Как подключить к устройству нагрузку?

062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку?

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли.

И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :). Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы  что-то захотите добавить – буду только рад).

Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1-включено, -выключено. Начнем.<\p>

1 НАГРУЗКА ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

1.1 Подключение нагрузки через резистор.
Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА. Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ. При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный.

Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения.

Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся.

Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
BC547.pdf – Даташит на биполярный транзистор BC547

1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА.

Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе.

Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов: — так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.

— транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи.

Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.

У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

Источник: http://www.GetChip.net/posts/062-kak-podklyuchit-k-mikrokontrolleru-nagruzku/

Как подключить мощную нагрузку к микроконтроллеру

Как вы понимаете, мощную и/или высоковольтную нагрузку (такую как лампы накаливания, электродвигатели, электронагревательные элементы и т.п.) нельзя напрямую подключить к выходу микроконтроллера. Потому что выходы микроконтроллера:

1. Не рассчитаны на работу с высоким напряжением.
2. Не рассчитаны на управление мощной нагрузкой (нагрузкой, которая потребляет большой ток).
3. Не имеют гальванической развязки (иногда это важно даже при управлении слаботочной нагрузкой).

Из этого следует, что для управления с помощью микроконтроллера мощной нагрузкой необходимо применять какие-то хитрые способы сопряжения выходов микроконтроллера с нагрузкой. Этих способов несколько:

Более подробно эти виды подключения будут рассмотрены в соответствующих статьях. А здесь я буду говорить только о достоинствах и недостатках этих способов.

Подключение нагрузки через оптрон

Итак, один из наиболее простых способов – это подключение через оптрон (фотосемистор, фототиристор и т.п.).

Этот способ подходит для управления активной нагрузкой, такой как лампы накаливания, электронагреватели и т.п. Его преимуществами являются наличие гальванической развязки, относительная простота подключения и дешевизна оптронов. Серьёзный недостаток, пожалуй, один.

Но довольно существенный – при управлении индуктивной нагрузкой, такой как электродвигатели, симистор/тиристор оптрона может самопроизвольно открыться (без команды от микроконтроллера).

Так что для такого случая придётся принимать дополнительные меры, усложняющие устройство на микроконтроллере.

Также недостатком можно считать то, что для использования оптрона надо хоть немного разбираться в электронике.

Подключение нагрузки через транзистор

Тоже выполняется довольно просто. Стоимость обычных транзисторов тоже относительно невелика. Это плюс.

Минусы – можно управлять только нагрузкой постоянного тока (речь идёт о дешёвых биполярных транзисторах). Причём напряжение нагрузки тоже по возможности должно быть небольшим. Потому что высоковольтные транзисторы стоят уже не очень дёшево (а некоторые и очень дорого).

Ещё один недостаток – отсутствие гальванической развязки между нагрузкой и выходом микроконтроллера.

И, также как в случае с оптроном – надо хотя бы немного разбираться в электронике, чтобы подобрать правильный транзистор и рассчитать схему включения самого транзистора и дополнительных резисторов.

Подключение нагрузки через электромагнитное реле

Подключить электромагнитное реле проще простого. Но это только на первый взгляд. На самом деле тоже есть особенности, которые надо знать (расскажу о них в соответствующей статье). Иначе можно просто вывести из строя выход микроконтроллера.

Преимущества электромагнитного реле:

1. Низкая цена.
2. Можно управлять нагрузкой практически любой мощности и напряжения.
3. Можно управлять нагрузкой как постоянного, так и переменного тока.
4. Можно управлять как активной, так и индуктивной нагрузкой без каких-либо дополнительных ухищрений.
5. Есть гальваническая развязка между выходом микроконтроллера и нагрузкой.
6. Не требуется особых познаний в электронике, чтобы подобрать реле под нагрузку.

Недостатки:

1. Необходимо принимать дополнительные меры для защиты выхода микроконтроллера.
2. Относительно низкое быстродействие (реле переключается существенно медленнее, чем полупроводниковые приборы – иногда это важно).
3. Большие габариты и вес. Хотя современные реле довольно миниатюрны, их размеры и вес всё-равно больше, чем размеры полупроводниковых приборов.
4. Относительно низкий ресурс. Так как в реле имеются контакты, то ресурс реле ниже, чем у полупроводников. Из-за искрения контакты быстрее выходят из строя. Хотя, как показывает практика, качественные реле могут работать десятки лет без поломок.

Подключение нагрузки через твёрдотельное реле

Твёрдотельное реле – это полупроводниковый прибор, который объединяет в себе, например, фотосимистор и всю необходимую для его управления обвязку. То есть твёрдотельное реле можно просто подключить к выходу микроконтроллера, не заботясь о том, какое сопротивление должны иметь гасящие резисторы и т.п.

Однако использовать твёрдотельные реле сложнее, чем обычные реле. Потому как у твёрдотельных реле довольно много разных характеристик, в которых надо разбираться. Впрочем, изучить эту тему несложно.

Недостаток у твёрдотельного реле, пожалуй, один – это высокая цена. Твёрдотельное реле, как правило, стоит в 5…10 раз дороже обычного электромагнитного реле (то есть это сотни и тысячи рублей за штуку).

Выводы

Какой прибор в каких случаях использовать – определяется из задачи и условий эксплуатации устройства, которое вы проектируете. Здесь всё довольно непросто – придётся вам разбираться самим (я пока не готов всё это описывать))).

