Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Mosfet или МОП-транзистор это такая штука для управления нагрузкой. Типа как реле, но лучше

Бывают N и P  типов. Картинка поможет:

Картинку надо запомнить чтобы потом не путаться в документации. Да, и N-канальные круче как правило

NPN mosfet подключение к arduino

Тут все без гемора. Вот пара вариантов подключения:

Если надо еще и плавно включать/выключать лампочку, либо не на всю мощность, а только на половину например, можно из ардуино пищать шимом, а между затвором и истоком включить еще конденсатор микрофарад на 300. Это нужно чтобы открыть мосфет на половину.. Однако это подойдет только для маломощной лампочки, потому как полуоткрытый мосфет имеет некислое внутреннее сопротивление и греется как утюг.

В эту схему подойдет к примеру мосфет  h6n03l. Но тут есть нюанс в выборе резюков. Тот, который между ардуино и gate – чем больше сопротивление, тем меньше ток на ноге ардуино и меньше вероятность что она задымится. И чем больше сопротивление тем медленнее открывается мосфет. Кароч 150 ом норм для ардуино (по закону ома I = E / R, I = 5 / 150 = 0.033 А  — это 33 миллиампера, норм). Зачем он вообще нужен? Дело в том, что затвор (gate) у полевика имеет определенную емкость и является в какой-то мере конденсатором. Так что в момент переключения через затвор проходят большие токи, которые может не выдержать ардуина. Для этого и нужен резистор между gate и пином.

А второй 10 кОм типа подтягивающий резистор – нужен чтобы держать мосфет закрытым и нагрузку выключенной пока порт ардуины в неопределенном состоянии например при загрузке (так называемое Z-состояние).

Но у этой схемы есть косяк – она медленновата. На переключение уйдет 600ns что подходит не для всех задач. Вот фронт и спад.

Желтая – выход с мосфета, зелено-бирюзово-светло-голубая – выход с ШИМ ардуино. Желтая не успевает. Для решения этой проблемы надо поставить парочку транзисторов как тут предлагают http://joost.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень damad.be/2012/09/dimming-12v-led-strip-with-mosfet-and.html

Но это нужно далеко не всегда и как правило достаточно первой схемы. И кстати есть вариант получше — про него в конце статьи.

PNP mosfet arduino

Тут чутка сложнее

Если нам надо на нагрузку подать 5 вольт:

  • R1 ограничивает ток на затворе чтобы ардуинка не сломалась
  • R2 подтягивает порт на землю чтобы не было ложных срабатываний
  • D1 диод шотки чтобы не спалить все – он нужен только если нагрузка имеет большую индуктивность – например реле или мотор или еще что-то, где есть много намотанной проволоки. Кстати для NPN мосфета он тоже нужен. А на переменном токе не нужен, а то задымится)

Если на мотор или лампочку надо 12 вольт то все немного сложнее. Чтобы открыть мосфет нам надо подать 12 вольт на gate, а при таком варианте наш ардуино задымится. Надо еще один транзистор так:

Тут Q1 – биполярный транзистор – он то и включает 12 вольт на gate Q2, а R1 нужен чтобы ограничить ток чтобы ардуино опять таки не задымилась. Работает все так:

  • подаем с ардуино high – q1 начинает проводить ток с коллектора на эмиттер и 12 вольт утекает не в gate q2, а на землю. q2 включает мотор
  • подаем с ардуино low – q1 закрыт и не пропускает ток, 12 вольт через резистор подаются на gate q2, моторчик не крутится. все просто. резистор r2 нужен чтобы ограничить ток q1 и q2 чтобы он не задымились

Управлять больше чем 12 вольт можно, например 24 вольтами, если q1 выдержит. Чтобы наверняка можно добавить диод D2:

Рулим 220 вольтами с помощью мосфета

Мосфетом не совсем удобно рулить 220 вольтами. Ну всяким извращенцам это нравится Вот пример схемы:

Эта схема диммера для лампочек, с помощью ШИМ можно менять яркость. Подробнее тут http://www.learningelectronics.net/circuits/dimmer-with-mosfet.html

А для нормального управления нагрузкой в 220 вольт вместо мосфетов можно использовать:

  • симисторы типа bt131.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Если нужна плавная регулировка света, то нужно делать что-то вроде этого:

    Вкратце из за того, что напряжение переменное, надо будет с помощью прерывания отлавливать момент когда лучше всего открыть симистор, и сделать из обычной фазы что-то вроде этого:

    Подробнее тут http://www.cyber-place.ru/showthread.php?t=525

  • транзисторы дарлингтона
  • КР1182ПМ1 (не особо надежно, по отзывам дохнут они)

Подключение Mosfet к Ардуино по-хорошему

Для таких вещей люди специально придумали специальные драйверы типа этих http://voltmaster-samara.ru/catalog/drajvery-mop-i-igbt-tranzistorov

Тут уж народ издевается над МОП транзисторами как хочет

Суть в том, что драйвер нужен как раз для согласования пяти вольт с выводов ардуино (а также других микроконтроллеров) с уровнями, необходимыми для управления затворами мосфетов.

На картинке первые две схемы а) и б) не очень, так как из-за кривых рук разработчика все может задымится. Зато вторые норм.

И кстати если надо использовать ШИМ — то лучше выбрать высокоскоростной драйвер типа TC4420.

Подбор MOSFET для подключения к ардуино

Качаем даташит, например для FQP30N06. Первое на что надо обратить внимание это ток и вольты:

Второе — определить по такой вот диаграмме падение напряжения. Например если мы рулим лампочкой с потреблением 2А, а для управления используем 5 вольт на gate:

Падение напряжения будет где-то 5,4 вольта и нам лучше найти что нибудь менее нагревательное

Третье — надо если используется ШИМ — время открытия и закрытия:

Если прокосячить с частотой, дать большую чем он может вытянуть, то транзюк перегреется.

Опубликовать вашу статью на нашем сайте можно тут!

Arduino и MOSFET. Схема подключения

Порой наступает такой момент, когда пользователь хочет управлять мощным устройством с помощью Arduino. Мы все знаем, что Arduino может выдать на каждом из своих выходов 20 мА (максимум 40 мА).Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Хорошо, но что делать, когда мы хотим управлять, например двигателем постоянного тока.

HILDA — электрическая дрель

Многофункциональный электрический инструмент способн…

В этом случае мы можем использовать , например, биполярный транзистор, если ток не слишком большой, мост L293D или MOSFET транзистор.

Что такое MOSFET?

В нашем проекте мы будем использовать MOSFET транзистор STP16NF06L, который имеет канал N-типа.

MOSFET — полевой транзистор, имеющий 3 ножки: исток (S), затвор (G) и сток (D). Ток протекает между истоком и стоком, по так называемому каналу. Величина протекающего тока зависит от управляющего напряжения, подаваемого на затвор — исток.

MOSFET-транзисторы являются быстродействующими по сравнению с биполярными транзисторами, так как процессы, происходящие в них являются чисто электростатическими. Основным фактором, влияющим на время переключения является наличие емкости затвора.

