Arduino微控制器的出現(xiàn)徹底改變了電子和自動(dòng)化領(lǐng)域。憑借其用戶友好的界面和大量的模塊和傳感器，Arduino板已成為愛好者和專業(yè)人士的首選。在本文中，我們將探討5V水泵模塊的意義，使用晶體管的重要性，以及如何有效地連接兩者以創(chuàng)建高效的水控制系統(tǒng)。

先決條件

我們真的建議大家看看我們的晶體管文章。它會(huì)幫助你掌握它們是如何工作的以及它們?cè)陔娐分械淖饔?。此外，熟悉電阻器以及如何確定您需要的值也是一個(gè)好主意。這方面的知識(shí)是關(guān)鍵，以獲得正確的電阻值為您的電路。

?在電子電路中使用晶體管

?電阻的基本指南

連接模式

當(dāng)與Arduino串聯(lián)使用水泵時(shí)，必須為水泵設(shè)置單獨(dú)的電源。泵，特別是那些高功率要求的泵，可以吸收大量的電流，而Arduino本身無(wú)法處理。這種獨(dú)立的電源確保您的Arduino可以在泵有效工作時(shí)不受干擾地運(yùn)行。

將泵的電源正極接在泵的正極上，將泵的電源負(fù)極接在泵的負(fù)極上。此外，通過(guò)將電源的接地連接到Arduino的接地，建立一個(gè)公共接地參考。

為了控制水泵的運(yùn)行，使用一個(gè)NPN晶體管作為Arduino和水泵之間的中介。利用適當(dāng)?shù)碾娮鑼PN晶體管的底座連接到Arduino引腳。將收集器連接到泵的正極，將發(fā)射器連接到Arduino的接地。對(duì)晶體管的基極施加電壓，使電流從集電極流向發(fā)射極，從而激活泵。

如上圖所示，在Arduino D3引腳和晶體管底座之間有一個(gè)電阻。在下一節(jié)中，我們將繼續(xù)計(jì)算該電阻器的值。

計(jì)算基極電阻值

為了計(jì)算基極電阻(RB)，我們必須首先確定集電極電流。假設(shè)電路的唯一負(fù)載是水泵，可以推斷集電極電流與水泵電流相同。根據(jù)水泵規(guī)格，我們知道IC = 100 mA，或者為了實(shí)用，IC = 0.1 A。這是我們計(jì)算的基礎(chǔ)。

重要的是要注意，如果我們超過(guò)晶體管設(shè)計(jì)的參數(shù)，它最終會(huì)燒壞?？紤]到這一點(diǎn)，我們將繼續(xù)從數(shù)據(jù)表中確定晶體管的增益。我們觀察到，當(dāng)IC = 100 mA時(shí)，其增益為100。現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)值：時(shí)延= 100。

一旦我們確定了增益，下一步就是計(jì)算基極電流。重要的是要認(rèn)識(shí)到集電極電流與基極電流和增益成正比。這種關(guān)系可以用數(shù)學(xué)方法表示為：

替換這些值，我們得到第三個(gè)參數(shù)：Ib = 1mA = 0.001A?，F(xiàn)在，我們可以用歐姆公式計(jì)算Rb值：

其中VS為源電壓，VBE為晶體管基極-發(fā)射極結(jié)的壓降。在我們的電路中，晶體管的底座連接到Arduino的輸出。Arduino輸出最大提供5V和40mA。因此，源電壓為5V，晶體管的勢(shì)壘電位為0.7V。

對(duì)于我們的電路，基極電阻的合適值應(yīng)該等于或低于4.3K歐姆。我們選擇較低的標(biāo)準(zhǔn)化電阻，并通過(guò)查看數(shù)據(jù)表曲線來(lái)檢查基極電壓是否足以驅(qū)動(dòng)晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)。另一種確保晶體管飽和的方法是稍微增加基極電流。在這個(gè)例子中，Arduino可以為晶體管提供高達(dá)40mA的電流，所以我們有空間稍微增加電流。

在設(shè)計(jì)晶體管電路的情況下，這個(gè)公式經(jīng)常用于確定在給定增益下獲得特定集電極電流所需的基極電流。然而，重要的是要注意，建議在5%到10%范圍內(nèi)的基準(zhǔn)電流的指導(dǎo)方針是一個(gè)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)法則，并沒(méi)有從這個(gè)公式直接推導(dǎo)出來(lái)。

請(qǐng)注意，在實(shí)際場(chǎng)景中，具有該特定值的電阻器是不可購(gòu)買的。制造商預(yù)先定義市售電阻器的值。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電阻器以標(biāo)準(zhǔn)化的值出售。我們會(huì)選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻值。

Arduino代碼

在此代碼片段中，我們首先將Arduino引腳3配置為控制電機(jī)的輸出。隨后，我們每三秒鐘輪流打開和關(guān)閉電機(jī)。

我們可以看到，電機(jī)的行為正如預(yù)期的那樣，在三秒鐘內(nèi)打開，然后關(guān)閉。

結(jié)論

5V水泵模塊為自動(dòng)化水控制系統(tǒng)開辟了無(wú)限可能，使愛好者能夠?qū)⑺麄兊膭?chuàng)新想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。通過(guò)使用晶體管將水泵與Arduino接口，用戶可以確保微控制器的安全性和效率，同時(shí)管理更高的電壓和電流要求

本文編譯自hackster.io