Если вы немного запутались и не можете выбрать, что же использовать в вашем устройстве, то совет могу дать такой:

1. Для активной нагрузки постоянного тока низкого напряжения (до 50 В) используйте транзисторы.
2. Для любых нагрузок переменного тока и для мощных высоковольтных нагрузок постоянного тока используйте электромагнитные реле.
3. Ну а вообще думайте, что и как использовать, в зависимости от технических требований к устройству.

Если вы только начинаете разрабатывать устройства, то это вполне пригодный совет. Ну а когда наберётесь опыта, то уже сами сможете определять, какие и когда приборы использовать.

Микроконтроллеры для ЧАЙНИКОВБесплатная рассылка о микроконтроллерах. Рассылка содержит как бесплатную информацию для начинающих, так и ссылки на платные продукты (книги, видеокурсы и др.) для тех, кто захочет вникнуть в тему более глубоко. Подробнее…

Источник: http://av-assembler.ru/mc/powerful-load.php

Особенности подключения электроприборов большой мощности

26.09.2016

Мы живем в век электроники, и практически каждый дом оснащен не одним десятком электротехники, слабой и достаточно мощной. К ней относится – стиральная и посудомоечная машины, бойлер, электрический обогреватель и пр.

Особенность этой бытовой техники в высоком токе нагрузки при подключении к сети, поэтому о них стоит поговорить подробно.
Если производить подключение неправильно, электрическая проводка будет чрезмерно нагреваться и испортится в считанные дни.

 Риск возникновения пожара будет повышен, к тому же, сам прибор выйдет из строя. Как же правильно подключать бытовую технику чтобы избежать таких неприятностей?

Стоит учесть возможности бытовой электропроводки

Чтобы избежать неприятных последствий важно ознакомиться с возможностями домашней электропроводки. Например, советские розетки на нагрузку больше 6 ампер не рассчитаны. Если у вас установлены такие розетки, особо ничего не подключишь. Современные розетки европейского типа рассчитаны на 10 или 16 ампер.

Замена советской розетки на современную возможна, если сечение кабеля сможет выдержать подобную нагрузку. Все электрические приборы потребляют от сети определенную мощность. Это очень важный параметр и требует первостепенного внимания. Потребляемая мощность прибора указывается в техническом паспорте или на корпусе.

Мощными считаются приборы потребляющие свыше 100 ватт. Они и представляют интерес для нас.

Какая связь между мощностью прибора и током? Мощность – это сумма тока и напряжения. Значит, чтобы узнать какую мощность в ваттах способна выдержать розетка, если максимальные показатели указаны в амперах, нужно умножить напряжение на соответствующий ток. Возьмем напряжение в сети 220 вольт, и максимальную мощность розеток 6, 10 и 16 ампер.

Получаем следующие показатели:

• розетка на 6 ампер выдержит нагрузку 1320 Ватт;
• розетка на 10 ампер нагрузку – 2200 Ватт;
• розетка на 16 ампер – 3520 Ватт.

Если знать эти показатели, проблем с подключением мощных приборов не возникнет.

Распространенные ошибки потребителей

Первая ошибка – это подключение к розетке 10 ампер удлинителя на более слабый ток (6 ампер). Потребитель, совершая такой манёвр ожидает, что напряжение в удлинителе станет как в розетке 2200 Вт, но в результате удлинитель приходит в негодность.

Вот еще пример.

К розетке на 6 ампер подключают удлинитель на 10 ампер с уверенностью, что получен запас мощности на 2200 ватт.
Что же происходит в действительности?
Полученная мощность будет такой, на какую рассчитана розетка – 6 ампер, но сама розетка выйдет из строя, да и вилка удлинителя из-за превышенного нагревания тоже пострадает.

Случается и такое, что к розетке на 6 ампер присоединяет соответствующий удлинитель. Максимальная нагрузка составляет 1320 Вт, и подключает к примеру электрический обогреватель на 1000 Ватт и пылесос на 800 Ватт одновременно, общая мощность возрастает до размеров не рассчитанных на данную розетку.

К подключению к сети электроприборов высокой мощности стоит отнестись очень серьезно. Тогда ни проводка, ни приборы, ни потребитель не пострадают. 

Замена электропроводки в доме или квартире

Если в доме планируется замена электропроводки, мощные приборы учитываются в первую очередь. Это значит, что для них следует провести отдельную линию электропроводки прямо из распределительного щитка. Розетки для слабых приборов можно подключать от одной линии шлейфом (от первой ко второй, от второй к третьей и т.д)

Кабель и его сечение выбирается с учетом нагрузки от электроприборов, которые будут к нему подключаться. Обычно в домашней электропроводке используют ВВГнг кабель или гибкий кабель ПВС.

Источник: https://www.elektro.ru/articles/detail/osobennosti-podklyucheniya-elektropriborov-bolshoy-moshchnosti

Как правильно подключить (подсоединить) блок питания к компьютеру, схема подключения

Компьютерный блок питания имеет определенное количество шлейфов, каждый из которых имеет свое назначение. Помимо назначения они различаются питающим постоянным напряжением +3,3В, +5В, +12В.

На самом БП обычно присутствует специальная информационная наклейка.

Здесь указывается производитель, общая мощность устройства, входное напряжение, ток и частота, а также ток и напряжение выходных силовых кабелей, их количество и мощность. Рекомендуем пользователям ознакомиться с ней, прежде чем подключать данный БП к своему компьютеру.