Подключение MOSFET к Arduino

Затвор (G) MOSFET транзистора должен быть подключен к Arduino. В целом можно сказать, что исток (S) должен быть подключен к минусу нашей схемы, а сток (D) подсоединен к минусу нашего объекта, которым мы собираемся управлять (например, лампочка, двигатель). По мимо этого, стоит подключить резистор между затвором (G) и истоком (S). Это даст нам уверенность в том, что на затворе будет низкий уровень в тот момент, когда от Arduino не будет управляющего сигнала.

Более того, в случае, если у нас произошло повреждение кабеля, у нас будет уверенность в том, что на затворе не будет неопределенного состояния, который может вызвать включение и выключение управляемого объекта.

В нашем случае для управления мы будем использовать двигатель постоянного тока. Наша схема предназначена для увеличения и уменьшения скорости вращения двигателя.

Подключаем все, как показано ниже. Кроме того, вы можете подключить внешний источник питания, незабывая массы блока питания и Arduino соединить друг с другом.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Скетч

В проекте используем готовый код, расположенный на вкладке Примеры> Basics> Fade

http://akademia.nettigo.pl

Паяльный фен YIHUA 8858

Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino —

Силовой ключ выполнен на полевом транзисторе IRF520 и предназначен для включения/выключения мощной нагрузки, которая питается напряжением постоянного тока.

Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.
Полевой транзистор позволяет использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), т.е можно менять скорость работы электродвигателя или яркость светодиодной ленты, лампы (светодиода) и т.д.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе “IRF520”:

  • управление нагрузкой с напряжением питания постоянного тока, В: 0-24
  • рабочий ток нагрузки, А: 0-5
  • уровень управляющего сигнала, В: 5-20
  • размеры платы, мм: 33.4*25.6

Подключение:

  • “V+” — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “V-” — минусовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “Vin” — “+” контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
  • “GND” — “-” контакт питания для нагрузки
  • “SIG – “плюсовой контакт для подключения управ.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень сигнала (например с ARDUINO)
  • “Vcc” – не используется
  • “GND – “минусовой контакт для подключения управ. сигнала

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Варианты использования:

управление силовым ключом с помощью сенсорной кнопки “TTP223”

Преимущества:

  • бесшумная работа
  • нет механических частей
  • можно использовать ШИМ (PWM)

Описание на “IRF520” (datasheet)

Драйвер MOSFET транзистор IRF520 0-24В модуль Arduino PIC ARM

Модуль драйвера управления нагрузкой на транзисторе IRF520 используется для подключения к Arduino контроллеру или другому микропроцессорному управляющему устройству нагрузки постоянного тока мощностью до 120 Вт. Модуль может выполнять функцию коммутации, а также функцию управления нагрузкой. Через модуль к контроллеру можно подключать светодиодное освещение, двигатели постоянного тока, маломощные компрессоры, электромагнитные пускатели и т.п.

Модуль имеет три разъема для подключения к контроллеру, для подключения нагрузки и для подключения внешнего источника питания:

  • штыревые контакты, обозначенные на плате модуля SIG, VCC и GND, используются для подключения к контроллеру;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля V+ и V-, используются для подключения управляемых устройств или коммутируемых устройств;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля VIN и GND, используются для подключения внешнего источника питания.

Для использования модуля нужно к контактам SIG и GND подключить контроллер. Причем, если нужно управлять нагрузкой, то к контакту SIG нужно подключать ШИМ выход контроллера. Если нужно управлять коммутацией, то к контакту SIG нужно подключать цифровой выход контроллера. Если на контакте SIG есть напряжение, то горит красный светодиод. Контакт GND используется как общий вывод, контакт VCC не используется.

Далее к контактам модуля V+ и V-  нужно подключить управляемое или коммутируемое устройство с максимальной мощностью 120 Вт.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень При подключении управляемого устройства нужно соблюдать полярность.

Если устройство подключается к модулю на управление нагрузкой, то для него нужно внешнее питание. Внешнее питание подключается к контактам VIN и GND. Значение мощности внешнего блока питания подбирается в зависимости от потребности управляемого устройства. Максимальные выходные параметры внешнего блока питания могут быть 24 В и 5 А постоянного тока. При коммутируемом токе больше 1 А на транзистор нужно установить радиатор.

Схема подключения IRF520 к Arduino:

Характеристики:

собран на полевом транзисторе: IRF520;

используется для: коммутации, управлением нагрузкой;

управляющее напряжение: 5 – 20 В;

напряжение для управляемых устройств: 24 В;

максимальный ток для управляемых устройств: 5 А;

максимальная коммутируемая мощность: 120 Вт;

размеры: 31 х 26 х 17 мм;

вес: 6 г.

MOSFET

MOSFET – это сокращение от двух английских словосочетаний: Metal-Oxide-Semiconductor (металл – окисел – полупроводник) и Field-Effect-Transistors (транзистор, управляемый электрическим полем).

Или по русски, MOSFET – это полевой транзистор с изолированным затвором. MOSFET имеет 3 вывода (ножки): сток (Drain), исток (Source), затвор (Gate). Между истоком и стоком в полевом транзисторе сформирован полупроводниковый канал. Канал может быть с n или p проводимостью. Снаружи канал покрыт изолятором. На изолятор нанесён металлический затвор. Затвор управляет проводимостью канала, при этом управляющий ток через изолятор под затвором протекать не может. Электрическое поле (напряжение) поданное на затвор управляет проводимостью канала. У MOSFET с n-каналом исток подключают к минусу источника питания, а у MOSFET с p-каналом исток подключают к плюсу источника питания.

Сравним MOSFET и биполярный транзистор. Важнейшей характеристикой биполярного транзистора является коэффициент усиления по току и напряжению, а из произведения этих величин получаем коэффициент усиления по мощности.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень У MOSFETкоэффициент усиления по напряжению может быть меньше 1 или больше 1 в зависимости от напряжения питания схемы, но вот коэффициент усиления по току может приближаться к бесконечности так как у MOSFET нет входного тока (ток затвора), ток сток-исток у некоторых моделей может достигать сотен ампер. 100/0 = ∞. Соответственно и коэффициент усиления по мощности приближается к бесконечности.

У MOSFET огромное входное сопротивление постоянному току, но между затвором и каналом (стоком и истоком) имеется электрическая ёмкость (конденсатор), поэтому с ростом частоты управляющего сигнала входное сопротивление MOSFET быстро падает. У MOSFET очень большое сопротивление канала в закрытом состоянии и оно же составляет сотые доли Ома в открытом состоянии канала. Эти свойства MOSFET делают его идеальным ключевым элементом в электронных схемах. Но у MOSFET очень тонкий изолятор под затвором, поэтому пробой изолятора может наступить при напряжениях на затворе всего в 2 раза выше рабочего напряжения (смотрите datasheet). Если MOSFET выполняет роль ключевого элемента в электронной схеме, очень важно открывать канал оптимальным напряжением на затворе для полного отпирания канала. Достаточное для полного отпирания канала напряжение на затворе, обычно составляет несколько вольт и отлично согласуется с TTL (5 Вольт) логикой.

Так как у MOSFET затвор изолирован, у него практически нет управляющего (входного тока). Это свойство MOSFET делает его особенно привлекательным в некоторых схемах.

