Umschalten zwischen +9 V und -9 V (mit 5-V-Logik)

Ich habe heute einige Linearantriebe bekommen und festgestellt, dass sie sich ausdehnen, wenn ich ihnen +9 V gebe, und -9 V sie zusammenziehen. Dies lässt sich leicht von Hand testen, indem einfach der Aktuator für die negative Spannung rückwärts an die Batterie angeschlossen wird, aber wenn ich alles anschließe, werde ich sie alle von meinem Atmega1284 aus ansteuern, der eine 5-V-Logik verwendet.

In Erwartung dessen habe ich eine Reihe von Relais, die ebenfalls mit 5-V-Logik betrieben werden, damit ich mit meinem 5-V-Mikrocontroller steuern kann, ob + 9 V durchfließen oder nicht. Ich habe jedoch keine Möglichkeit, programmgesteuert -9V bereitzustellen.

Meine Frage hier ist, wie ich zwischen +9 V und -9 V umschalten kann, wenn ich von meinem Mikrocontroller nur entweder 5 V oder 0 V ausgeben kann? Benötige ich mehr als nur meine Relais? Gibt es einen schicken EE-Trick, damit das funktioniert? Danke!

Antworten (3)

Sie können zwei SPDT-Relais verwenden, um +9 oder -9 oder 0 V auszuwählen.

Beide erregt = aus, beide nicht erregt = aus, und wenn einer erregt ist und der andere nicht, wird der Aktuator in die eine oder andere Richtung angetrieben.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Um elektrisches Rauschen zu unterdrücken, fügen Sie einen Brückengleichrichter ( z. B. W04G ) über den Stellantrieb (die AC-Eingangsklemmen) hinzu und verbinden Sie die + Klemme mit +9 und die - Klemme mit 0 V

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Vielleicht sollten Sie erwähnen, dass dies die Relaisversion einer "H-Brücken" -Schaltung ist - fast jeder Solid-State-H-Brückentreiber mit geeigneten Nennwerten wird die Arbeit genauso gut erledigen, obwohl die Relaisversion der Darstellung wegen nett ist :)
@ThreePhaseEel Gute Idee, einen Vorschlag für einen geeigneten Chip, der die Pegelumwandlung durchführt und einen angemessenen Strom verarbeitet?
Verdammt, das ist wirklich clever. Was ist der schlimmste Fall, wenn ich das Ganze ohne den Brückengleichrichter mache?
Mit dem Brückengleichrichter (oder 4 Dioden) werden die Kontakte mehr Lichtbögen bilden und es könnte Ihren AtMega über EMI stören.
@ scohe001 - Spheros Kommentar sollte lauten "Ohne Brückengleichrichter ..." ... aber mit dieser Korrektur hat er Recht - die Dioden bieten einen Strompfad für die induktiven Spitzen, die die Spule erzeugt (sie wirken wie die Zündspule darin ein Auto, das jedes Mal eine Spitze erzeugt, wenn Sie die Stromversorgung unterbrechen), damit sie nicht andere Dinge (wie Relaiskontakte oder Schalttransistoren) braten.
@SpehroPefhany - die Hälfte eines L293D kann verwendet werden, um den Trick auszuführen (möglicherweise zusammen mit einem Wechselrichter), obwohl der L293D ziemlich alt ist xD
Könnten Sie einen L6203 verwenden ? Das Gertboard für den Raspberry Pi verwendet diesen IC für die Motorsteuerung, einschließlich Richtungs- und PWM-off-3V3-Logik.
@ChrisH - ein L6203 sollte funktionieren, ja ...

Sie müssen eine 9-V-Versorgung bereitstellen, um den Linearantrieb mit Strom versorgen zu können. Sie benötigen keine -9-V-Versorgung, da Sie dies einfach mit einem Polaritätsumkehrschema erreichen können, das von zwei Ihrer Relais gesteuert wird. Hier ist ein grundlegendes Schema, wie Sie es anschließen würden. Wenn Sie Relais mit 5-V-Spulen mit sehr geringer Leistung verwenden, können Sie diese direkt vom Arduino aus steuern. Andernfalls verwenden Sie NPN-Transistorpuffer, wie hier gezeigt.

