1. Il diodo in questa configurazione è chiamato diodo "flyback". Un motore è costituito da una bobina di filo che è effettivamente un induttore (e un elettromagnete). Quando il motore gira, la bobina verrà accesa e spenta con il commutatore all'interno del motore che causerà picchi di tensione. Il diodo fornisce un percorso per questa energia in modo che possa essere dissipata nel binario + 5V piuttosto che andare da qualche altra parte meno prevedibile. Troverai anche questi diodi sulle bobine dei relè. Di solito metterai anche un condensatore sulla guida 5V per assorbire ulteriormente i picchi (altrimenti avrai rumore ovunque). NOTA: la tua domanda dice "Alimentazione Pin 9". Non è corretto, vedere la domanda successiva.

2. Sì, ma non molto attuale. Questo è lo scopo di questo circuito. È possibile utilizzare pochissima corrente (uA o mA) per controllare un motore (~ 200 mA con quel transistor da + 5 V attraverso il motore). Solo circa 330uA (probabilmente più vicino a 270uA ... non ho digitato alcun numero in una calcolatrice) fluiranno dal Pin 9 a massa attraverso il transistor. La corrente per il motore proviene dalla guida + 5V.

3. È corretto. Quando si parla con qualcuno, la corrente scorre sempre da un potenziale alto (+) a un potenziale basso (-), anche se gli elettroni stanno andando nella direzione opposta. In realtà è solo una convenzione in modo che tutti i segni funzionino.

Per capire questo trucco, un principiante deve immaginare quali sono le tensioni (grandezza e polarità) e dove fluiscono le correnti (direzione e percorso). Lo so per esperienza personale; ecco perché, ho visualizzato queste quantità elettriche invisibili nelle immagini sottostanti da barre di tensione (in rosso) e anelli di corrente (in verde). Ho considerato la configurazione simile ma più semplice con un induttore (ad esempio, una bobina di relè) ma può essere applicata anche al motore.

1. La chiave della comprensione intuitiva dei circuiti induttivi è pensare all'induttore come a una "sorgente di corrente ricaricabile". Quindi, quando il transistor T è acceso (Fig.1), la tensione di alimentazione viene applicata all'induttore L e inizia a caricarsi. L'attuale \ $ I_ {CH} \ $ aumenta gradualmente da zero al suo massimo (determinato dalla resistenza della bobina interna). Notare che il segno della tensione all'ingresso dell'induttore è positivo poiché funge da carico.

2. Quando il transistor si spegne (Fig. 2) ... e non è collegato alcun diodo, l'induttore, comportandosi come una sorgente di corrente, "vuole" far passare la stessa corrente. In primo luogo, inverte la polarità della sua tensione interna \ $ V_L \ $ (back emf); quindi, quando il circuito è aperto, inizia ad aumentare questa tensione con la speranza di far passare la corrente attraverso il transistor. Pertanto la sua tensione supera molte volte la tensione di alimentazione e si aggiunge ad essa. È come se il transistor fosse alimentato da un alimentatore composto ad altissima tensione ... e se la sua tensione massima non fosse sufficientemente alta, si romperà.

3. Se un diodo D è stato collegato in parallelo alla bobina (Fig. 3), fornirà un percorso per il suo attuale \ $ I_ {DSCH} \ $ span> ... e la bobina si scaricherà rapidamente attraverso di essa.Ora la tensione di alimentazione è limitata solo a \ $ V_ {CC} + V_F \ $ , che è sicuro per il transistor.

Per inciso, ho pensato di dover amplificare il commento di Tony Stewart.

Il circuito che stai guardando è perfettamente a posto in linea di principio, ma non può essere utilizzato solo per i motori più piccoli.

Mettiamola in questo modo: per ottenere molta corrente (e quindi molta coppia o potenza) dal motore, è necessario che la tensione sia il più vicino possibile a 5 volt. Ciò significa che la tensione ai capi del transistor (Vce) deve essere la più bassa possibile e certamente inferiore a 1 volt. Oltre a questo ovvio problema, tieni presente che la potenza dissipata nel transistor è il prodotto della tensione (Vce) e della corrente (principalmente corrente del collettore).

Questo è perfettamente possibile, ma ci sono dei limiti. La cosa più importante è che, quando il transistor viene azionato con Vce molto basso (meno di un volt, in genere), il suo guadagno diminuisce in modo significativo. La regola generale per questa condizione, chiamata saturazione, è un guadagno da 10 a 20, in cui puoi scegliere esattamente quanto essere ottimista. Il valore conservativo è 10. A questo valore, puoi aspettarti Vce di circa 0,2 volt o giù di lì, a condizione che tu rispetti che ciò implica un livello di corrente specifico.

Ora guarda il tuo circuito. Se il pin 9 ha una tensione massima di 3,3 volt, la tensione attraverso il resistore di base sarà di circa 3,3 - 0,6 volt o circa 2,7 volt. Lo 0.6 proviene dalla caduta di tensione base-emettitore. 2,7 volt divisi per 10k danno una corrente di base di circa 270 uA. Guidare la base con questa corrente fornisce una corrente di collettore massima di circa 2,7 mA, o 5,4 mA con un guadagno di saturazione di 20. Se il transistor è completamente "ON", Vce sarà di circa 0,2 volt. Quindi la potenza massima disponibile per il motore sarà di circa 4,8 volt per 2,7-5,4 mA, o qualcosa nell'ordine di 13-26 mW. Come punto di riferimento, 1 cavallo vapore equivale a circa 750 watt, quindi stai parlando da 17 a 34 micro-cavalli.