Рассмотрим, для чего предназначен тот или иной кабель на современном стандартном блоке питания.

Основной кабель (справа на картинке) имеет 24(20) контактный разъем. Часто добавочные 4 контакта открепляются от основного 20 pin набора при необходимости. Предназначен для питания материнской платы.

Для питания более новых системных плат последних поколений используются все 24 контакта. На устаревших – 20, поэтому у старых БП этот разъем имеет 20 контактов.

Если Вы желаете подключить к нему материнку последних поколений, то возможно придется воспользоваться переходником такого типа.

Между собой оба разъема совместимы, поэтому можно использовать 20 pin для 24 контактного разъема без дополнительных 4 pin.

Следующие 2 штекера (справа налево) – 6-ти и 8-ми пиновые используются для дополнительного питания видеоадаптеров PCI-E.

Для более древних видеокарт для этих целей также может применяться штекер Molex.

Следующий 4 контактный шнур предназначен для подключения питания процессора в основном для более старых материнских плат. На современных мат. платах могут находиться 8, 8+4, 8+8 pin.

Также этот кабель еще называют стабилизатором процессора.

Следующий – SATA разъем. Предназначен для питания жестких дисков. Всегда работает в паре с SATA кабелем для передачи данных.

Далее идет упомянуты ранее Molex разъем.

Предназначен он для питания корпусных вентиляторов, реобасов, для некоторых карт расширения и т.п. По сути Molex – универсальный разъем питания, к нему при необходимости можно подключать разные переходники.

  Методы установки пароля на папку или файл

Последний из вышеперечисленных Molex коннектор, который также может предназначаться для питания вентиляторов и реобасов.

Как подключить блок питания

Разобравшись с назначением всех кабелей и штекеров приступим к установке блока питания и его подключению. Прежде всего Вам понадобится (помимо самого БП) крестовая отвертка.

Она пригодится для того, чтобы закрепить это устройство в корпусе. Затем приступаем к подключению проводов.

При этом нужно следить за правильным направлением ключей всех штекеров, чтобы их не повредить. Особых усилий прилагать не нужно. Подсоединять можно в любой последовательности.

Но лучше начать с самого большого разъема ATX. Это рекомендуется для удобства и для того, чтобы кабеля не запутывались между собой и не мешали друг другу.

Плотно фиксируем надавливая до упора до щелчка фиксатора гнезда.

Затем процессорный штекер, винчестер, платы расширения, dvd привод и т.д. Все разъёмы следует правильно позиционировать с помощью ключей, присутствующих на них.

После подсоединения немаловажно закрепить все провода так, чтобы они не мешали вращению никаких вентиляторов. Возможно где-то придется прикрепить шлейфы к корпусу либо связать между собой с помощью обычно идущих в комплекте специальных проволочек.

После всех произведенных подключений производим проверку путем пробного включения. Если все в порядке – закрываем крышку и устанавливаем системный блок на место, предназначенное для него.

Источник: http://composs.ru/kak-podklyuchit-blok-pitaniya/

Управление приборами через СОМ-порт компьютера

   Автор разработал программу и устройство для управления различными электро и радиоприборами с помощью компьютера. Устройство подключают к одному из СОМ-портов, а управлять приборами можно как с помощью экранных клавиш, так и внешних датчиков.

   Схема устройства показана на рис.1. Его основа – микросхема 74HC595, представляющая собой 8-разрядный сдвиговый регистр с последовательным вводом и последовательным и параллельным выводами информации.

Параллельный вывод осуществляется через буферный регистр с выходами, которые имеют три состояния. Информационный сигнал подают на вход SER (вывод 14), сигнал записи – на вход SCK (вывод 11), а сигнал вывода – на вход RSK (вывод 12).

На микросхеме DA1 собран стабилизатор напряжения 5 В для питания регистра DD1.

Рисунок 1. Схема устройства

   Устройство подключают к одному из СОМ-портов компьютера. Информационные сигналы поступают на контакт 7 розетки XS1, сигналы завиписи информации – на контакт 4, а сигналы вывода информации – на контакт 3.

Сигналы СОМ-порта согнласно стандарту RS-232 имеют уровни около -12 В (лог.1) и около +12 В (лог.0).

Сопряжение этих уровней с входными уровнями регистра DD1 выполнено с помощью резисторов R2, R3, R5 и стабилитронов VD1-VD3 с напряжением стабилизации 5,1 В. 

   Сигналы управления внешними приборами формируются на выходах Q0-Q7 регистра DD1. Высокий уровень равен напряжению питания микросхемы (около 5 В), низкий – менее 0,4 В. Эти сигналы являются статическими и обновляются на момент поступления высокого уровня на вход RSK (вывод 12) регистра DD1. Светодиоды HL1-HL8 предназначены для наблюдения за работой устройства. 

   Управление устройством осуществляется с помощью разработанной автором программы UmiCOM. Внешний вид главного окна программы показан на рис.2. 

Рисунок 2. Внешний вид программы UniCOM

Псоле ее запуска следует выбрать свбодный СОМ-порт и скорость переключения выходов. В строки таблицы вводят состояние каждого из выходов устройства (высокий уроень – 1, низкий – 0 или пусто).

