تنزيل ULN2003 - تنزيل كود المصدر ULN2003

ULN2003

شفرة المصدر الأخرى

تنزيل

كل شيء عن IC ULN2003

يحتوي UNL2003 IC على 7 مصفوفات ترانزستور NPN Darlington ذات الجهد العالي والتيار العالي، كل منها مصنف بـ 50 فولت، 500 مللي أمبير في حزمة DIP ذات 16 سنًا. يمكنك توصيل IC مباشرة بمنطق رقمي (مثل Arduino أو Raspberry Pi أو TTL أو جهاز 5V CMOS) بدون مقاومة إسقاط خارجية. يتميز هذا IC بـ "ثنائيات flyback ذات الكاثود المشترك" لتبديل الأحمال الحثية. يُعرف ULN2003 بقدرته العالية على التيار والجهد العالي.

يمكن أن تكون أزواج دارلينجتون "متوازية" للحصول على خرج تيار أعلى. المدخلات قادرة على استخدام منطق TTL و5v CMOS.

الآن، دعونا نتعمق ونتحقق من الأجزاء الداخلية لـ IC وكيف يمكن استخدامها في مشاريعنا.

تكوين الدبوس ووظائفه

يشير الشق الموجود في الأعلى إلى نقاط البداية والتوقف لترقيم الشريحة. بدءاً من اليسار إلى اليمين باتجاه عكس عقارب الساعة، هذا هو الدبوس رقم 1 لدائرة IC.

على الجانب الأيسر، توجد المدخلات الأساسية من 1 إلى 7.
على الجانب الأيمن، توجد مخرجات المجمع من 10 إلى 16.
الدبوس 9 هو عقدة الكاثود المشترك لثنائيات flyback (مطلوبة للأحمال الحثية).
و Pin 8 هو الباعث المشترك الذي تتقاسمه جميع قنوات IC. عادةً ما يتم ربط هذا الدبوس بالأرض.

وصف تفصيلي

يوجد داخل IC مصفوفات 7 NPN "دارلينجتون ترانزستورات". تم اختراع ترانزستورات دارلينجتون لأول مرة في عام 1953 على يد سيدني دارلينجتون. زوج دارلينجتون عبارة عن دائرة تتكون من ترانزستورين ثنائي القطب مع باعث ترانزستور واحد متصل بقاعدة الترانزستور الآخر. في هذا الإعداد، يتم تضخيم التيار المضخم بواسطة الترانزستور الأول بواسطة الترانزستور الثاني. يتم توصيل مجمعات كلا الترانزستورات معًا. يتمتع هذا التكوين بكسب تيار أعلى بكثير من كل ترانزستور منفصل. يمكن للتيار الأساسي الصغير أن يجعل الزوج يتحول إلى تيار أعلى بكثير.

يبدو الأمر كما لو أنه مجرد ترانزستور واحد، له قاعدة واحدة فقط، ومجمع واحد، وباعث واحد. إنشاء كسب تيار مرتفع تقريبًا يساوي حاصل ضرب مكاسب الترانزستورين: β Darlington = (β 1 * β 2) + β 1 + β 2

نظرًا لأن β1 و β2 مرتفعان بدرجة كافية، فيمكننا كتابة العبارة أعلاه على النحو التالي: β Darlington ≈ β 1 * β 2 هذا الاتصال يخلق تأثير ترانزستور واحد مع كسب تيار مرتفع جدًا.

جميع النواتج السبعة هي "Open Collector". ونعني بالمجمع المفتوح الجامع غير المرتبط بأي شيء. إنه مفتوح فقط. لكي يعمل جهاز إخراج المجمع المفتوح، يجب أن يتلقى المجمع المفتوح طاقة كافية. لكي يعمل ترانزستور NPN، يحتاج كل من المجمع والقاعدة إلى الحصول على طاقة كافية. تقوم القاعدة بتشغيل الترانزستور، ومن ثم يتدفق تيار أكبر بكثير من المجمع إلى الباعث، ولكن فقط إذا كان المجمع لديه جهد موجب كافي.

لذا، إذا كنت تريد توصيل حمل بمخرج الشريحة بمخرج جامع مفتوح، فيجب عليك توصيل الحمل بمصدر جهد موجب يكون كافيًا لدفع الحمل. ومن ثم، يتصل الجانب +ve من الحمل بسكة الجهد +ve ويتصل الجانب -ve بمنفذ OUTPUT الخاص بـ IC. ومن ثم، عندما يرتفع تيار القاعدة، يتدفق التيار من المجمع إلى الباعث وينخفض منطق الخرج، مما يؤدي إلى تشغيل مؤشر LED (الحمل) المتصل بمنفذ OUT الخاص بدائرة IC والعكس صحيح.

الحد الأقصى لتيار الخرج لدبوس OUTPUT واحد هو 500 مللي أمبير ويبلغ إجمالي تيار محطة الباعث 2.5 أمبير وفقًا لورقة البيانات.

