Mjerna jedinica farad

Slika 1. Kako spojiti elektromotor na mikroupravljač imamo istosmjerni elektromotor predviđen za napon od 5 V i spojimo ga na mikroupravljač umjesto LE-diode, baš kako je prikazano na Slici 1.b. Spoj je još jednostavniji jer je radni napon elektromotora upravo 5 V pa nam otpornik R više nije potreban... Međutim, slika sugerira da s tim spojem ipak nije nešto u redu; pojasnimo zašto! Elektromotori, čak i ovako mali, trebaju za rad puno jaču struju od one koja teče LE-diodom: tipično se radi o strujama većim od 100 mA. S druge strane, pinove mikroupravljača ne smijemo opteretiti strujama većim od 40 mA: kada bismo elektromotor spojili kao na Slici 1.b i uključili ga postavljanjem pina Pxy u stanje logičke nule, kroz njega bi potekla struja puno veća od dozvoljene pa bi taj pin, a moguće i čitav mikroupravljač, bili nepopravljivo oštećeni. Problem rješavamo uvođenjem odgovarajuće elektroničke sklopke: sklopka treba biti dovoljno snažna da može sigurno uključivati i isključivati elektromotor, i dovoljno “osjetljiva” da njenim radom možemo upravljati iz mikroupravljača. Najjednostavnija elektronička sklopka je tranzistor, u sklopu poput ovoga sa Slike 1.c: - kada je pin Pxy u stanju logičke nule, tranzistor T ne provodi struju (“sklopka” je otvorena) i elektromotor je ugašen - kada je pin Pxy u stanju logičke jedinice, preko otpornika R prema bazi tranzistora T poteći će struja i on će početi voditi (“sklopka” je zatvorena) pa će se i elektromotor zavrtjeti. Kako struja elektromotora teče tranzistorom, a ne kroz mikroupravljač, na opisani način možemo uključiti i snažnije elektromotore ‒koliko snažne, ovisi samo o mogućnostima tranzistorske sklopke. Zbog velikog strujnog pojačanja tranzistora, za upravljanje radom ovakve sklopke dovoljne su bazne struje od nekoliko mA, koje mikroupravljač s lakoćom može “dati”. Primijetimo kako u sklopu sa Slike 1.c elektromotor uključujemo postavljanjem pina Pxy u stanje logičke jedinice, dok smo LE-diodu, spojenu kao na Slici 1.a, uključivali logičkom nulom; ovo u suštini ništa ne mijenja, ali o tome treba voditi računa tijekom pisanja programa. Sklop s tranzistorom ima još jednu veliku prednost: napon napajanja elektromotora može biti različit od napona napajanja mikroupravljača; npr., na takav način možemo upravljati radom elektromotora radnog napona 3, 6 ili možda 12 V. Dioda D štiti sklop od prenapona; bez nje bi na kolektoru tranzistora, u trenutku kada tranzistor isključuje elektromotor, nastao vrlo visoki napon koji bi mogao uništiti sam tranzistor. Osim “običnog” NPN-tranzistora sa Slike 1.c, kao elektroničku sklopku možemo koristiti i tranzistore MOSFET, čije su karakteristike još bliže idealnoj sklopki. Ako nam u nekom projektu treba više elektroničkih sklopki, spretnije je upotrijebiti specijalni integrirani krug, poput L272M sa Slike 2. On sadrži dva operacijska pojačala, OP1 i OP2, i dvije dvopoložajne sklopke izvedene sa snažnim tranzistorima. Operacijska pojačala uspoređuju napone na svojim + i - ulazima (rade kao komparatori) i, ovisno o njihovoj trenutnoj vrijednosti, prebacuju sklopke tako da prespajaju izlazni priključak prema + ili

Slika 2. L272M kao elektronička sklopka prema - polu napona napajanja. Bolje ćemo to pojasniti pomoću crteža na Slici 2. desno: • kada je napon + ulaza operacijskog pojačala viši od napona njegovog - ulaza, sklopka će prespojiti izlazni priključak na + pol napona napajanja (gornja sklopka, na izlazu je +U) • kada je napon + ulaza operacijskog pojačala niži od napona njegovog - ulaza, sklopka će prespojiti izlazni priključak na - pol napona napajanja (donja sklopka, na izlazu je -U). Tranzistorske sklopke unutar integriranog kruga L272M mogu prespajati struje do 1 A, pri naponima do 28 V ‒ idealno za rad s malim istosmjernim elektromotorima. (Ovdje moramo napomenuti, kako tranzistorske sklopke unutar integriranog kruga L272M ipak nisu idealne, jer na njima u stanju vođenja postoji pad napona od oko 1 V; o tome treba voditi računa prilikom projektiranja sklopa i izbora optimalnog radnog napona.) Druge izvedbe elektromotora, poput koračnih ili servomotora, traže drukčije pogonske sklopove (drivere). Zaključujemo, kako bi bilo korisno imati pločicu na kojoj se već nalaze odgovarajući sklopovi za pogon različitih vrsta elektromotora, i još poneko tipkalo ili potenciometar, kojima bismo mogli upravljati njihovim radom. Upravo takva pločica je naš modul Shield-B, čije ćemo mogućnosti istraživati u nekoliko sljedećih brojeva časopisa ABC tehnike! Shield-B je prikazan na Slici 3.: na gornjem dijelu slike je crtež iz programa za projektiranje tiskanih pločica, dok je na donjem fotografija izrađenog modula. Modul oblikom, dimenzijama i rasporedom izvoda odgovara pločici Arduino Uno. Jednom kad ga postavimo na Arduino Uno, komponente sa shielda povežu se s mikroupravljačem na način koji ćemo postupno istraživati. Na Shieldu-B nalaze se i konektori na koje možemo spojiti različite vrste elektromotora. Nakon što spojimo motor i odaberemo odgovarajući napon napajanja, preostaje nam još napisati odgovarajući program kojim ćemo upravljati njegovim radom... Očekuje nas puno posla! Do čitanja! Vladimir Mitrović, Robert Sedak

Slika 3. Shield-B