Программа “перебирая” в рабочем цикле столбцы таблицы, устанавливает на выходах устройства соответствующие логические уровни. Занесенная в таблицу информация автоматически сохраняется при завершении работы программы и загружается вновь при ее следующем запуске.

Для наглядности, в левой части окна программы подсвечены номера выходов, на которых установлен высокий уровень.

   Управление приборами можно осуществлять и с помощью внешних контактных датчиков, которые подключают к входам 1-3 и линии +5 В. Они должны работать на замыкание или размыкание контактов. Пример схемы подключения датчиков показан на рис.3.

Рисунок 3. Подключение контактных датчиков

   При нажатии на экранную клавишу “Настройка входов” открывается окно “Согласование входов и выходов” (рис.4.), где выбирают входы, которые будут изменять состояние выходов.

Имитировать работу входов можно нажимая на экранные клавиши “1”, “2”, “3” основного окна программы. В тех случаях, когда приборами нельзя управлять с помощью логических уровней, следует применить реле, схема подключения которого показана на рис.

5, или транзисторную оптопару (рис.6.).

Рисунок 4. Согласование входов и выходов

Рисунок 5. Схема подключения реле

Рисунок 6. Схема подключения транзисторной оптопары

   Большинство деталей монтируют на печатной плате из односторонего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1,5 мм, чертеж которой показан на рис.7. Резисторы R1-R6 монтируют на выводах розетки XS1.

Рисунок 7. Чертеж печатной платы

   В устройстве применены резисторы С2-23. МЛТ, оксидные конденсаторы – К50-35 или импортные, розетка XS1 – DB9F. Помимо указанных на схеме стабилитронов, можно применить BZX55C5V1 или отечественные КС174А, светодиоды – любые. Питают устройство от стабилизированного или нестабилизированного источника питания нпаряжением 12 В и током до 100 мА.

Источник: Журнал РАДИО 2007, выпуск 11.

   В моем случае была применена микросхема DD1 в корпусе SSOP16, входы и выходы сделаны на штыревых разъемах, на плате разместил кнопку включения/выключения питания; гнездо для подключения блока питания; блок питания с выходным напряжением 12 В был взят от модема TP-Link. Корпус для платы покамись не планируется. 

  Работа программы была проверенна под Windows 7/XP, проблем никаких не возникло. Для запуска программы достаточно распоковать архив и запустив приложение UniCOM.ехе.

 Устройство можно использовать не только для управления приборами, но и создавать различные световые эффекты, например, на выходы “повесить” светодиодные ленты через оптопары или силовые ключи на транзисторах.

На своем примере покажу какие световые эффекты можно сделать, выставив в таблице программы логические 1 и 0.

Световой эффект – “Бегущий огонь”

 Световой эффект – “Нарастающий столбик”

Это всего лишь малая часть тех эффектов, которые можно организовать. Фантазируйте и все получится…

Печатная плата – скачать

Программа UniCOM – скачать

Источник: http://shemu.ru/439-upravlenie-priborami-cherez-som-port-kompyutera

Как подключить нагрузку к микроконтроллеру

Для подключения нагрузки к микроконтроллеру понадобятся следующие вещи:

• сам микроконтроллер
• биполярный транзистор NPN типа
• два резистора R1(500Ом) и R2(5кОм)

Составление схемы подключения нагрузки

Итак. Максимальный ток на вывод микроконтроллера составляет 20мА, напряжение на выходе составляет 5В. К примеру, мы хотим подключить к микроконтроллеру шаговый двигатель постоянного тока с управляющим напряжением 12В, током 200мА. Схема подключения следующая:

Подключение нагрузки к микроконтроллеру

Расчет управляющего транзистора

Раз ток вывода микроконтроллера может составлять максимум 20мА, а получить на нужно 200мА, то необходимо подобрать NPN транзистор с минимальным коэффициентом усиления

hFE = 200мА / 20мА = 10

Вообще говоря, плохим тоном считается выдавать из микрика максимальные 20мА, поэтому давайте рассчитывать на выход 10мА. Итак, настроились на снижение нагрузки на наш микроконтроллер вдвое, теперь будем подбирать транзистор с минимальным коэффициентом

hFE = 200мА / 10мА = 20

В таком случае максимальный ток коллектора, а соответственно и ток нагрузки составит

Ic=Ib*hFE=0,01А*20=0,2А=200мА

Итак, выберем любой подходящий нам транзистор, например буржуйский BC337.

Характеристики биполярного NPN транзистора BC337 следующие:

• Vcb max = 50V
• Vce max = 45V
• Veb max = 5V
• Ic max = 0.8A
• hFE = 100

О, Боже! hFE=100! Это значит, что ток на нагрузке будет равен Ic=0,01*100=1А?

Нет! В этом случае транзистор откроется нараспашку, будет готов выдавать максимально допустимый для него ток 0,8А(см.характеристики выше), но фактически  ток в цепи коллектор-эмиттер составит ток потребления двигателя (в нашем случае двигатель «кушает» 200мА).

Расчет ограничительного резистора

В первую очередь нам необходимо подобрать резистор R1 для того, чтобы он ограничивал ток, выходящий из микроконтроллера. Расчет простой: необходимо напряжение питания 5В поделить на максимальный ток базы 10мА

R1 = 5В / 0.01А = 500Ом

Резистор R2 не является нагрузкой, он нужен для того, чтобы после снятия напряжения с базы, остатки тока между микроконтроллером и базой транзистора стравливались на землю. Иначе возможен случай, когда транзистор останется в открытом состоянии после снятия управляющего импульса. Рекомендуемый номинал резистора R2 — в 10 раз больше R1

R2 = R1 * 10 = 5кОм

Все просто!

