Один вывод микроконтроллера управляет двумя реле

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2012

Gunther Kraut, Германия

EDN

Логическая «1», логический «0» и высокий импеданс. Трем состояниям выхода соответствуют три состояния двигателя: «вперед», «назад» и «стоп»

Для управления двумя независимыми нагрузками, такими, скажем, как реле, обычно требуются два порта ввода/вывода микроконтроллера. При этом вы имеете возможность включить два реле, включить одно и выключить другое, или выключить оба. Если же включать два реле одновременно не требуется, управлять оставшимися тремя состояниями можно с помощью одного вывода микроконтроллера. При этом используется высокоимпедансное состояние выхода.

Этой схеме можно найти применение, например, при управлении электродвигателями. Направление вращения мотора зависит от того, какая из двух его фаз выбрана. Для коммутации фаз можно использовать как классические электромеханические, так и твердотельные МОП реле. В любом из вариантов при размыкании обоих реле двигатель останавливается.

Рисунок 1.	Реле включаются в соответствии с одним из состояний порта микроконтроллера: логическая «1», логический «0», высокий импеданс.

Для управления электромеханическими реле используется схема, изображенная на Рисунке 1. При логической «1» на выходе микроконтроллера транзистор Q₁ включает реле REL₁, что позволяет мотору вращаться в прямом направлении. Когда выход переключается в «0», отрывается транзистор Q₃. Это приводит к замыканию контактов REL₂, и мотор начинает вращаться в противоположном направлении. Если порт микроконтроллера в высокоимпедансном состоянии, транзисторы Q₁, Q₂ и Q₃ закрываются, так как напряжение 1 В на базе Q₂ меньше, чем сумма пороговых напряжений база-эмиттерных переходов Q₁ и Q₂ и падения напряжения на диоде D₁. Оба реле выключаются, и мотор останавливается. Напряжение 1 В можно получить с помощью делителя напряжения или эмиттерного повторителя. Диоды D₂ и D₃ служат для защиты коллекторов Q₁ и Q₂ от бросков напряжения, возникающих при выключении реле. В схеме можно использовать практически любые маломощные NPN и PNP транзисторы. Выбор D₁ также непринципиален.

Рисунок 2.	Схема управления МОП реле проще, поскольку практически любые порты микроконтроллеров могут напрямую включать светодиоды.

Схема для управления МОП реле получается проще, поскольку светодиоды можно подключить прямо к выходу практически любого микроконтроллера (Рисунок 2). Логическая «1» включает светодиод реле S₁, а логический «0» – S₂, открывая соответствующие выходные симисторы. Когда порт переходит в высокоимпедансное состояние, оба светодиода выключаются, поскольку постоянное напряжение 1.2 В меньше суммы пороговых напряжений двух светодиодов. Варисторы R₃, R₅ и демпфирующая цепь C₁, R₄, C₂, R₆ служат для защиты МОП реле. Параметры этих элементов выбирают в соответствии с нагрузкой.