Например, возьмём транзистор SI2302. Имея размер менее спичечной головки, этот транзистор может пропускать ток до 3,6 Ампер, при этом не греется и не потребляет управляющий ток, он управляется напряжением. А тут есть некоторое ограничение, для полного открытия канала сток — исток на затвор необходимо подать напряжение 4,5 Вольт. Но можно работать с открывающим напряжением на затворе 2,5 Вольт, при этом ток в нагрузке может достигать 3,1 Ампера.

Что это даёт в схемах робототехники и автоматики? MOSFET SI2302 можно подключать к выходам Arduino (м-к AVR) и управлять мощной нагрузкой, при этом совершенно не нагружая микроконтроллер.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень А вот подключить MOSFET к выходам м-к с 3,3 Вольт питанием напрямую не удастся.

Рис. 1. Схема включения полевого транзистора с n-каналом.

На рис. 1 через резистор R1 на затвор транзистора Q1 (SI2302) подаётся закрывающее канал сток-исток напряжение низкого уровня. R1 — входное сопротивление этой схемы. R2 — ограничивает входной ток на высоких частотах переключения и, к сожалению, ограничивает быстродействие транзистора.

Благодаря высокому входному сопротивлению полевых транзисторов с изолированным затвором, на основе схемы рис. 1 легко собрать прибор для проверки работоспособности конденсаторов см. рис. 2.

Рис. 2. Схема пробника для конденсаторов.

Пробником, собранным по схеме на рис. 2 можно проверять конденсаторы ёмкостью от 1 нФ до 1 мкФ. Если заменить резистор R1 на резистор с сопротивлением 5 кОм, можно будет проверять электролитические конденсаторы от 1 мкФ до 100мкФ. Для проверки конденсаторов большей ёмкости необходимо ещё уменьшить сопротивление резистора R1.

Рис. 3. Пробник для проверки конденсаторов собранный на макетной плате.

Работает пробник следующим образом: когда Вы подключаете исправный конденсатор в схему, светодиод вспыхивает на короткое время. Если электролитический конденсатор высох или в нём обрыв, светодиод не горит. Если в конденсаторе короткое замыкание или большой ток утечки, светодиод горит постоянно.

В следующей схеме рис. 4, благодаря высокому входному сопротивлению MOSFET, заряд конденсатора, подключённого к затвору транзистора не меняется длительное время. Мы можем коротким импульсом зарядить конденсатор, канал транзистора откроется и светодиод будет гореть. Если разрядить конденсатор, канал транзистора закроется и светодиод погаснет. Схема работает как ячейка памяти на 1 бит, запоминает состояния 1 (включено), 2 (выключено).

Рис. 4. Переключатель с памятью.

В схеме переключателя рис. 4 мы использовали конденсатор C1 ёмкостью 2,2 мкФ.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Рис. 5. Макет переключателя с памятью.

Модуль Силовой ключ для Arduino

Модуль Силовой ключ для Arduino позволяет коммутировать большую по силе тока нагрузку малым управляющим током от платы программируемого микроконтроллера. По сути он является полупроводниковым аналогом механического реле, которое небольшим током обмотки электромагнита способно замыкать контакты силовой схемы с высокомощной нагрузкой.

Модуль позволяет из программ на Arduino управлять включением и выключением ламп, светодиодов, моторов, излучателей и т.п.

Основа модуля — силовой полевой МОП-транзистор (MOSFET) N-типа IRLR8113, который подключен в ключевом режиме. Транзистор выступает в роли «замка», не пропускающего через себя ток большой силы, пока его не откроет «ключ» — подача управляющего тока небольшой силы. «Замок» блокирует прохождения тока между контактами сток-исток (Drain-to-Source). «Ключ» — это напряжение на затворе (Gate) роль которого выполняет +5В цифрового сигнала высокого уровня (Hight) с D-выхода Arduino.

Используемый в модуле транзистор позволяет работать с током напряжением до 30В и силой до 12А при открывающем напряжении на затворе +5В.

Цифровые выходы Arduino способны выдавать сигнал двух типов: логический ноль — отсутствие напряжения 0В и логическую единицу — напряжение питания +5В. Если эти значения начать изменять очень быстро, то в результате можно получить промежуточное значение напряжения между 0 и 5 В. Этот метод называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ, PWM).

У Arduino Uno поддержка ШИМ есть на пинах 3, 5, 6, 9, 10 и 11. При использовании в программе команды analogWrite(x,y) с указанием в качестве x одного из этих пинов можно указывать потребный уровень напряжения в у. Значения у задаются в диапазоне от 0 до 255 и выражают в условной величине отношение времени подачи импульса к времени полного периода, которое называется скважностью (duty cycle).Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень При параметре 0 импульс не подается и напряжение 0. При 255 весь полный период есть напряжение 5В и получается обычная логическая единица. При параметре 128 50% времени импульс не подается и выходной ток составит 2.5В. Аналогично при 10% времени подачи импульса, задаваемых параметром 25, выходной ток будет 0.5 В.

Используя ШИМ можно произвольно изменять управляющий ток. При этом полевой транзистор сможет пропорционально иму изменять напряжение через сток-исток. Именно это свойство в корне отличает силовой ключ на транзисторе от механического реле позволяя не просто включать-выключать ток большой мощности, но и управлять им. Благодаря этому становится возможна регулировка из программы в Arduino уровня свечения светодиодной ленты или скорости вращения мотора.

Модуль подключается в разрыв силовой цепи, прохождением тока по которой надо управлять. Подключение производится через винтовую зажимную колодку («евроблок», терминальный блок). Контакт «-» подключается к отрицательному контакту питания, а контакт «+» к нагрузке.

Интерфейс модуля трехконтактный: S — управляющий контакт для подключения к цифровому выходу Arduino, V — питающий контакт для подачи +5В и G — земля для соединения с землей платы микроконтроллера.

062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку? — GetChip.net

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, 0-выключено.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Начнем.

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.

Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн [Om]

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).Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень
BC547.pdf (10497 Загрузок)

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.

Для применения можно порекомендовать мощные транзисторы IRF630, IRF640. Их часто используют и поэтому их легко достать.
IRF640.pdf (17694 Загрузки)

1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
ULN2003.pdf (19369 Загрузок)

2 НАГРУЗКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.
Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны  напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль).Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.

Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления.

Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы  типа BT138.
BT138.pdf (6570 Загрузок)

2.3 Подключение нагрузки при помощи твердотельного реле.
С недавних пор у радиолюбителей появилась очень замечательная штука — твердотельные реле. Представляют они из себя оптические приборы (еще их называют оптореле), с одной стороны, в общем случае, стоит светодиод, а с другой полевой транзистор со светочувствительным затвором. Управляется эта штука малым током, а манипулировать может значительной нагрузкой.

Подключать твердотельное реле к микроконтроллеру очень просто — как светодиод — через резистор.
Достоинства налицо: малые размеры, отсутствие механического износа, возможность манипулировать большим током и напряжением и самое главное оптическая развязка от опасного напряжения.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Нагрузка может быть как постоянного, так и переменного тока в зависимости от конструкции реле. Из недостатков следует отметить относительную медлительность (чаще всего для коммутации используется полевик) и довольно значительную стоимость реле.