Теперь берем в руки паяльник, провода, отладочную плату и смело вперёд!

Если у вас остались вопросы по данной теме, рекомендуем:

Источник: http://micro-proger.ru/2016/03/20/kak-podkluchit-nagruzku-k-mikrokontrolleru/

Подключаем электроприборы правильно

Источник: http://elektro911.ru/publ/ehlektrika_ot_a_do_ja/podkljuchaem_ehlektropribory_pravilno/10-1-0-37

Управление силовыми нагрузками по USB (на Ke-USB24A)

С этой задачей сталкивается рано или поздно любой разработчик, который шаманит чего-нибудь на компьютере и сидит с паяльником. Рано или поздно ему приходит в голову Идея: «Управление освещением с компьютера» или что-то подобное.

Кто-то хочет чайник кипятить, кликая на иконку в трее, кто-то — включать лампу, не вставая с кресла, кто-то — обогреватель… В общем, заканчивается это всё каким-нибудь iXBT, темами со схожими названиями и LPT-портом.

LPT-порт — это первое, что приходит в голову разработчикам старой закалки, заставшим ещё Windows 3.11 и 95;) Потому что он прост, как два пальца, и его пинами можно легко дёргать, просто записывая байт на выход.

В общем, компьютер превращается в некий интерактивный микроконтроллер с одним двунаправленным восьмибитным портом. Но сейчас есть ноуты. Windows Seven и прочие «прелести» цивилизации… Понятие «Умный дом» всё большое входит в наши головы, и надо думать, как заменить старый LPT-порт.

Наткнулся я тут, изучая этот вопрос в инете, на прикольный модуль Ke-USB24A, от KernelChip, и решил его купить и потыкать.

UPD: Добавлена схема устройства и исходники программы.

Часть 1. Тестовая сборка

Производитель пишет столько всего вкусного про модуль, например вот, кратко:

В общем, получаем тот же самый LPT-порт, но управляемый по USB — отличная вещь для всяких игрушек вида «вкл-откл с компьютера».

На тот момент (летом) я ваял многоканальный диммер, задачей которого было автономно и с компьютера регулировать (ну или хотя бы включать-выключать) пару ламп освещения в комнате: я люблю местное освещение и рассеянный свет — например в потолок светит лампа, удобно её врубить, когда темнеет — яркий свет не нужен, а глаза при слабом рассеянном свете лучше воспринимают светящийся монитор.

Так вот! С диммером были проблемы, и я решил собрать простейшее устройство, хотя бы «на коленках», чтобы тыкать нагрузки на 220 вольт с компа. Решил, что 4х штук мне как раз хватит, и поехал покупать модуль.

Сама контора расположена в бизнес-центре, по звонку на сотик выходит их товарищ, выносит модуль, завёрнутый в полиэтилен с пупырышками (кажется, ничерта не электростатический) и забирает деньги.

Цена, наверное, кусается, по меркам микроконтроллерщиков — 1350 рублей, но мне она была приемлема как для «коробочного», готового решения Plug-n-Play — в смысле, всунул USB шнур — и работай. Даже программка-терминал у них своя есть.

Довольный я вернулся домой и первым делом всячески обфоткал модуль со всех сторон. Заодно заскочил в КВАРЦ, где купил макетку, всяких моих любимых фенечек вроде разъёмов, клеммников на плату и реле.

Модуль — полная вещь в себе, сделанная на базе Microchip’овского микроконтроллера PIC18F4550. Наверное, и на AVR такое же можно лепить, но узнал я об этом уже позже, благодаря сайту одного челябинского товарища (блин, кажется я начну уважать этот город! Правда! он у меня постоянно на слуху).

Торчит только тантал по питанию, кварц, несколько ёмкостей и перемычка, которой выбирается питание — от USB или внешнее. PDFник с документацией на сайте вполне адекватный, выводы расписаны нормально и понятно, чего куда.

В общем, воткнул я его в плату и начал лепить выходные реле из того, что было под рукой: КТ315х 70-80х годов выпуска, каких-то помоечных светодиодов и блока питания от компьютера — так как на данный момент нету никакого лабораторного источника, питаюсь от него.

На плату поставил нормальный разъём, чтобы не городить скрутки из проводков, заодно напаял клеммников (синенькие) под силовые выходы реле.

Эти клеммники мне нравятся тем, что провод в них зажимается металлической пластинкой, которую в свою очередь прижимает винт — площадь контакта больше, можно смело зажимать многожильные провода как есть (без наконечников), и всё это ещё паяется на плату, и может набираться в ровные линейки (там на каждом клеммнике есть пазы для соединения). Купил себе два десятка про запас, на три выхода: всегда можно подключить 220 как L, PE, N или как L, N, оставив середину пустой. Офигенная штука!

Для пайки использовал какое-то советское подобие паяльной станции и понижающий трансформатор на 36V (у меня от него питается обычный низковольный паяльник на 36).

Вначале получалось красиво, а потом плата стала обрастать снизу кучей проводочков и выглядеть, как ёжик. Кстати, в качестве монтажного провода удобно использовать проволочки от витой пары.

