Guide du débutant pour Arduino (12 / 15 étapes)

Étape 12 : Conduite plus voyants ou autres charges

Jusqu'à présent, nous avons utilisé uniquement les composants qui attirent très peu de courant. Mais si nous voulons faire les choses en voiture qui attirent plus de 20mA, le courant fourni par la sortie de l’Arduino ne sera pas suffisant. Nous aurons besoin d’une sorte d’amplificateur de courant, et c’est alors le transistor est disponible en.
Lorsque vous voulez faire les choses en voiture qui s’écouler une autre tension que l’Arduino, vous aurez également besoin d’un transistor.

Un petit courant de la base vers l’émetteur se traduit par un courant beaucoup plus élevé du collecteur vers l’émetteur.
Plus d’informations se trouvent à l’étape 3.

Courant et tension de mesure

Avant que nous puissions commencer à construire notre circuit transistor, nous aurez besoin de connaître la tension et le courant de la charge que vous souhaitez utiliser.
Se connecter à votre charge (moteur, fan, LED, ampoule, élément chauffant, électrovanne...) bloc d’alimentation approprié, définissez votre multimètre sur volts DC et mesurer la tension dans l’ensemble de la charge, ou directement à partir de la charge. Tension est mesurée en parallèle avec la charge. (Voir l’image)

Maintenant, débranchez le câble négatif de la charge de l’alimentation électrique. Branchez le fil rouge de votre multimètre sur le connecteur SAP, puis affectez-lui c.c.. Puis, connectez le fil noir du multimètre à la terre de l’alimentation et le fil rouge du multimètre pour le câble négatif de la charge. Courant est toujours mesurée en série avec la charge. (Voir l’image)

Remarque : n’oubliez pas de rebrancher votre fil rouge sur la prise de la tension du multimètre, si vous essayez de mesurer la tension à l’entrée de courant, vous fondamentalement créer un court circuitet faire sauter le fusible du multimètre ou même détruire complètement. Certains multimètres fin supérieurs seront un signal sonore et affiche un avertissement lorsqu’il est réglé sur la tension alors que le connecteur de courant est utilisé.

Calcul de la résistance de base pour le transistor

Un transistor a un certain gain en courant, généralement autour de 100. Le symbole pour le gain de courant continu est une lettre grecque bèta (β) ou H_FE.
J’ai_{collecteur-émetteur} = I_{base-émetteur} · H_FE.
Trouver la valeur β pour votre transistor spécifique dans la feuille de données. Il devrait y avoir un graphique appelé « Gain de courant continu ». (Voir images) Sur l’axe horizontal, vous pouvez trouver le collecteur de courant, c’est le courant consommé par la charge. Notez que la plupart du temps, une échelle logarithmique est utilisée.
Notez la valeur β correspondant à votre courant de charge.

Nous avons besoin de savoir que le courant base-émetteur, donc diviser le collecteur de courant par le β de gain actuel.

J’ai_{base-émetteur} j’ai =_{collecteur-émetteur} / H_FE

Maintenant, prenez la tension d’alimentation de votre Arduino et soustraire 0,7. C’est parce que la jonction émetteur-base silicium du transistor a une chute de tension de 700mV. (Vous n’avez pas à savoir pourquoi il en est, il suffit de savoir que la chute de tension est là).
Maintenant utiliser la Loi d’Ohm pour calculer la résistance de la résistance de base.
R_base = (V_Arduino - 0,7 v) / j’ai_{émetteur-base}

Remarque : si le courant de base est supérieur à 20mA (plus de l’Arduino peut fournir), vous devrez utiliser un transistor avec une valeur plus élevée de β ou un transistor Darlington.

Par exemple, je veux conduire un moteur à 200mA, 12v avec un transistor NPN BD139 et un Arduino 5v :

Comme vous pouvez le voir dans le deuxième graphe, à 200mA, le gain en courant est environ 97.
J’ai_{base-émetteur} = 0,2 a / 97 = 0.00206A ≈ 2.1mA

R_base = (5v - 0,7 v) / 2.1mA = 4.3V / 0.0021A ≈ 2048Ω → 1.8kΩ

Dans ce cas, il est préférable d’arrondir la résistance d’une résistance de valeur inférieure E12, pour s’assurer que le transistor est complètement ouvert.

Lorsque vous utilisez une charge inductive, comme solénoïde, relais, moteur etc. vous devrez utiliser une diode flyback. Il s’agit d’empêcher le transistor ne soit endommagé par les pointes de tension causées par le solénoïde. (Vous obtenez self-inductance à l’intérieur de la bobine, lorsqu’on tourne soudainement de.) (Voir l’image) Vous pouvez utiliser n’importe quel redresseur diode, j’ai utilisé un 1N4007 régulière, par exemple.