Если не гнаться за завышенными характеристиками можно подобрать себе прибор по приемлемой цене. Например, реле CPC1030N управляется током от 2мА, при этом способно коммутировать нагрузку переменного и постоянного тока 120мА и 350v (очень полезная для радиолюбителей вещь!)
CPC1030N.pdf (14473 Загрузки)

(Visited 150 495 times, 9 visits today)

Подключение N-канального MOSFET — Arduino Project Hub

*******

Посетите https://proteshea.com/control-dc-fan-with-n-channel-mosfet-and-arduino- uno / для получения полного списка материалов, необходимых для этого проекта.

*******

Введение

Если вы не читали наше Руководство по началу работы с Arduino Uno Rev3, прочтите сначала его. В противном случае продолжайте чтение. В этом руководстве мы будем подключать N-канальный полевой МОП-транзистор для подачи тока на бесщеточный вентилятор постоянного тока.Для вентилятора требуется 200 мА при + 5 В, что превышает максимальный ток, который может выдавать вывод Arduino Uno Rev3 (Uno). Если вы обратитесь к таблице данных для ATmega328, максимальный ток на вывод составляет 40 мА. Превышение максимального предела тока может повредить микроконтроллер, поэтому убедитесь, что вы определили ток нагрузки, прежде чем подключать какое-либо устройство к выводу Uno.

N-Channel MOSFET

MOSFET может использоваться для усиления или переключения сигналов — в этом примере мы будем использовать его в качестве переключателя.Он состоит из 3 клемм: затвор, исток и сток (распиновка ниже). N-канальный MOSFET — это устройство, управляемое напряжением. Существует два типа N-канальных полевых МОП-транзисторов: улучшенного и обедненного типа.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень МОП-транзистор улучшенного типа обычно выключен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, поэтому напряжение должно быть приложено к затвору для тока, протекающего через канал сток-исток. МОП-транзистор обедненного типа обычно включен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, и, таким образом, ток течет через канал сток-исток, пока на затвор не будет подано положительное напряжение.

N-канальный полевой МОП-транзистор 2N7000 является усовершенствованным, поэтому мы должны установить на выходном контакте Arduino высокий уровень, чтобы обеспечить питание вентилятора постоянного тока. Максимальный ток, который может использовать полевой МОП-транзистор, варьируется, но тот, который я использую, может выдавать 200 мА. Некоторые полевые МОП-транзисторы могут обеспечивать ток до 30-50 А, и в результате их размер увеличивается, чтобы выдерживать такое количество тока.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вам нужно добавить последовательный резистор между выходным контактом Uno и затвором полевого МОП-транзистора. Это ограничит ток на затвор, поскольку Uno может выдавать максимум 40 мА, а затвор может попытаться потянуть больше.Мы рекомендуем использовать резистор 220 Ом, чтобы ограничить ток до ~ 23 мА.

Электромонтаж

Я использую макетную плату вместо Modulus, так как почти у всех есть макетные платы. Во-первых, давайте разместим N-канальный MOSFET на макетной плате — убедитесь, что каждый вывод имеет свой собственный узел. Свяжите вывод истока с GND, затвор — с выводом 2 Uno, а сток — с черным проводом на вентиляторе. Красный провод вентилятора подключается к плюсовой шине на макетной плате.

Если вы еще не установили Uno в зоне прототипирования FuelCan, сделайте это.Я поместил макетную плату в нижний отсек для хранения, чтобы ограничить длину перемычек. Нам нужно подать + 5V и GND на шины питания и заземления на макетной плате. Используйте прилагаемый банановый разъем для зажима кабелей тестовых проводов. Для крепления зажимов тестовых выводов на стороне макета вам потребуются два штыря штекера.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Подключите сторону типа A кабеля USB к разъему USB1, а сторону типа B — к разъему Uno. Включите FuelCan с помощью адаптера питания переменного / постоянного тока.

Программное обеспечение

После того, как подключение завершено и FuelCan включен, мы можем загрузить эскиз в Uno.Это довольно просто по сравнению с предыдущими проектами. Все, что делает код, это переключает вывод Uno 2 с низкого на высокий с 5-секундной задержкой между ними. Когда штифт высокий, вентилятор включается, а когда штифт низкий, вентилятор выключается.

билдр Управление высокой мощностью: Arduino + N-Channel MOSFET

В конце концов вы обнаружите, что держите [[соленоид]], [[двигатель]] на 12 Вольт или свет и задаетесь вопросом: «Как, черт возьми, я должен управлять этим с моего Arduino?» И мы уже говорили об этом раньше.Сегодня мы собираемся поговорить о другом способе сделать это, на этот раз с полевым транзистором металл-оксид-полупроводник N-канальным полевым МОП-транзистором, в частности, полевым МОП-транзистором RFP30N06LE (вы можете получить их от sparkfun). но вы можете использовать любой N-канальный MOSFET точно так же.

Как это работает

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: я собираюсь упростить это, так что будьте осторожны … здесь я пытаюсь объяснить простыми словами, что происходит.

Во-первых, полевой МОП-транзистор — это транзистор особого вида.

Если вы вообще не знаете транзисторы, это 3-выводные компоненты, которые имеют 2 простые функции: переключение или усиление (в этом примере это настроено как переключатель). По сути, у вас есть вход, называемый источником, выход, называемый стоком, и элемент управления, называемый воротами. Когда вы отправляете ВЫСОКИЙ сигнал на затвор (управляющий вывод), транзистор переключается и позволяет току течь от источника (вход) к стоку (выход).

Итак, мы подключаем его так, чтобы наш двигатель, соленоид или свет был подключен к V +, но не к земле (V-).Земля подключена к стоку транзистора.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Когда наш Arduino отправляет ВЫСОКИЙ сигнал на затвор транзистора, он переключает транзистор (соединяя сток и исток) и замыкает цепь для двигателя, соленоида или света.

Дополнительная информация

Если вы хотите узнать больше или действительно знать, что там на самом деле происходит. Пит из Sparkfun выпустил потрясающее видео, объясняющее MOSFET, за целых 20 минут. Настоятельно рекомендуется.

Подключение / Для чего нужен диод?

Схема довольно проста.Единственная деталь, которая выглядит забавно, — это резистор. Это [[понижающий резистор]]. Резистор удерживает на затворе низкий уровень, когда Arduino не отправляет высокий сигнал. Это здесь на тот случай, если Arduino отключается или плохая проводка, по умолчанию он будет отключен. Вы не хотите, чтобы этот значок когда-либо парил, так как он будет срабатывать и отключаться.

Вы можете видеть, что на 2 из 3 иллюстраций есть [[диод]], параллельный устройству, которое мы запитываем. Каждый раз, когда вы включаете устройство с [[катушкой]], например [[реле]], [[соленоид]] или [[двигатель]], вам нужен этот парень, и не выходите из дома без него. .Что происходит, когда вы прекращаете подавать питание на катушку, обратное [[напряжение]], до нескольких сотен вольт, возвращается обратно. Это длится всего несколько микросекунд, но этого достаточно, чтобы убить наш полевой МОП-транзистор. Таким образом, этот [[диод]] (пропускающий ток только в одну сторону) обычно обращен в неправильном направлении и ничего не делает. Но когда скачки напряжения текут в противоположном направлении, диод позволяет им течь обратно к катушке, а не к [[транзистору]]. Нам понадобится диод, достаточно быстрый, чтобы реагировать на отдачу, и достаточно сильный, чтобы выдерживать нагрузку.Выпрямительный диод, такой как [[Diode Rectifier — 1A 50V | 1N4001]] или SB560, должен справиться с этой задачей. Если вам нужна дополнительная защита, вы можете использовать оптоизолятор между Arduino и транзистором.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Оптоизолятор оптически изолирует обе стороны (высокое и низкое энергопотребление) схемы, поэтому высокое напряжение не может вернуться на микроконтроллер.