Отлично идут многожильные — лудятся и паяются моментально, зачищаются на отлично. А если надо зачистить совсем короткий кусок — я один конец держу пассатижами, а второй зачищаю.

Итак, тем временем плата была готова, спаяно 4 выходных канала, и сами реле напрямую были выведены на клеммники (я взял реле с одной переключающей группой, катушка на 5V).

Всё было подключено, и для теста заведена обычная лампочка 220V 100W. Даём команду с терминала, реле щёлкает, лампочка включается. Ураа!

Итого, что можно отметить:

• Простота решения — купил, воткнул, используй (обычные ТТЛ выходы)
• При желании, схема может питаться от USB целиком, без внешнего источника питания.
• Реле ЖРУТ безумно много! USB-порт тянет 1-2 канала одновременно. Остальным нехватает тока, чтобы сработать.
• Всё это безумно прикольно и интересно, и можно как-то использовать. Хехе!

Плата была собрана, потестена, и заброшена до осени: в окно светило солнце, и никакие подсветки были не нужны 😉

Часть 2. Готовый девайс

Осень пришла внезапно) А вместе с ней, роясь в куче хлама, я выкопал свитч, на котором недрогнувшей рукой Сурового Админа Миши с одной давней конторы было написано категоричное слово «ТРУП».

Его серая коробочка меня привлекла, и меня осенило: «А вот же отличный корпус для моего девайса!», и затем родился концепт устройства.

Питаться и питать нагрузки оно должно было через евроразъёмы (как на компьютере и на UPS-ах), возможно иметь автономное управление и быть мелким, чтобы его можно было положить на стол/полку и забыть.

Были куплены компоненты, а в качестве блока питания использован старый зарядник от фотика Casio, который давал 5,5 вольт при токе до 0,5А. Почему-то ток у него такой же, как у USB-порта, но все-все реле он тянул без напряга, нагрева и других проблем.

Модуль при напряжении 5,5 вольт вёл себя отлично — итого, за три часа прогона — никакого нагрева микросхем или других деталей схемы.

На автономное управление было забито из-за нехватки места в корпусе под выключатели: хотел, чтобы реле их шутнтировали, или сделать аналог «проходного выключателя», но в итоге забил, решив, что ноут у меня и так постоянно работает всё время — подойти и тыкнуть мышкой кнопку — нет никаких препятствий.

В корпусе были проточены все необходимые дырки и прорези (мелкие — напильником, крупные — элекролобзиком с тонкой пилкой), после чего корпус был покрашен чёрной краской из баллончика прямо на лестнице подъезда 🙂 Газетки помогли мало, и там до сих пор следы 😉

Евророзетки не влезали в корпус, и крепить их за «ушки» и на винты не получилось. Пришлось делать ужасную порнографию: вырезать кусок макетки, припаять их туда, а макетку на втулках на винтах закрепить к корпусу и улить это всё суперклеем. Усилие на вынимание вилки пережили — держаться будет! 😉

Последние фотки платы перед установкой в корпус девайса. Напаял туда ещё КРЕНку, потом вспомнил, что она всё равно ничего не будет стабилизировать, так как 0,5 вольта (5,5 — 5,0) ей не хватит для работы. КРЕНку так и оставил, но отключил. Сзади вышел трэш-монтаж. Не буду больше макетки использовать. Или буду использовать в разумных пределах.

Конечно же, надо сделать светодиоды, которые индицируют включение реле нагрузок и питание. А ещё красивый красненький выключатель питания (именно такие модели выключателей я тоже люблю за то, что светятся и за то, что рвут два провода сети одновременно).

Обратите внимание, перешёл на использование плоского цветного кабеля и разъёмов серии BLS-, кажется — кабель удобно на них паять, разъём отламывается на столько пинов, насколько надо, и выглядит красиво.

Цветной кабель удобен тем, что не надо постоянно считать жилки, когда что-то отлаживаешь и разбираешься в сигналах, или куда тыкать тестер.

Итак, вот что полуучилось в итоге. Макетка прикрепелена к корпусу (опять на втулках), в неё воткнут USB-модуль, справа торчит блок питания, выключатель и светодиоды. Сзади (по компоновке) торчат розетки питания. К выключателям я паяюсь, а соединения изолирую термоусадкой — получается красиво и аккуратно.

А вот что получилось перед закрытием корпуса. Проводка 220, конечно жесть, и мне за них стыдно. Ипнет — переделаю. Не ипнет — пусть работает. Была мысль залить это всё термоклеем из пистолета, но в три ночи было на всё наплевать.

Всё это было запихнуто в коробку, утрамбовано, включено и поставлено под цветок у окна, где и стоит до сих пор, работая по полсуток, а то и больше.

Схема и программа управления

Схема управления очень напоминает такой же модуль, но с релюшками (Ke-USB24R). На выходы модуля, которыми мы управляем через USB, совершенно тупо навешаны транзисторы (из тех, что попались под руку) — КТ315 в ключевом режиме.

В коллекторную цепь транзистора включено реле с защитным диодом, спасающим транзистор от напряжения самоиндукции при коммутации реле.

Ну дополнительно в моём блоке ещё навешаны обычные светодиоды с ограничительными резисторами, которые светятся и показывают какой канал включён.

