Steuern Sie das 5-V-Relais über einen 3,3-V-GPIO mit einem NPN-Transistor

Bei einem kurzen Blick auf die Relaisplatine stelle ich Folgendes fest:

Diese Komponenten sorgen für eine gepufferte Ansteuerschaltung der Relaisspule. Das folgende Schema zeigt die wahrscheinliche Konfiguration dieser Komponenten. (LEDs nicht enthalten).

Sie sollten in der Lage sein, Ihre 5-V-Versorgung zwischen den VCC- und GND-Eingängen anzuschließen. Verbinden Sie dann das GPIO-Signal mit dem IN1-Anschluss und auch die Masse der MCU-Platine mit dem GND-Pin.

Diese Treiberschaltung sollte entweder mit einem GPIO von 0->3,3 V oder 0->5 V arbeiten. Ohne zu wissen, wie diese beiden LEDs angeschlossen sind, kann es sein, dass die eine oder andere LED bei einem 0-> 3,3-V-Schwung der LEDs nicht funktioniert, die in den Basiskreis des Transistors geschaltet sind. Wenn andererseits die beiden LEDs wie folgt in die Kollektorseite des Transistors geschaltet werden, sollten die LEDs ebenfalls funktionieren. Eine einfache Überprüfung der Schaltung mit einem Ohmmeter sollte bestätigen können, wie die LEDs angeschlossen sind.

Der Schaltplan sieht wahrscheinlich so aus - in der gepunkteten Box (ohne Berücksichtigung der LEDs). Der Transistor ist ein PNP-Typ, daher müssen Sie nahe an +5 anlegen, damit er sich ausschaltet.

Sie können dies mit einem Transistor und ein paar 10K-Widerständen tun, wie gezeigt. Die Schaltung funktioniert mit 0/3,3 V Eingang (alles von etwas über 1 V bis mehr als 10 V ist eine akzeptable '1' und < 200 mV ist '0').

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Dies funktioniert folgendermaßen: Wenn Q2 ausgeschaltet ist, zieht R2 die Eingangsspannung zum Modul auf +5 V, sodass in Q1 kein Basisstrom fließt. Q1 ist somit aus und das Relais bleibt abgefallen.

Wenn eine Spannung an den Eingang angelegt wird, schaltet sich Q2 ein und zieht seinen Kollektor auf < 100 mV herunter, wodurch Strom durch R2 und durch R1 (von der Basis von Q1) fließt. Q1 schaltet ein und das Relais zieht an.

Der Kollektor des NPN sollte nicht direkt an 5 V angeschlossen werden - im Moment begrenzt nichts die Strommenge, die durch den Transistor fließt, sodass der magische Rauch herauskommt. Stattdessen wird ein Widerstand zwischen den Kollektor und die 5-V-Versorgung geschaltet, um den Strom zu begrenzen, der durch den Transistor fließt, wenn er eingeschaltet ist.

Die Relaisplatine selbst wird nicht als "Last" behandelt, da sie bereits über einen Transistor verfügt, der genügend Strom liefert, um das Relais ein- und auszuschalten - der Ausgangspin eines Arduino ist nicht kräftig genug, um dies ohne den des Relaismoduls zu tun Hilfe des Transistors.

Wenn Ihr Transistor vom Kollektor zum Emitter leitet (unter der Annahme, dass er in Sättigung arbeitet), gibt es einen geringen Widerstand von 5 Volt gegen Masse. Bei einer beispielsweise 2-Ampere-Stromversorgung sind das 10 Watt (2 Ampere mal 5 Volt) Leistung, mit der der Transistor fertig werden muss. Wenn der Transistor überlebt, wird die Stromversorgung wahrscheinlich zusammenbrechen, wodurch die Spannung an der gesamten Schaltung abfällt, was zu allen möglichen unerwarteten Ergebnissen führt.

Wenn Sie ein Arduino Uno und eine USB-Stromquelle verwenden, befindet sich meines Erachtens eine 500-mA-Sicherung auf der Arduion-Platine zwischen den 5 Volt und der USB-Stromquelle.

Wenn Sie ein Arduino Uno und ein externes, sagen wir, 12-Volt-Netzteil verwenden, werden Sie meiner Meinung nach Strom durch den winzigen 5-Volt-Netzteilregler auf der Arduino-Platine ziehen.

Sie können dies überprüfen, indem Sie den Schaltplan des Arduino Uno hier studieren .

Wenn Sie die Relaisspule direkt ansteuern und die andere Seite der Spule mit positiver Spannung verbunden ist, benötigen Sie eine Open-Collector-Anordnung. Sie sollten auch eine Rücklaufdiode verwenden .

Wenn Sie eine Logikschaltung ansteuern, die dann das Relais ansteuert, müssen Sie wahrscheinlich einen großen Widerstand zwischen 5 Volt und dem Kollektor Ihres Transistors hinzufügen. Schließen Sie dann den Eingang der Relaislogikschaltung an dem Knoten an, an dem der Kollektor auf den Widerstand trifft.

Schließlich kann es sein, dass die Relaisplatinenlogik, falls es eine Logikschaltung auf der Relaisplatine gibt, eine 3,3-Volt-Logik tolerieren wird. Das heißt, einen Einschaltschwellenwert haben, der niedrig genug ist, um entweder mit einer 3,3-Volt-Logik oder einer 5-Volt-Logik zu arbeiten. Eine solche Relaisplatine wäre jedoch anfälliger für Rauschen (falsches Einschalten), wenn sie von einem 5-Volt-Signal angesteuert wird.