Просто убедитесь, что защита [[диод]] направлена ​​в правильную сторону (полоса направлена ​​к V + устройства). Если он направлен в неправильном направлении, устройство, которое вы пытаетесь включить, не будет работать, поскольку [[диод]] просто позволит току обойти его.

Ограничения

[[Транзисторы]], такие как RFP30N06LE, действительно хороши для управления мощными устройствами с вашего Arduino, но у них есть некоторые ограничения. Эта текущая конфигурация полезна только для переключения [[DC]] тока, поэтому не пытайтесь использовать это с источником [[AC]], также МОП-транзисторы имеют как [[напряжение]], так и [[сила тока]] / ограничение тока. . RFP30N06LE может переключать напряжение до 60 В, а сила тока ограничена до 30 А (с радиатором и правильной разводкой). Для всего, что превышает несколько ампер, особенно при постоянном токе (как в двигателе), а не коротких импульсах, я бы рекомендовал использовать радиатор.Обычно я просто припаиваю согнутый кусок металла к задней части, просто чтобы помочь рассеять тепло. Просто обратите внимание, если вы используете более одного RFP30N06LE, вы не можете припаять их к тому же радиатору, поскольку задняя часть подключена к стоку полевого МОП-транзистора, а не к источнику. Если вам нужно переключить переменный ток, я бы посмотрел на использование вместо этого [[реле]].

Fade it!

Вы знаете выходы [[PWM]] на вашем Arduino? Да, то, что позволяет использовать analogWrite (pin, value). Что ж, [[PWM]] на самом деле не [[аналоговый]] выход.На самом деле Arduino пульсирует (очень быстро) между 0 и 5 В, так что среднее [[напряжение]] находится где-то между 0 и 5. Из-за этого [[PWM]] может быть увеличен с помощью [[транзистора]] (транзистор может только включаться или выключаться, но может делать это очень быстро), что позволяет нам гасить свет или контролировать скорость двигателя, как если бы они были подключены непосредственно к Arduino.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень Все, что вам нужно сделать, чтобы воспользоваться этим, — это убедиться, что затвор полевого МОП-транзистора подключен к выводу [[PWM]].

Для этого вам действительно не нужен код, вы просто отправляете сигнал HIGH на вывод затвора, и BAM… он работает. Но я собрал это для вас, чтобы вы могли проверить его затухание с помощью ШИМ. Этот код затухает в виде волны греха, как на видео ниже. (очевидно, полезно только для двигателя или света).

[язык кода = ”arduino”]
/////////////////////////////////////// ///////////////////////////
// © 2011 bildr
// Выпущено по лицензии MIT — пожалуйста, повторно используйте изменения и поделитесь
// Простой код для вывода синусоидального сигнала ШИМ на вывод 9
///////////////////////////////////// /////////////////////////////

Это видео демонстрирует возможности ШИМ с RFP30N06LE.Этот светильник, хотя и выглядит как стандартный домашний, на самом деле представляет собой светильник мощностью 15 Вт и 12 В постоянного тока.

Как соединить транзисторы (BJT) и MOSFET с Arduino

Сопряжение силовых устройств, таких как BJT и MOSFET, с выходом Arduino — это важная конфигурация, которая позволяет переключать нагрузки высокой мощности через выходы малой мощности Arduino.

В этой статье мы подробно обсуждаем правильные методы использования или соединения транзисторов, таких как BJT и MOSFET, с любым микроконтроллером или Arduino.

Такие ступени также называются «переключателем уровня», потому что эта ступень изменяет уровень напряжения с более низкой точки на более высокую для соответствующего выходного параметра. Например, здесь осуществляется сдвиг уровня с выхода Arduino 5V на выход MOSFET 12V для выбранной нагрузки 12В.

Независимо от того, насколько хорошо запрограммирована или закодирована ваша Arduino, если она неправильно интегрирована с транзистором или внешним оборудованием, это может привести к неэффективной работе системы или даже к повреждению компонентов, задействованных в системе.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Таким образом, становится чрезвычайно важным понять и изучить правильные методы использования внешних активных компонентов, таких как MOSFET и BJT, с микроконтроллером, чтобы конечный результат был эффективным, плавным и действенным.

Прежде чем мы обсудим методы взаимодействия транзисторов с Arduino, было бы полезно изучить основные характеристики и работу BJT и mosfet.

Электрические характеристики транзисторов (биполярных)

BJT обозначает транзистор с биполярным переходом.

Основная функция BJT — включить присоединенную нагрузку в ответ на триггер внешнего напряжения. Предполагается, что нагрузка будет больше по току по сравнению с входным триггером.

Таким образом, основная функция BJT состоит в том, чтобы включить нагрузку с более высоким током в ответ на триггер входа более низкого тока.

Технически это также называется смещением транзистора, что означает использование тока и напряжения для управления транзистором с заданной функцией, и это смещение должно выполняться наиболее оптимальным образом.

BJT имеют 3 вывода или 3 контакта, а именно базу, эмиттер, коллектор.

Базовый вывод используется для питания триггера внешнего входа в виде небольших напряжений и тока.

Вывод эмиттера всегда подключен к земле или отрицательной линии питания.

Коллекторный штифт подключается к нагрузке через положительный вывод питания.

BJT могут быть двух типов полярности: NPN и PNP. Базовая конфигурация выводов одинакова как для NPN, так и для PNP, как описано выше, за исключением полярности питания постоянного тока, которая становится прямо противоположной.

Распиновку BJT можно понять по следующему изображению:

На изображении выше мы можем увидеть базовую конфигурацию выводов NPN и PNP транзисторов (BJT). Для NPN эмиттер становится линией заземления и подключается к отрицательному источнику питания.

Обычно, когда слово «земля» используется в цепи постоянного тока, мы предполагаем, что это отрицательная линия питания.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень
Однако для транзистора линия заземления, связанная с эмиттером, относится к его базе и напряжениям коллектора, и «земля» эмиттера не обязательно может означать отрицательную линию питания.

Да, для NPN BJT заземление может быть отрицательной линией питания, но для транзистора PNP «земля» всегда связана с положительной линией питания, как показано на рисунке выше.

Функция включения / выключения обоих BJT в основном одинакова, но меняется полярность.

Поскольку эмиттер BJT является «выходным» проходом для тока, проходящего через базу и коллектор, он должен быть «заземлен» на линию питания, которая должна быть противоположна напряжению, используемому на входах базы / коллектора.В противном случае цепь не замкнется.

Для NPN BJT входы базы и коллектора связаны с положительным триггером или коммутационным напряжением, поэтому эмиттер должен быть привязан к отрицательной линии.

Это гарантирует, что положительные напряжения, входящие в базу и коллектор, смогут достичь отрицательной линии через эмиттер и замкнуть цепь.