Дополнительно на схеме дорисовал пример какого-нибудь контактного входа, типа кнопки: внешний резистор подтяжки на +5 вольт ставлю обычно всегда, привычка от микроконтроллеров семейства ВЕ51 (8051). Соответственно на данном примере вход работает инверсно: «0» означает замкнутую кнопку. ИМХО этот способ немного более помехоустойчив ко всяким импульсным выбросам.

Питание в моей схеме бралось от первого попавшегося под руку источника +5V, и реле, соответственно, тоже были с катушкой на 5V. Внешний источник питания нужен лишь тогда, когда мы не укладываемся в выдаваемые USB штатные 500мА. Ток потребления схемы будет равен (4*ТокРеле) + ТокМодуля.

В моём случае USB тянуло пару реле из 4х, поэтому я не парился особо (всё равно схема коммутирует 220 — значит там оно есть!) и воткнул сетевой источник питания (перемычку на плате модуля СНЯТЬ!).

Особо извращённые люди могут покопать в сторону твёрдотельных реле, которые потребляют гораздо меньше обычных электромагнитных.

Программа управления модулем была такой примитивной, что писалась на Visual Basic 6 за 1 час вместе с отладкой. Кнопки «открыть/закрыть» порт, и четыре кнопки на 4 выхода. Рядом с ней лежит текстовый конфиг-файл (Ke-USBControl.

Conf), откуда она при запуске считывает названия этих кнопок — можно менять их без перекомпиляции проги. Первая строка — номер COM-порта, выбираемого по умолчанию для железки (как сменить ей правильный COM-порт — читать вот тут: Изменение номера COM-портов / Отображение скрытых устройств).

В планах сделать автопинг модуля и реконнект к нему (см. выводы).

Программу управления модулем (исходники и EXEшник) можно скачать по этой ссылке (~22 кБ). Поставляется As IS. Или Ass IS 😉

Выводы

• Модуль — забавная игрушка и не более. На самом деле — полное ГАВНО, и использовать можно только как красивый заменитель LPT-порта для старых игрушек или разработок типа моей — ткнул кнопку, включилась лампочка.
• Теперь я знаю про симисторы и оптопары. Можно сделать так, чтобы питалось только от USB и коммутировало до 2х кВт на канал 220.
• Протокол управления модулем — тоже гавно. Самое дерьмовое, чего они не сделали, и что вылезло в процессе эксплуатации, это то, что нельзя прочитать состояние пина модуля, настроенного на выход, как в микроконтроллере. Оно обычно и не нужно, но вот даже сам модуль не может выдать информацию — какие пины сейчас «включены». Зачем нужно? Простой пример: у вас что-то включено из программы. Программа так и отображает: это вкл, это — выкл. Тут вам нужен USB-порт. Вы выдрали шнур, закрыли программу (или вообще винды перегрузили), поюзали, сунули назад, запустили программу. И всё. Она не знает, что было включено, а что нет — и получить эту информацию НИКАК нельзя!
• Дополение к предыдущему. Если дёрнуть шнур и вставить его назад, девайс определяется, но криво. Нужно закрыть порт в программе, ещё раз передёрнуть шнур, и открыть порт. С каким-то полудохлым конвертором USBRS-232, у меня такого не наблюдается.

Это так и останется игрушкой, в основном из-за отсутствия обратной связи по выходам — никуда её не применить. Будет включать-выключать лампы, а потом подарю кому-нибудь.

UPD: Вышла новая версия модуля с возможностью определения состояния пинов (включён или нет)!

Послесловие

В принципе, для решения проблемы с мониторингом выходов, можно использовать какой-то из входов — замкнуть его через резистор в 1кОм на нужный вход и опрашивать его. Я попробую доапгрейдить схему и, если найдётся красивое решение — выложу апдейт статьи.

Если вас заинтересовала информация из этого поста и вы хотите со мной связаться (или заказать Сборку щита / Консультацию/Мастер-Класс), то пишите мне на почту info@cs-cs.net или звоните на +7-926-286-97-35 (c 10 до 20 по Москве).

На SMS и почту, написанную в одну строчку, я не отвечаю. Отзываюсь на имя Электрошаман.

Невнимательных, тупых и наглых продаванов и менеджеров я буду жёстко стебать, если они не заглянут в инфу про контакты для организаций, а скорее кинутся звонить.

Источник: http://cs-cs.net/upravlenie-silovymi-nagruzkami-po-usb-na-ke-usb24a

Как устранить нехватку электропитания порта концентратора USB?

Краткое содержание статьи:

Разъемов на системном блоке компьютера зачастую катастрофически не хватает, поэтому многие пользователи приобретают дополнительные устройства – хабы. Но в электронике разбираются не все, и часто возникает нехватка электропитания порта концентратора USB. Что делать в этой ситуации, приходится выяснять всякому, кто столкнулся с таким сообщением на экране монитора.

Что такое USB-хаб

Первоначально стандарт «ю-эс-би» (USB) проектировался для подключения к ЭВМ сторонних телекоммуникационных устройств. Кто бы мог подумать, что сегодня в этот порт подключается практически вся мыслимая техника:

• Маломощные колонки;
• Клавиатуры;
• Мышки;
• Модемы;
• Портативные флеш-накопители;
• Зарядные кабели от смартфонов и т. д.

Таким образом, налицо диссонанс между необходимостью подключить к машине несколько устройств и ограниченным количеством портов. К примеру, компьютер MacBook последней модели имеет лишь одно гнездо такого типа: в результате будет невозможно одновременно заряжать устройство и использовать флешку.