Die Arduino-Steuerungen zu den beiden Relais können 9 V in beiden Polaritäten an den Aktuator anlegen, um ihn ein- oder auszufahren. Um die Aktuatorbewegung zu stoppen, schalten Sie beide Relais um, um entweder 9 V oder GND an beide Drähte des Geräts anzulegen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich gehe davon aus, dass für Ihren Aktuator tatsächlich drei Bedingungen gelten: 1) Antrieb zum Ausfahren ... 2) Antrieb zum Zusammenziehen und ... 3) keine Spannung, um dort zu bleiben, wo er ist. Leider hat dieser Schaltplan nur zwei Positionen 1) Fahren zum Ausdehnen und Fahren zum Kontrahieren, es gibt keinen stabilen Zustand (was Sie vermutlich wollen). Was Sie brauchen, ist eine H-Brücke, die von Ihrem Prozessor angesteuert werden kann.
@JackCreasey - Sie haben Recht mit dem Originalbild, das ich gezeigt habe. Ich werde die Antwort ändern, um dieses Problem zu beheben.

Der L293D-Motortreiber / H-Brücken-IC sollte für diesen Zweck gut funktionieren:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf

Dieser Chip wird üblicherweise zur Steuerung von Motoren verwendet und da er die Polarität des Motors umkehren kann, können Sie die Richtung in der Software ändern.

Für Ihre Anwendung haben Sie außerdem den Vorteil, dass Sie keine -9V-Stromschiene benötigen, sondern den Chip nur mit 5V und 9V versorgen müssen.

Hier ist ein Anschlussdiagramm: (Quelle: electroons.com )eine beschäftigte Katze

VCC2 (linke untere Ecke) sollte nicht an die 5V-, sondern an die 9V-Versorgung angeschlossen werden. 3,4E sollte an die 5V-Versorgung angeschlossen werden.

Eine weitere nette Sache: Der Chip kann 2 Aktuatoren ansteuern, wenn Sie sie brauchen.

Schließen Sie einfach RA2 und RA3 an Ihre MCU an und verbinden Sie die Masse des Chips und Ihres Prozessors.

Sie sagen, dass ich die 4 Masse sowohl mit der Masse des Mikrocontrollers als auch mit der Masse meiner 9-V-Stromquelle verbinden würde? Welche Signale würden auch jeden Aktuator ansteuern? Wäre es wie die Antwort von @Spehro, wo RA3 hoch und RA2 niedrig bedeuten würden, dass der Aktuator ausgefahren ist und das Gegenteil zusammengezogen wäre?
Die Masse ist intern verbunden, zum Spielen auf einem Steckbrett müssen Sie nur eine der L293D-Massen mit Ihrer MCU-Masse und der 9-V-Masse verbinden. Der Aktuator würde im oberen Diagramm anstelle des Motors angeschlossen werden, also zwischen 1Y und 2Y.
Das Ziehen von 1A hoch und 2A niedrig lässt Strom in eine Richtung fließen, 2A hoch und 1A niedrig in die entgegengesetzte Richtung.
Ich habe den L293d so verdrahtet, wie Sie es angegeben haben, und die Dinge haben anfangs funktioniert, aber der Aktuator bewegte sich immer weniger und die Dinge rochen komisch, und ich bin mir ziemlich sicher, dass ich den Chip gebohrt habe. Übersehe ich irgendwo einen Widerstand? Oder ist dieser Chip einfach nicht für 9V ausgelegt?
Also habe ich mich online umgesehen und es scheint, dass der Chip bis zu 36 V aufnehmen kann, aber nur 600 mA. Meine Solenoide wurden für Autos gemacht (für die Schlösser), also ziehen sie 2 oder 3 Ampere, was wahrscheinlich der Grund ist, warum die Dinge sterben. Kennen Sie einen Motortreiber, der mehr Strom aufnehmen kann?
Wie lange pulsierst du die Aktuatoren? Es könnte eine Idee sein, beide Seiten des ICs zusammenzuführen, um mehr Ausgangsleistung zu erhalten. Der L298N IC kann beispielsweise 4A liefern.
Eine andere Sache: Es ist eine wirklich gute Idee, einen 100n-Kondensator über die + und - Drähte Ihres Motors / Aktuators zu löten. Dies trägt dazu bei, Spiking und induktives Klingeln zu reduzieren.
Umschalten zwischen +9 V und -9 V (mit 5-V-Logik)
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