Jaką rolę odgrywa ta dioda?

Właśnie kupiłem zestaw Arduino Uno i przeglądam wszystkie projekty z broszury dołączonej do zestawu. Od najprostszych diod LED i obwodów rezystorowych, po to, by poczuć tablicę Arduino, breadboarding i odkurzyć moją wiedzę elektroniczną, która nie była używana przez około 30 lat. Potrzebuje odkurzyć.

Jednym z obwodów jest po prostu demonstracja przełączania mocy za pomocą silnika i tranzystora NPN. Rozumiem każdy aspekt tego najbardziej podstawowego z wyjątkiem funkcji diody, która, o ile wiem, nie odgrywa żadnej roli w działaniu obwodu. Z pewnością istnieje z jakiegoś powodu, więc moje pytanie brzmi: co to za powód?

Ta dioda ma za zadanie tłumić wszelkie wsteczne EMF powstałe podczas wyłączania silnika. Zasadniczo, gdy ktoś ma obciążenie indukcyjne, takie jak silnik lub elektromagnes elektromagnesu, po włączeniu nastąpi początkowy spadek prądu, ponieważ część prądu będzie działać, tworząc pole magnetyczne wokół cewki. Odwrotnie, po wyłączeniu powstałe pole magnetyczne musi się rozproszyć. Gdy nie ma tylnej diody EMF, ścieżka prowadziłaby przez BJT, co prawie na pewno by go uszkodziło, a może inne elementy w zależności od obwodu.

Jeśli chodzi o polaryzację samej diody, przepuszczając prąd w jedną stronę, generujesz pole w tym odpowiednim kierunku. Kiedy zatrzymasz źródło, pole to zapadnie się z powrotem do pozycji „spoczynkowej”, co oznacza, że ​​prąd przepłynie przez chwilę w drugą stronę.

Wszystkie obciążenia reaktywne (pojemnościowe i indukcyjne) mają tego rodzaju charakterystykę „magazynowania”, którą należy uwzględnić w projekcie, obciążenia rezystancyjne są wyjątkiem. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat równań rządzących i tym podobnych, wikipedia jest dobrym miejscem do rozpoczęcia, lub na dobrą lekturę, wypróbuj „The Art of Electronics”, Horowitz and Hill, wydanie trzecie.

Silnik jest INDUKCYJNY OBCIĄŻENIE.

Ze względu na prawo indukcji Faradaya stwierdzające, że prąd zmieniający się w czasie / zmieniający tworzy pole magnetyczne o wielkości bezpośrednio proporcjonalnej do zmiany prądu w przewodniku w czasie i (jak wiele symetrii istnieje w fizyce) zmienne pole magnetyczne wytwarza elektryczność pole (różnica napięć) otaczające przewodnik, które przejawia się jako przeciwieństwo zmiany prądu, który wytworzył pole magnetyczne. Wynika to z prawa Lenza, które uzupełnia wzór Faradaya na indukcję elektromagnetyczną, w którym powstaje siła elektromotoryczna równa szybkości zmiany pola magnetycznego w czasie (co było spowodowane zmianą przepływu prądu.

Prawo Faradaya: EMF = (-1) dB / dt N, gdzie EMF to potencjał napięciowy przeciwny do przepływu prądu wytwarzającego opór na zmianę, „-1” to prawo Lenza, „dB” to zmiana strumienia magnetycznego , a „dT” oznacza okres, w którym mierzona jest zmiana, a N oznacza liczbę cewek drutu w zmieniającym się polu elektrycznym.

Twój silnik jest indukcyjny z powodu wielu cewek drutu. Po uruchomieniu powoli nabiera prędkości, zamiast natychmiastowej prędkości maksymalnej, ponieważ prawo Lenza sprawia, że ​​EMF przeciwstawia się zmianie przepływu prądu, dopóki prąd nie zmienia się i osiąga maksimum. Energia jest teraz zmagazynowana w odpowiednim polu magnetycznym. Gdy wyłączysz silnik, nadal będzie się obracał i teraz zamiast pobierać moc, wytwarza energię. Oryginalna tylna EMF płynęła w kierunku zasilania, ale teraz, gdy silnik zwalnia, indukcyjność oprze się zmianie prądu i zmusi prąd do przepływu do przodu i do kolektora tranzystorów.

Ponieważ prąd jest przepływem elektronów, elektrony muszą skądś pochodzić. Twój tranzystor łączy silnik z MASĄ, w której początkowo pozyskiwał elektrony. Elektrony „poruszane” przez siłę elektromotoryczną indukowaną przez zapadające się pole magnetyczne wiązałyby się w kolektorze tranzystorowym bez diody i musiałyby być pozyskiwane z zasilacza, który tego nie lubi. Dioda podająca ścieżkę powrotną dla tego pola elektromagnetycznego rozproszy się przez diodę i silnik po kilku pętlach.

Tak więc dioda powrotna umożliwia elektronom przepływanie wokół silnika, a nie do zasilacza lub tranzystora (powodując potencjalne uszkodzenie), powstałe w wyniku indukcji własnej w uzwojeniach silników po wyłączeniu i spowodowanej nagłą zmianą prąd do zera.