Для PNP BJT база и коллектор связаны с входом отрицательного напряжения, поэтому, естественно, эмиттер PNP должен быть привязан к положительной линии, чтобы положительное питание могло пройти через эмиттер и завершить свой путь от цоколь и штифты коллектора.

Обратите внимание, что ток для NPN идет от базы / коллектора к эмиттеру, а для PNP — от эмиттера к базе / коллектору.

В обоих случаях цель состоит в том, чтобы включить нагрузку коллектора через небольшой вход напряжения на базе BJT, меняется только полярность, вот и все.

Следующая симуляция показывает базовую операцию:

В приведенной выше симуляции, как только кнопка нажата, вход внешнего напряжения входит в базу BJT и достигает линии заземления через эмиттер.

В то время как это происходит, канал коллектор / эмиттер внутри BJT открывается и позволяет положительному источнику питания сверху входить в лампочку и проходить через эмиттер на землю, включая лампу (нагрузку).Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Оба переключения происходят почти одновременно в ответ на нажатие кнопки.

Вывод эмиттера здесь становится общей распиновкой «выхода» для обоих входных каналов (базы и коллектора).

И линия питания эмиттера становится общей линией заземления для триггера входного питания, а также нагрузки.

Это означает, что линия питания, соединяющаяся с эмиттером BJT, также должна быть строго связана с землей внешнего источника триггера и нагрузки.

Почему мы используем резистор в основе BJT

База BJT предназначена для работы с малыми потребляемыми токами, и этот вывод не может принимать большие входные токи, поэтому мы используем резистор, просто чтобы убедиться, что что на базу не может проникать большой ток.

Основная функция резистора заключается в ограничении тока до правильного указанного значения в соответствии со спецификацией нагрузки.

Обратите внимание, , что для BJT этот резистор должен быть рассчитан в соответствии с током нагрузки на стороне коллектора.

Почему?

Потому что BJT являются зависимыми от тока «переключателями».

Это означает, что базовый ток необходимо увеличить, уменьшить или отрегулировать в соответствии со спецификациями тока нагрузки на стороне коллектора.

Но коммутируемое напряжение, необходимое на базе BJT, может составлять от 0,6 В до 0,7 В. Это означает, что нагрузка коллектора BJT может быть включена с напряжением всего 1 В на базе / эмиттере BJT.
Вот основная формула для расчета базового резистора:

R = (Us — 0,6) Hfe / ток нагрузки,

Где R = резистор базы транзистора,

Us = Источник или напряжение триггера на резисторе базы,

Hfe = коэффициент усиления транзистора по прямому току (можно найти в таблице данных BJT).

Хотя формула выглядит аккуратно, не всегда обязательно так точно настраивать базовый резистор.

Это просто потому, что спецификации базы BJT имеют широкий диапазон допусков и могут легко допускать большие различия в значениях резисторов.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Например, для подключения реле с сопротивлением обмотки 30 мА формула может примерно обеспечить значение резистора 56 кОм для BC547 при входе питания 12 В., но я обычно предпочитаю использовать 10 кОм, и оно работает безупречно.

Однако, если вы не следуете оптимальным правилам, может быть что-то не так с результатами, верно?

Технически это имеет смысл, но, опять же, потеря настолько мала по сравнению с затраченными на вычисления усилиями, что ею можно пренебречь.

Например, использование 10 кОм вместо 56 кОм может заставить транзистор работать с немного большим базовым током, в результате чего он немного нагревается, может быть на пару градусов выше… что совсем не важно.

Как подключить BJT к Arduino

Хорошо, теперь перейдем к сути.

Поскольку мы до сих пор всесторонне изучили, как нужно смещать и настраивать BJT по его 3 выводам, мы можем быстро понять детали, касающиеся его взаимодействия с любым микроконтроллером, таким как Arduino.

Основная цель соединения BJT с Arduino обычно состоит в том, чтобы включить нагрузку или какой-либо параметр на стороне коллектора в ответ на запрограммированный выход с одного из выходных контактов Arduino.

Здесь предполагается, что вход триггера для базового вывода BJT поступает от Arduino. Это означает, что конец базового резистора просто необходимо подключить к соответствующему выходу Arduino, а коллектор BJT — к нагрузке или любому предполагаемому внешнему параметру.

Поскольку BJT требует от 0,7 В до 1 В для эффективного переключения, 5 В на выходном контакте Arduino становится вполне достаточным для управления BJT и работы с разумными нагрузками.
Пример конфигурации можно увидеть на следующем изображении:

На этом изображении мы можем увидеть, как запрограммированный Arduino используется для управления небольшой нагрузкой в ​​виде реле через каскад драйвера BJT.Катушка реле становится нагрузкой коллектора, а сигнал с выбранного выходного контакта Arduino действует как входной сигнал переключения для базы BJT.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Хотя реле становится лучшим вариантом для работы с большими нагрузками через драйвер транзистора, когда механическое переключение становится нежелательным фактором, модернизация BJT становится лучшим выбором для работы с сильноточными нагрузками постоянного тока, как показано ниже.

В приведенном выше примере можно увидеть транзисторную сеть Дарлингтона, сконфигурированную для обработки указанной сильноточной 100-ваттной нагрузки вне зависимости от реле.Это позволяет плавно переключать светодиоды с минимальными помехами, обеспечивая длительный срок службы по всем параметрам.

Теперь давайте продолжим и посмотрим, как можно настроить МОП-транзисторы с Arduino

Электрические характеристики МОП-транзистора

Цель использования МОП-транзистора с Arduino обычно аналогична цели BJT, как обсуждалось выше.

Однако, поскольку обычно полевые МОП-транзисторы предназначены для более эффективной обработки более высоких требований по току по сравнению с биполярными транзисторами, они в основном используются для переключения мощных нагрузок.

Прежде чем мы рассмотрим взаимодействие MOSFET с Arduino, было бы интересно узнать основное различие между BJT и MOSFET

В нашем предыдущем обсуждении мы поняли, что BJT являются устройствами, зависящими от тока , потому что их базовый ток переключения зависит от ток нагрузки коллектора. Более высокие токи нагрузки потребуют более высокого тока базы, и наоборот.

Для МОП-транзисторов это неверно, другими словами, затвор МОП-транзистора, который эквивалентен базе BJT, требует минимального тока для включения, независимо от тока стока (контакт стока МОП-транзистора эквивалентен контакту коллектора BJT).

Сказав это, хотя ток не является решающим фактором для переключения затвора МОП-транзистора, напряжение является.

Следовательно, МОП-транзисторы считаются устройствами, зависящими от напряжения.

Минимальное напряжение, необходимое для создания нормального смещения для МОП-транзистора, составляет 5 В или 9 В, причем 12 В является наиболее оптимальным диапазоном для полного включения МОП-транзистора.Подключение mosfet к arduino: Подключение Mosfet к Aрдуино | Технохрень

Следовательно, мы можем предположить, что для включения МОП-транзистора и нагрузки на его сток, для оптимального результата можно использовать питание 10 В на его затворе.

Эквивалентные выводы МОП-транзисторов и БЮТ

На следующем изображении показаны дополнительные выводы МОП-транзисторов и БЮТ.

