Я только что купил комплект Arduino Uno и прохожу все проекты в буклете, который входит в комплект. Даже от самой простой схемы светодиодов и резисторов, чтобы прочувствовать плату Arduino, макетирование и стереть мои знания в области электроники, которые не использовались в течение 30 лет. Это нужно отряхнуть.
Одна из схем - демонстрация переключения питания с помощью двигателя и NPN-транзистора. Я понимаю каждый аспект этой самой простой схемы, за исключением функции диода, который, насколько я могу судить, не играет никакой роли в работе схемы. Это определенно есть причина, поэтому мой вопрос: что это за причина?
transistors
motor
diodes
basic
ProfK
источник
источник
Ответы:
Этот диод должен подавлять любые обратные ЭДС, возникающие при выключении двигателя. В общем, когда у человека есть индуктивная нагрузка, например, двигатель или электромагнит соленоида, при его включении будет происходить начальное падение тока, так как часть тока будет действовать, образуя магнитное поле вокруг катушки. И наоборот, при выключении созданное магнитное поле должно рассеиваться. Когда диод обратного ЭДС не установлен, путь будет проходить через BJT, что почти наверняка повредит его или, возможно, другие компоненты в зависимости от схемы.
Что касается полярности самого диода, при прохождении тока через один из каналов вы генерируете поле в этом соответствующем направлении. Когда вы останавливаете источник, это поле возвращается в исходное положение, что означает, что ток будет течь мгновенно в другом направлении.
Все реактивные (емкостные и индуктивные) нагрузки имеют такую характеристику «накопления», которую необходимо учитывать при проектировании, резистивные нагрузки являются исключением. Если вы хотите узнать больше об основных уравнениях и тому подобном, википедия - хорошее место для начала, или для хорошего чтения, попробуйте "Искусство электроники", Horowitz and Hill, 3-е издание.
источник
Двигатель является индуктивной нагрузкой.
Из-за закона индукции Фарадея, утверждающего, что изменяющийся / изменяющийся во времени ток создает магнитное поле с величиной, прямо пропорциональной изменению тока через проводник во времени и (поскольку в физике существует большая симметрия) изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле. поле (разность напряжений), окружающее проводник, которое проявляется как противодействие изменению тока, создавшего магнитное поле. Это связано с законом Ленца, который дополняет формулу Фарадея для электромагнитной индукции, в которой создается электродвижущая сила, равная скорости изменения магнитного поля во времени (что было вызвано изменением потока тока).
Закон Фарадея: обратная ЭДС = (-1) дБ / дт N, где обратная ЭДС - это потенциал напряжения, противоположный потоку тока, создающему сопротивление изменению, «-1» - закон Ленца, «дБ» - изменение магнитного потока и «dT» - это период времени, в течение которого измеряется изменение, а N - это количество витков провода в изменяющемся электрическом поле.
Ваш двигатель индуктивный из-за множества катушек провода. Когда он запускается, он медленно набирает скорость, а не мгновенно достигает максимальной скорости из-за закона Ленца, согласно которому противо-ЭДС сопротивляется изменению потока тока до тех пор, пока поток тока не перестанет изменяться и достигнет своего максимума. Теперь в соответствующем магнитном поле накоплена энергия. Когда вы выключаете двигатель, он продолжает вращаться, и теперь вместо того, чтобы потреблять энергию, он генерирует энергию. Исходная обратная ЭДС протекала к источнику питания, но теперь, когда двигатель замедляется, индуктивность будет сопротивляться изменению тока и заставит ток течь вперед и в коллектор транзисторов.
Поскольку ток - это поток электронов, электроны должны прийти откуда-то. Ваш транзистор подключает двигатель к ЗЕМЛЕ, где он изначально был источником электронов. Электроны, «движущиеся» под воздействием электродвижущей силы, вызванной коллапсирующим магнитным полем, будут накапливаться на транзисторном коллекторе без диода и должны будут быть получены из вашего источника питания, что не так. С диодом, дающим обратный путь для этой ЭДС, он рассеется через диод и двигатель после того, как пара пройдет через него.
Таким образом, обратный диод позволяет электронам обтекать путь вокруг двигателя, а не в источник питания или транзистор (вызывая потенциальное повреждение), созданный самоиндукцией в обмотках двигателя при выключении и вызванный внезапным изменением ток до нуля.
источник