Силовой ключ

Электронный модуль «Силовой ключ» относится к классу коммутаторов. Предназначен для коммутации постоянного тока с помощью контроллеров и миникомпьютеров. Модуль играючи управляется с нагрузкой, мощностью до 1кВт, что вполне достаточно для включения и выключения светодиодного освещения или вращения небольшого двигателя постоянного тока.

В отличии от реле, силовой ключ занимает меньше места в проекте, а также не издает щелкающих звуков и позволяет плавно регулировать напряжение.

Принцип работы

Полевые транзисторы, или как их принято еще называть MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor), служат в основном как усилитель или коммутатор сигнала. Основными характеристиками полевого транзистора являются рабочее напряжение и ток, который он способен пропустить через себя. эти параметры выбираются в зависимости от назначения системы, в любом случае, необходим некоторый запас.

Полевые транзисторы имеют следующие выводы: сток (drain), исток (source), затвор (drain). Управляющее напряжение подводится к выводу затвора, а управляемый ток подводят к выводам сток - исток.

Полевые транзисторы бывают N-канальные и P-канальные. Отличаются они направлением тока между выводами стока и истока.

Условное обозначение полевых транзисторов обоих типов приведено на рисунке:

Для удобства и простоты использования мы разместили всю схему с необходимой обвязкой на одной плате, к модулю необходимо подключить только питание и выводы контроллера при помощи четырехконтактного разъема.

Технические характеристики модуля

Mosfet: IRLR8729
Структура: N-канал
Максимальное напряжение сток-исток: 30В
Максимальный ток сток-исток: 58А
Габариты: 22×29 мм

Подключение

Подключение модуля осуществляется с помощью разъема XH-2.54-4P, выводы которого имеют следующие назначения:

VCC — питание +5V
PWM — управляющий сигнал (ШИМ либо просто лог 0 или 1)
NC — не используется
GND — земля (общий)

Для подключения нагрузки используйте клеммник:
LOAD - отрицательный полюс нагрузки
GND - отрицательный полюс источника питания
Для удобства, наименование всех выводов указано на печатной плате.

Чтобы начать работу с датчиком его необходимо подключить к микроконтроллеру по схеме ниже. Для быстрого и надежного подключения используйте QuatroPort A050.

Программа

Данная программа управляет пульсирующей светодиодной лентой, яркость плавно увеличивается до 100%, а затем уменьшаестся, но лента не гаснет совсем. Эти действия повторяются циклически. 

//Определяем константу MOSFET
#define MOSFET_PIN 5

//pwmValue - содержит значение ШИМ, отве-
//чает за яркость изменения от 15 до 255
byte pwmValue = 1;

//Если brightnessUp равна TRUE, то увели-
//чиваем яркость, если нет, то уменьшаем
bool brightnessUp = true;

void setup() {
  //Инициализируем вывод 5 как выход
  pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  //Если надо увеличить яркость
  if (brightnessUp) {
    //Увеличиваем значение ШИМ на единицу
    pwmValue++;

    //Если яркость достигла максимума
    if (pwmValue == 255) {
      //Переключаем флаг
      brightnessUp = false;
    }
  } else {
    //Уменьшаем значение ШИМ на единицу
    pwmValue--;

    //Если яркость достигла минимума
    if (pwmValue == 15) {
      //Переключаем флаг
      brightnessUp = true;
    }
  }

  //Задаем ШИМ на вывод MOSFET
  analogWrite (MOSFET_PIN, pwmValue);
  //Ждем 10мс, чем больше задержка,
  //тем плавнее будет меняться яркость
  delay(10);
}

Электрическая принципиальная схема модуля силового ключа