Одним из способов обойти огрехи производителей компьютеров может быть приобретение специального оборудования – USB-концентратора. Сие чудо при подключении к порту дает на выходе сразу несколько гнезд, куда можно вставлять несколько устройств.

Виды концентраторов

В продаже имеются несколько модификаций хабов:

1. Подключаемые непосредственно к системной плате. Для того чтобы использовать данный вид устройств, нужно будет снять крышку корпуса ПК. Для тех, кто не совсем уверен в своей компьютерной грамотности, лучше не покупать такое оборудование. В случае ошибки ущерб будет оцениваться в тысячи рублей.
2. Вторая категория данных устройств гораздо более проста в использовании, поскольку их можно подсоединять к одному из расположенных снаружи гнезд «ю-эс-би». Количество разъемов, имеющихся на выходе, может достигать 5. Однако некоторые энергоемкие девайсы лучше к ним не подсоединять.
3. Третий вид хабов, в целом аналогичен предыдущему, за одним лишь исключением: помимо подключения к ЭВМ для стабильной их работы нужно питание от сети. Тем самым решается проблема с энергетически «жадными» периферийными компьютерными устройствами.
4. Четвертая группа концентраторов имеет очень узкоспециализированную сферу применения. А именно – они приспособлены только к переносным портативным ПК (ноутбукам)

Что значит нехватка электропитания порта концентратора?

Это довольно распространенная проблема концентраторов второго типа. Выделим основные возможные причины и способы их разрешения:

• В хаб подключено слишком много энергоемких устройств. Оборудование просто не справляется с навалившейся на него нагрузкой. Единственное, что можно посоветовать в качестве выхода из ситуации – отключить слишком «прожорливые» девайсы.
• Если данная ошибка характерна для абсолютно всех портов концентратора, то, скорее всего, проблема в нем самом. Как правило, это говорит о поломке провода или проблемах с микросхемой хаба.
• Еще одна распространенная проблема связана с использованием так называемых USB-удлинителей. Это кабель (обычно в 1–2 метра длиной), который часто приобретают владельцы модемов мобильного интернета, дабы разместить интернет-устройство поближе к окну. Однако дешевые китайские кабели имеют невероятно большое сопротивление, и до устройства практически не доходит энергия. В этом случае стоит приобрести более дорогой кабель именитой марки.

Увеличение мощности порта

Для того чтобы подать больше энергии через USB, нужно проделать несколько шагов:

1. Узнать всю информацию о своем компьютере и его структурных компонентах. Это можно несложно сделать с помощью утилиты «Эверест». Для этого следует просто запустить сканирование и подождать несколько минут. После этого найти пункт с моделью системной платы.
2. Если модель платы позволяет увеличить подачу питания через порты, то следующий шаг – открыть окно настроек BIOS. Затем нужно увеличить показатель до максимального, выйти из программы и сохранить настройки. В случае с устаревшими моделями материнских карт такое сделать невозможно, поэтому единственный выход из ситуации – обновление компьютера.
3. Также можно приобрести отдельный блок питания, подсоединяемый в гнездо данного типа.
4. Еще один способ устранить проблему – использовать специальный переходник, увеличивающий подачу напряжения. При этом стоит обратить свое внимание на качество изделия, поскольку дешевые поделки с маркировкой made in China имеют свойство портить порты.

Как выбрать активный hub?

Пожалуй, самый верный путь предоставить достаточное питание каждому USB-устройству – это купить разветвитель, который получает дополнительное питание от обычной электросети и раздает его на выходе.

Вот составляющие успешной покупки:

1. Не стоит экономить на качественном устройстве. Цена на хорошие концентраторы может доходить до 3 000 рублей, но такие гаджеты стоят своих денег.
2. Не стоит обращаться в китайские интернет-магазины. Во-первых, качество данных устройств без названия весьма спорное. Чудо-машины из Поднебесной сломали компьютер не одному доверчивому пользователю. Во-вторых, доставка из Китая может достигать месяца и более. Поэтому лучший способ купить хороший товар здесь и сейчас – посетить страницу крупного сетевого магазина.
3. Обратить внимание на бренд. Признанные мастера в своем деле: Hama, TP-Link и Greenconnect. Неизвестные марки лучше не брать.
4. Расстояние между гнездами на концентраторе также имеет значение. Некоторые пользователи жалуются на недостаток пространства для подключения всех необходимых устройств.
5. Если есть возможность подержать оборудование в руках, нужно прикинуть его массу. Она не должна быть ни слишком малой, ни слишком большой.
6. Внимательно осмотреть кабель питания и место его крепления. Это одно из самых частых «больных мест» хабов.

Использование дешевых разветвителей в сочетании с энергоемкими приборами служит наиболее частой причиной того, что происходит нехватка электропитания порта концентратора USB. Что делать, зависит от финансовых ресурсов.

В идеале нужно приобрести хаб подороже, но если такой возможности нет, то придется избегать подключения прожорливых девайсов через проблемные порты.

Видео-решение: исправляем ошибку

В этом ролике Дмитрий Захаров расскажет, как исправить ошибку «нехватки электропитания порта концентратора USB» в windows 8.1:

Источник: http://1-kak.ru/442-nekhvatka-ehlektropitaniya-porta-koncentratora-usb.html

• Главная
• Справочник электрика

Как подключить к устройству нагрузку?Ссылка на основную публикацию Adblock
detector