Questo non è certo inutile; puoi far girare un piccolo indicatore bene con un motore a bassa potenza. È solo che non sarai in grado di costruire (ad esempio) nessun tipo di veicolo, né sarai in grado di sollevare molto in termini di carichi con una puleggia.

Se vuoi davvero costruire il tuo circuito, cosa ti serve per un motore? Dovrà essere valutato per 5 volt o più, con il più vicino possibile a 5 volt. Comprati un DMM (multimetro digitale) economico per 10-20 dollari e misura la resistenza del motore. Dovrà essere dell'ordine di 900-2k ohm o superiore. La resistenza è uguale alla tensione sulla corrente. 4.8 volt diviso da .0027 a .0054 ti daranno i numeri (ricorda che stavamo parlando di mA, non di amplificatori).

Ovviamente, puoi ottenere più corrente pilotando il transistor più forte e lo fai riducendo il resistore di base. Tuttavia, tieni presente che a un certo punto Arduino non sarà in grado di guidare abbastanza corrente dal pin 9 e la tensione sul pin inizierà a diminuire. Dovresti stare bene riducendo la resistenza a 1k, e possibilmente in prossimità di 330 ohm o giù di lì, con un conseguente aumento della corrente del transistor (e del motore). Ti incoraggio a indagare su questo in modo sistematico. Quando lo fai, controlla anche la temperatura del transistor su base regolare. I 2N3904 non sono dispositivi ad alta potenza, quindi non sorprenderti se si surriscalda. Fortunatamente, sono anche molto economici, quindi non essere troppo paranoico nel bruciarne qualcuno.

Nel peggiore dei casi, imparerai a conoscere Magic Smoke. Sapevi che i transistor funzionano davvero per magia? Al centro di ogni transistor c'è una piccola tasca di Magic Smoke. Se lasci uscire il fumo magico, il transistor smetterà di funzionare e questo dimostra che il fumo magico lo ha fatto funzionare.

Giusto?

In risposta alle vostre domande, mentre il circuito funzionerà senza il diodo, il suo scopo è quello di proteggere i delicati componenti elettronici da sovratensioni molto elevate provenienti dal motore quando si spegne. Vedete, gli avvolgimenti del motore agiscono non solo come un elettromagnete, ma anche come un induttore, che immagazzina una grande quantità di energia nel suo campo magnetico. Quando l'alimentazione fornita al motore si spegne, quel campo collassa e scarica tutta la sua energia immagazzinata nel circuito in un unico grande impulso, che può danneggiare i componenti elettronici. Quindi, il diodo agisce quindi come un "cortocircuito" per il motore, fornendo un percorso per la scarica degli avvolgimenti, proprio come un resistore di dispersione attraverso un grande condensatore.

Successivamente, per quanto riguarda la direzione della corrente, storicamente, la corrente è stata considerata fluire da punti con carica + a quelli con carica -, tuttavia, alla fine si è scoperto che gli elettroni stessi fluiscono, in effetti, da punti - a +. Questo concetto è denominato "corrente di elettroni", mentre l'idea originale è chiamata "corrente convenzionale".

Poiché le formule utilizzate per calcolare i valori elettronici sono state ideate utilizzando la saggezza del tempo, la "corrente convenzionale" è ancora ampiamente utilizzata nella progettazione di nuovi circuiti.

Pertanto, sarebbe più corretto dire che la corrente fluisce da terra, attraverso l'emettitore al pin 9, anche se, in realtà, la distinzione è piuttosto accademica; qualunque cosa tu creda, "funziona e basta". Spero che questo ti aiuti: continua ad imparare & godendoti questo affascinante campo di studio!

Tutte le risposte qui sottolineano che i carichi induttivi come un motore trasportano un carico di energia che il diodo flyback scarica. Questo non è ciò che accade qui, e i diodi flyback saranno dispositivi relativamente piccoli che ovviamente non saranno in grado di emettere molta energia.

La posta in gioco qui è che gli induttori spenti si aggiungono come sorgenti di corrente, mantenendo la loro corrente attuale. Anche se questa corrente è bassa, se ha una resistenza infinita contro cui lavorare, la tensione risultante può diventare arbitrariamente grande, come una scarica statica quando si cammina su un tappeto in fibra di plastica. È solo la tensione risultante che distrugge i circuiti.

Il diodo flyback fornisce un percorso affinché la corrente continui a fluire. Poiché la tensione ai suoi capi è bassa (idealmente zero), non viene distrutta molta energia qui: la massa si dissipa nella resistenza delle bobine del motore. Tuttavia, a seconda delle dimensioni, del tipo e del carico del motore, il motore può agire come un'induttanza piuttosto grande poiché non restituisce solo l'energia del campo elettrico ma anche l'energia meccanica ai suoi ingressi quando è spento. Generalmente, il diodo flyback sarebbe dimensionato in modo simile al transistor di pilotaggio.

La cosa da ricordare che il cortocircuito di un induttore è la sua modalità al minimo mentre un circuito aperto forza immediatamente l'energia immagazzinata dal circuito magnetico dell'induttore. Quindi il diodo flyback non protegge solo il transistor di pilotaggio ma anche l'induttore stesso che altrimenti potrebbe avere scintille che si rompono attraverso l'isolamento delle sue bobine e quindi lo danneggiano.

Supponiamo che il motore stia facendo girare un volano .. Quando l'alimentazione viene spenta, il diodo rimuove l'energia attraverso le bobine del motore per cortocircuitare o annullare l'elettricità generata.