База соответствует Ворот-Коллектор соответствует Сток-Эмиттер соответствует Источнику.

Какой резистор следует использовать для затвора Mosfet

Из наших предыдущих руководств мы поняли, что резистор на базе BJT имеет решающее значение, без которого BJT может мгновенно выйти из строя.

Для полевого МОП-транзистора это может быть не так актуально, потому что на полевые МОП-транзисторы не влияют разности токов на их затворах, вместо этого более высокое напряжение может считаться опасным.Обычно напряжение выше 20 В может быть плохим для затвора MOSFET, но ток может быть несущественным.

Из-за этого резистор на затворе не имеет значения, поскольку резисторы используются для ограничения тока, а затвор МОП-транзистора не зависит от тока.

Тем не менее, полевые МОП-транзисторы чрезвычайно уязвимы для внезапных всплесков и переходных процессов на своих воротах, по сравнению с BJT.

По этой причине на затворах полевых МОП-транзисторов обычно предпочтительнее использовать резисторы с низким сопротивлением, чтобы гарантировать, что внезапные скачки напряжения не смогут пройти через затвор полевого МОП-транзистора и разорвать его внутри.

Обычно любой резистор от 10 до 50 Ом можно использовать на затворах MOSFET для защиты их затворов от неожиданных скачков напряжения.

Взаимодействие полевого МОП-транзистора с Arduino

Как объяснялось в предыдущем абзаце, для правильного включения МОП-транзистору потребуется от 10 В до 12 В, но поскольку Arduinos работает с 5 В, его выход не может быть напрямую настроен с помощью МОП-транзистора.

Поскольку Arduino работает с питанием 5 В, и все его выходы рассчитаны на выработку 5 В в качестве высокого логического сигнала питания.Хотя эти 5 В могут иметь возможность включать полевой МОП-транзистор, это может привести к неэффективному переключению устройств и проблемам с нагревом.

Для эффективного переключения полевого МОП-транзистора и преобразования выхода 5 В от Arduino в сигнал 12 В можно настроить промежуточный буферный каскад, как показано на следующем изображении:

На рисунке можно увидеть полевой МОП-транзистор, сконфигурированный с несколькими Буферные каскады BJT, которые позволяют MOSFET использовать 12 В от источника питания и эффективно включать себя и нагрузку.

Здесь используются два BJT, поскольку один BJT заставит MOSFET вести себя противоположно в ответ на каждый положительный сигнал Arduino.

Предположим, что используется один BJT, тогда, пока BJT включен с положительным сигналом Arduino, mosfet будет выключен, так как его затвор будет заземлен коллектором BJT, и нагрузка будет включена, пока Arduino будет ВЫКЛЮЧЕННЫЙ.

По сути, один BJT инвертирует сигнал Arduino для затвора mosfet, что приводит к противоположному отклику переключения.

Чтобы исправить эту ситуацию, используются два BJT, так что второй BJT инвертирует ответ обратно и позволяет mosfet включаться для каждого положительного сигнала только от Arduino.

Заключительные мысли

К настоящему времени вы должны были полностью понять правильный метод подключения BJT и mosfet с микроконтроллером или Arduino.

Вы могли заметить, что мы в основном использовали NPN BJT и N-канальные МОП-транзисторы для интеграции и избегали использования устройств PNP и P-канала.Это связано с тем, что версии NPN идеально работают как коммутатор и их легко понять при настройке.

Это похоже на обычное вождение автомобиля вперед, вместо того, чтобы смотреть назад и ехать на задней передаче. В обоих случаях автомобиль будет работать и двигаться, но движение на задней передаче очень неэффективно и не имеет смысла. Здесь применима та же аналогия, и использование NPN- или N-канальных устройств становится более предпочтительным по сравнению с PNP или P-канальными МОП-транзисторами.

Если у вас есть какие-либо сомнения или вы думаете, что я что-то здесь упустил, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже для дальнейшего обсуждения.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Arduino MOSFET Project — Tutorial45

Если вы работали с Arduino, вы, вероятно, знаете, как часто требуется использовать двигатель с ним, особенно в роботизированных проектах.В одном из наших предыдущих руководств мы узнали, как управлять маленькими двигателями с помощью транзистора, но что, если вы хотите управлять гораздо большим? Ответ на ваши потребности — полевой МОП-транзистор. Согласно Википедии, МОП-транзистор:

Тип полевого транзистора (FET). Он имеет изолированный затвор, напряжение которого определяет проводимость устройства. Эта способность изменять проводимость в зависимости от приложенного напряжения может использоваться для усиления или переключения электронных сигналов.

Другими словами, MOSFET — это просто тип транзистора, который имеет затвор вместо базы (по сравнению с биполярным транзистором), и этот затвор изолирован, поэтому его намного безопаснее использовать с Arduino.За MOSFET стоит еще кое-что, о чем мы не будем говорить в этой сессии. Мы собираемся использовать IRF44N MOSFET, действительно дешевый и популярный полевой транзистор.

Arduino Mosfet

Вот список частей, которые нам понадобятся для этого проекта:

Вы можете использовать любой другой транзистор, просто ознакомьтесь с его распиновкой и таблицей данных, чтобы убедиться, что он может использоваться с рейтингом, необходимым для этого проекта. .

Если у вас есть все необходимые нам компоненты, вы можете соединить их вместе, используя схему ниже.

Для питания этой схемы нам понадобится внешний источник питания на 12 В, но и 9 В тоже подойдет. Вы можете подключить его к Arduino с помощью разъема постоянного тока.

Очень полезно использовать кабели с зажимами типа «крокодил» для подключения перемычек к двигателю, они надежно удержат и помогут избежать пайки.

Мы можем использовать функцию analogWrite для управления скоростью двигателя с помощью сигнала PWN.

Если вы используете реле для управления двигателем, вы не сможете управлять им с помощью сигнала ШИМ.Для таких приложений срабатывание реле будет слишком медленным.

Код увеличит скорость двигателя, замедлит ее и сделает это снова и снова. Вот код:

Как вы слышите, когда он не движется, он издает странные звуки. Это из-за тока, протекающего через катушки двигателя.

И поехали! Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если вам нужна дополнительная информация об этом проекте.

Не стесняйтесь проверить другие проекты здесь.

Вам также может понравиться:

Arduino UNO Tutorial 9 — Power

Arduino UNO Tutorial 9 — Power

Хорошо, мы поигрались с затемнением светодиодов в предыдущем руководстве по Arduino UNO, но тот же код можно использовать для управления более мощными компонентами, такими как светодиоды высокой мощности и электродвигатели. Arduino не может обеспечить достаточную мощность для этих элементов, и довольно часто они также работают при гораздо более высоких напряжениях. Мощные двигатели, часто используемые в робототехнике, могут работать от 12, 24 или даже 36 вольт.

Существует простой способ обеспечить переключение мощности, в котором нуждаются эти элементы, — через транзистор MOSFET. Они бывают разных типов и мощности, но в этом руководстве мы рассмотрим один конкретный MOSFET. N-канальный силовой полевой МОП-транзистор ST microelectronics 95N2LH5

Этот МОП-транзистор способен выдерживать постоянный ток 80 А (конечно, с радиатором) и может быть легко включен, приложив к его затвору всего 1 В. Таким образом, мы можем полностью включить этот MOSFET, подключив один из цифровых выходных контактов Arduino непосредственно к контакту затвора MOSFET.При полном включении МОП-транзистор имеет сопротивление истока и стока всего 0,0049 Ом. Следовательно, если бы полевой МОП-транзистор питал электродвигатель на 12 В и потреблял 10 ампер, МОП-транзистор упал бы только на 0,049 вольт и потреблял бы 0,49 Вт мощности.