Remarque : l’Arduino du sol doit toujours être raccordé à la masse du circuit transistor.

Remarque : Vous pouvez uniquement utiliser cette méthode avec charges CC basse tension.

MOSFET basse tension

Une normale (BJT, Transistor de jonction bipolaire) tel que décrit ci-dessus, est exploitée par le courant d’émetteur-base. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) sont contrôlées par la tension de la porte. (voir étape 3)

Dans la fiche technique de votre MOSFET, trouver la tension de la porte pour drainer le graphique actuel. (voir image, graphe est pour un BUZ11 MOSFET)
Comme vous pouvez le voir, à 3,3 v, le courant est encore assez faible et inutile dans la plupart des cas. Toutefois, à 5v, le courant drain peut être suffisant pour votre application spécifique.

Il est recommandé d’utiliser des résistance de menu déroulant (purge de porte) sur la porte de la MOSFET pour prévenir un champ électrique de l’établissement et allumer le MOSFET, car il est très sensible.

Tout comme avec les transistors normales, vous devez également utiliser une diode flyback lors de la commutation de charges inductives. (Cependant, certains MOSFETs ont eux construit en)

(voir les images pour les schémas)

MOSFET de haute intensité

Pour obtenir des courants plus élevés, nous devons obtenir un champ électrique plus élevé, donc nous avons besoin d’une tension supérieure de la porte.

Pour ce faire, nous pourrions utiliser transistor, mais il est plus facile d’utiliser un opto-coupleur ou opto-isolateur. C’est essentiellement une LED infrarouge et un phototransistor (capteur de lumière) dans un seul paquet. Lorsque le voyant est allumé, le phototransistor mène.
Il ressemble à un circuit intégré avec jambes seulement 4 (ou 6).

En utilisant un opto-coupleur aussi signifie qu’il n’y a aucune connexion électrique entre l’Arduino et le MOSFET, donc si le circuit de tension plus élevé échoue, il est presque impossible qu’il obtient à l’Arduino et la détruit. Il s’agit d’un grand avantage.

Jetez un oeil à l’image pour le schéma. Vous pouvez utiliser la formule de diviseurs de tension pour calculer R1 et R2.
Par exemple, si je veux conduire une charge de 17 a 12v avec un BUZ11, je vais avoir besoin une tension gate de 6v (voir graphique).
est de 6V 12v/2, alors R1 = R2. Ils pourraient être 47kΩ, par exemple.

Dans la formule suivante: V_en est la tension d’alimentation, et V_out est la tension de la porte.

Relais

Pour conduire à haute tension ou AC des charges, vous aurez besoin d’un relais. Voir l’étape 3 pour plus d’informations.

L’Arduino ne peut piloter un relais directement, donc vous aurez besoin d’un transistor (petit). Un relais est une charge inductive, donc vous aurez besoin d’une diode flyback pour protéger votre transistor.
Utilisez la méthode ci-dessus pour calculer la résistance de base.

Jetez un oeil à l’image ci-dessus pour le schéma.

ATTENTION : Alimentation électrique peut vous tuer, si vous n’êtes pas assez prudent. Ne laissez jamais des assemblages 115V ou 230V exposés et débranchez votre circuit pendant que vous travaillez dessus.

Résumé

• Si vous voulez des choses en voiture comme les moteurs ou les lumières que consommer davantage 20mA ou fonctionner à une tension autre que 5 v ou 3,3 v, utiliser un transistor MOSFET et relais.
• Utilisez toujours une résistance sur la base d’un transistor pour contrôler le courant de base.
• Utilisez toujours une résistance de menu déroulant sur la porte d’un MOSFET.
• Toujours utiliser une diode flyback lors de la commutation de charges inductives.

Supplémentaires : Des transistors PNP

Dans les paragraphes précédents, nous avons utilisé seulement des transistors NPN, acceptant un signal positif pour mettre en marche. Transistors PNP en revanche allume quand une tension négative est appliquée à la base, ayant pour résultat un « négatif » base-émetteur actuels. (négatif, par rapport à l’émetteur, dans un transistor PNP, l’émetteur émet des « charges positives ». C’est encore que les électrons qui se déplacent et une charge positive signifie simplement que l’absence d’électrons).

Jetez un oeil à l’image ci-dessus pour le schéma. Tout comme avec la variante de NPN, la flèche à l’émetteur indique le sens du courant.

Remarque : le transistor PNP effectuera lorsque la broche de sortie Arduino est faible.