關(繼電器,晶體管等)。對於步進電機,佈局更加複雜,因為將需要四個引腳來控制四個單獨的開關(以保持電路的互操作性)。繼電器控制空氣閥,並且也需要12vdc。

我正在嘗試弄清楚如何使用單個電路,這些電路可以用於涉及控制Arduino引腳無法處理的更高電流設備的每個應用程序(以及任何未來的項目)。

原型速度,標準化組件和低成本是驅動因素。開關速度,使用壽命和噪聲也很重要。

是否有可以連接到Arduino引腳並用於控制大電流設備的分線板,電路或組件?理想情況下,使用軟件控制的電位計,以便可以在草圖本身中設置不同項目的電阻。

那麼,該委員會將控制什麼?電阻還是電壓?還是設備本身?
板將控制設備本身。我已經為問題添加了細節。
定義“大電流”。
四 答案:
jfpoilpret
2014-02-24 03:36:41 UTC
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要驅動如此大的電流,可能必須級聯多個晶體管(也可以使用 Darlington晶體管)。芯片中安裝了達林頓陣列(例如,ULN2803A具有8個達林頓晶體管,但限於500mA)。

您可能必須處理功率更高的晶體管;例如,我發現意法半導體(STMicroelectronics) TIP110可以支持切換2A電流(峰值4A),但是它可能需要散熱器來散熱。

請注意,我想知道是否您的步進器確實需要2A電流(它們有那麼大嗎?)。對於步進器,通常可以找到可以輕鬆驅動它們的IC,例如L293D,但該驅動器只能驅動“ 600mA”電流。

總而言之,由於您的所有設備都不相同,應該驅動,因此恐怕您找不到“適合所有人的尺寸”解決方案。

編輯:

由於在原型設計中尺寸過大不是問題,因此可以使用 MOSFET ,而不是通常的雙極晶體管。 MOSFET將能夠驅動比標準晶體管更高的電流和電壓。

缺點是您只能將其用作開關(例如繼電器),因此不能真正驅動為設備供電。我想這對於步進電機或電磁閥都沒關係,但是對於例如驅動燈光來說可能很重要。

但是,好處是,您仍然可以將PWM用作MOSFET

就價格而言,有很多不同種類的MOSFET,但我想您會找到一款滿足您需求的MOSFET(12V,2A),價格不到1美元。

我建議您閱讀有關該主題的這篇很棒的文章

2A用於螺線管。我知道,適合所有人的尺寸是一種挑戰,而不是理想的生產方式。在這種情況下,目的是更快的原型製作,可以接受過度構建。
請注意,即使使用TIP110,您可能也必須在其和Arduino輸出引腳之間添加一個較小的晶體管,因為TIP110可以在其基極上汲取50mA電流,這對於Arduino引腳而言太大了。
根據數據表,我認為TIP 120是最理想的選擇,它能夠處理高達5A和6V的電流-https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP120.pdf
Peter Bloomfield
2014-02-26 07:00:08 UTC
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有很多方法可以切換較高的負載,並且jfpoilpret描述了一些不錯的選擇。我將總結幾個基於繼電器的解決方案,這些解決方案主要適用於開關速度相對較慢(即通常不適用於PWM)。

固態繼電器
固態繼電器(SSR)是有效的基於半導體的開關。它們具有多種配置,具體取決於您的要求,但關鍵因素是它們沒有活動部件。這意味著如果使用得當,它們從長遠來看會非常可靠。

內部,它們通常由MOSFET和晶閘管或類似器件組成。從理論上講,這可以使它們達到相當高的開關速度。但是實際上,它設計的功率越多,快速切換就越困難。這意味著高速+大功率可能會變得非常昂貴。

要記住的一個關鍵因素是,如果要切換AC而不是DC,通常將需要不同類型的SSR。還需要注意的是,有些產品會帶有內置的光電隔離器或類似產品,以使您的電源分開。

機電式繼電器
“傳統”方法。機電繼電器(EMR)是一個相當簡單的組件,包含一個由電磁線圈控制的機械開關。如果開關通常是打開的,則在施加控制電流時,線圈會將其拉到閉合狀態。相反,當施加控制電流時,常閉開關將被拉開。

與SSR之類的產品相比,EMR具有許多優點。最明顯的是成本-它們的簡單性使其非常便宜,並且對於高功率版本,成本不會急劇上升。此外,控制和負載在本質上是隔離的,因此無論您要切換交流還是直流,它們都無關緊要。

儘管有幾個缺點。機械方面意味著EMR通常比非機械開關解決方案要慢得多,並且可能會受到觸點彈跳的影響。此外,它們可能會物理磨損,並可能受到衝擊,振動和(可能)其他磁場的影響。

在設計使用EMR的電路時,必須意識到反電動勢(電動勢)。當施加控制電流時,線圈充當電感器,以電磁方式存儲電荷。當控制電流停止時,存儲的電荷會通過控制電路回彈,從而產生一個很大的負電壓尖峰(可能比最初施加的大得多)。

不幸的是,此尖峰會損壞/破壞任何連接的組件或微控制器引腳。通常通過在繼電器的控制觸點上接一個二極管反向來防止/緩解這種情況。在這種情況下,它有時被稱為反激二極管,它允許EMF安全地消散。

您是否可以說jfpoilpret鏈接的文章中所描述的MOSFET可以替代這些應用中的機電繼電器?
是的,對於您描述的應用,我希望MOSFET就足夠了。請記住,儘管它們對靜電很敏感,所以在處理它們時要採取適當的預防措施。
David Cary
2014-03-11 08:41:36 UTC
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正如jfpoilpret已經說過的那樣,功率MOSFET非常適合導通和關斷拉至44 A的器件的12 VDC電源。有許多此類功率MOSFET的價格均低於1美元。可用更昂貴的MOSFET來處理更高的電流和電壓。

原則上,可以用微控制器,少數晶體管和其他一些小零件來驅動步進電機。但是,許多人寧願使用“步進驅動器芯片”,因此軟件錯誤不可能以使電源接地短路(通常會損壞至少兩個晶體管)的方式意外地打開晶體管。許多最近的步進驅動器芯片也處理微步,電流限制,熱過載保護和其他出色的功能。

我聽說過的所有步進驅動器芯片以及一些使用這些芯片的現成的分線板都是在 http://reprap.org/wiki/stepper_motor_driver中列出。

特別是,我見過的許多RepRap 3D打印機將Arduino連接到四個 Pololu步進驅動器(每個不到15美元)來驅動五個步進電機。

Indee
2019-10-29 10:32:36 UTC
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我製作了一個Arduino(Arduino Nano)電路,使用MTP3055V MOSFET 60V 12A晶體管為12V Peltier(也是大功率電源)供電。而且電路運行良好。



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