На схеме ниже показано, как мы подключим полевой МОП-транзистор к двигателю и к Arduino

.

Важное примечание: не пытайтесь запускать двигатели большой мощности через соединения на макетной плате. Они не справятся с мощностью, и вы сожжете гусеницы внизу.

Используя выходные сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) от Arduino, мы можем контролировать мощность (и, следовательно, скорость) электродвигателя.

Попробуйте, используя эскиз из Arduino Tutorial 5, автомобильную лампочку на 12 В и аккумулятор на 12 В. Линия 0 В также должна быть подключена к одному из разъемов 0 В на Arduino, но +12 В идет только на лампочку.

Mosfet — полупроводниковая коммутация высокого постоянного тока — Arduino-совместимые экраны

Твердотельное переключение высокого постоянного тока

С Mosfet Nanoshield вы можете управлять сильноточными устройствами постоянного (постоянного) тока, используя контакты ввода / вывода вашего Arduino.Переключение осуществляется с помощью N-канального силового МОП-транзистора в режиме низкого напряжения. Mosfet Nanoshield рекомендуется для таких приложений, как:

  • Включение или выключение светодиодов и ламп постоянного тока.
  • Замки электрические дверные¹.
  • Электромагнитные клапаны¹.
  • Однонаправленное регулирование скорости для двигателей постоянного тока, охладителей и вентиляторов¹.

Существует четыре варианта использования вывода Arduino (D3 #, D5 #, D6 # и D9 #), которые можно легко выбрать с помощью ручной перемычки в верхней части платы.В случае, если этих четырех вариантов недостаточно, есть еще восемь вариантов, которые можно выбрать с помощью паяных перемычек на нижней стороне платы (D2, D4, D7, A1, A2, A3, A4 и A5). МОП-транзистор включается всякий раз, когда на выбранном выводе высокий логический уровень, и выключается, когда на нем низкий логический уровень.

Характеристики

  • Коммутация постоянного тока до 40 В / 5 А с использованием специального внешнего источника питания или до 12 В / 2,5 А с использованием внешнего источника питания, совместно используемого с Arduino.
  • 4 варианта использования выходного контакта, выбираемые вручную перемычками, и 8 дополнительных контактов, выбираемых с помощью паяных перемычек.
  • Работает от 5 В или 3,3 В.
  • Светодиод

  • , указывающий, включен или выключен MOSFET.

Характеристики Mosfet Nanoshield

Переключение устройств с использованием внешнего источника питания, совместно используемого с Arduino

Переключение устройств с использованием выделенного внешнего источника питания

Электрические характеристики

  • Источник питания: осуществляется через вывод VCC в диапазоне от 4,5 В до 5,5 В (обычно 5 В).Нет необходимости предоставлять источник питания для фактического переключения MOSFET, поскольку источник питания используется только для питания светодиода на плате.

  • Логический уровень: МОП-транзистор может быть активирован с логическим уровнем 5 В или 3,3 В и может переключать напряжения до 20 В.

¹ Управление индуктивными нагрузками, такими как соленоиды и двигатели, требует использования диодов (или демпферов других типов) для защиты от перенапряжения.

Arduino PWM MOSFET резистор затвора

Если вы управляете полевым МОП-транзистором логического уровня непосредственно от Arduino или другого AVR Atmel, такого как ATTiny85, вы, возможно, задавались вопросом, какой резистор следует разместить между выходным выводом и затвором полевого МОП-транзистора.

В руководствах, на которые ссылаются Adafruit и Sparkfun, они подключают выходной контакт Arduino непосредственно к затвору MOSFET. Но другие настаивают на том, что вам нужен токоограничивающий резистор для защиты выходного контакта микроконтроллера.

Устройство, управляемое напряжением

МОП-транзистор обычно рассматривается как устройство, управляемое напряжением, достаточное напряжение на затворе открывает МОП-транзистор и позволяет большому току протекать через сток / исток. В этой модели на затворе требуется очень небольшой ток.Таким образом, с этой упрощенной моделью работы MOSFET резистор, ограничивающий ток, не требуется.

Зарядные ворота

Однако во время переключения полевой МОП-транзистор ведет себя больше как конденсатор, который необходимо заряжать, чтобы открыться, и разрядить, чтобы закрыть. В таблице данных для полевого МОП-транзистора STP16NF06L с логическим уровнем 16 А и 60 В указана входная емкость 345 нФ и общий заряд затвора 7,3 нКл. Кулоны — это мера емкости, текущего времени в ампер-секундах. В таблице данных указано время включения / нарастания 47 нс с коэффициентом 4.Резистор затвора 7 Ом, поэтому для зарядки затвора требовался средний ток 7,3 нКл / 47 нс = 155 мА — это намного больше, чем максимальный ток 40 мА для выходного контакта Atmel AVR. Поэтому важно защитить микроконтроллер с помощью токоограничивающего резистора.

Скорость зарядки

МОП-транзистор является эффективным переключателем, когда он полностью включен или выключен, но он неэффективен при переключении и рассеивает эти потери в виде тепла. Чем больше сопротивление мы поставим между выходным контактом микроконтроллера и затвором полевого МОП-транзистора, тем медленнее будет заряжаться затвор и тем сильнее будет работать полевой МОП-транзистор.Это становится особенно важным, если вы быстро включаете и выключаете MOSFET с выходом PWM.

PWM означает широтно-импульсную модуляцию и представляет собой метод управления средним выходным напряжением вывода микроконтроллера путем очень быстрого включения (5 В) и выключения (0 В) выхода. Рабочая нагрузка на выводе PWM Arduino может быть установлена ​​с помощью analogWrite и варьируется от нуля, всегда выключено, до 255, всегда включено. Если установить значение 63, контакт будет на четверть времени, поэтому среднее напряжение будет 5 В / 4 = 1.25В.

Светодиоды

имеют очень быстрое время переключения, примерно 20 наносекунд для белых светодиодов, поэтому, когда выход ШИМ используется для управления яркостью светодиода, рабочая нагрузка определяет, какой процент времени светодиод включен. Пока частота ШИМ превышает 200 Гц, человеческий глаз не может обнаружить мерцание.

Сопротивление источника микроконтроллера

Если вы посмотрите на таблицу Atmel, вы найдете график, показывающий ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПИН-кода ввода-вывода в зависимости от ТОКА ИСТОЧНИКА.

При 25 градусах Цельсия это показывает красивую прямую линию от 5 В при 0 мА до 4.5 В при 20 мА.

Это говорит нам о том, что выходные контакты имеют внутреннее сопротивление внутри микроконтроллера (5–4,5 В) / 20 мА, которое составляет 25 Ом. Таким образом, максимальный теоретический ток, который мы можем попытаться получить с микроконтроллером, работающим при 5 В, составляет 5 В / 25 Ом, что составляет 200 мА.