الآن، دعونا نلقي نظرة فاحصة على زوج دارلينجتون واحد (مخطط الدائرة الداخلية) لـ ULN2003 IC. يتم تحويل جهد دخل GPIO إلى تيار أساسي من خلال مقاومة تسلسلية 2.7 كيلو أوم متصلة بين الإدخال وقاعدة تقاطع Darlington NPN. يتيح ذلك لـ IC الاتصال مباشرة بمنطق رقمي (مثل Arduino أو Raspberry Pi أو TTL أو جهاز 5V CMOS) دون الحاجة إلى مقاومات إسقاط خارجية تعمل بجهد إمداد يبلغ 5 فولت أو 3.3 فولت.

تعمل المقاومات 7.2kΩ و 3kΩ المتصلة بين القاعدة والباعث لكل ترانزستور NPN كمقاومات منسدلة تمنع الحالات العائمة وتقمع كمية التسرب التي قد تحدث من الإدخال.

ولتحقيق أقصى قدر من الفعالية، تحتوي هذه الوحدات على "صمامات قمع" للأحمال الحثية. يتم استخدام الصمام الثنائي المتصل بين طرف OUT ودبوس COM (PIN 9) لقمع "جهد الارتداد" من الحمل الاستقرائي الذي يتم إنشاؤه عند إيقاف تشغيل محركات NPN وتؤدي الطاقة المخزنة في الملفات إلى عكس تدفق التيار.

يتم أيضًا وضع صمام ثنائي قمع متحيز عكسي بين زوج الباعث الأساسي وزوج الباعث المجمع لتجنب الطبيعة الطفيلية لترانزستورات NPN.

يتم توصيل Pin 8 بـ GND.

الأوضاع الوظيفية للجهاز

الحمل الاستقرائي في حالة الحمل الاستقرائي، عندما يتم ربط طرف COM بالملف، تكون الدائرة المتكاملة قادرة على دفع الأحمال الاستقرائية وقمع جهد الارتداد من خلال الثنائيات الداخلية ذات العجلات الحرة.

حمل مقاوم عند قيادة حمل مقاوم، هناك حاجة إلى مقاومة سحب حتى تتمكن الدائرة المتكاملة من إغراق التيار والحفاظ على مستوى منطقي مرتفع. في هذه الحالة، يمكن ترك طرف COM عائمًا (غير متصل).

يمكن لهذا الجهاز العمل في نطاق درجة حرارة واسع يتراوح بين -40 درجة مئوية إلى 105 درجة مئوية.

التطبيقات

الآن، دعونا نربط هذا IC بالدائرة. كما نعلم، يمكن لـ ULN2003 IC بسهولة تشغيل جهاز عالي التيار أو الجهد العالي (أو كليهما)، وهو ما لا يمكن لوحدة التحكم الدقيقة أو الجهاز المنطقي تحمله. ومن ثم، فهي تستخدم على نطاق واسع في قيادة الأحمال الحثية مثل المحركات والملفات اللولبية والمرحلات.

في المثال الأول الخاص بي، سوف أقوم بإضاءة عدد قليل من مصابيح LED باستخدام IC. لقد قمت بتوصيل 7 مصابيح LED إلى 7 منافذ OUT لدائرة IC عبر مقاومات 220 أوم. على يساري، توجد المدخلات الرقمية السبعة التي يتم ربطها مباشرة إما بوحدة التحكم الدقيقة أو المنطق الرقمي TTL. عندما يتم إرسال إشارة منطقية عالية إلى طرف الإدخال، يصبح دبوس OUT المقابل منخفضًا لإضاءة مؤشر LED.

في المثال الثاني، أنا أقود محركًا متدرجًا أحادي القطب باستخدام IC. في هذا الإعداد، أستخدم Pin 1 ~~4 للإدخال والدبوس 13~~ 16 للإخراج. يتم تصنيف كل دبوس OUT عند 500 مللي أمبير. يحتوي الدبوس 9 على الصمام الثنائي المثبط للارتفاع، وهو متصل بالمحطة +ve. من خلال إرسال مجموعات من 0 و1 إلى منافذ الإدخال الأربعة، يمكننا تدوير محرك السائر الخاص بنا. لقد استخدمت هذا الإعداد في الفيديو التعليمي الحائز على جوائز: "NodeMCU Based - مقياس حرارة داخلي مطبوع ثلاثي الأبعاد" الرابط موجود في الوصف أدناه.

في المثال الثالث، سأقوم بإضاءة عدد قليل من مصابيح التيار المتردد باستخدام IC. بالنسبة لتطبيقات الجهد العالي، يمكننا استخدام RELAYS للتحكم في المحركات أو السخانات أو المصابيح أو دوائر التيار المتردد التي يمكنها في حد ذاتها سحب الكثير من الجهد الكهربائي/التيار الكهربائي. وبالتالي القوة. يمكننا توصيل 7 مرحلات كحد أقصى إلى هذا IC. في الإعداد الخاص بي، قمت بتوصيل 4 مرحلات إلى 4 دبابيس OUT الخاصة بـ IC. يتم توصيل مصباح التيار المتردد بمنفذ NO الخاص بالمرحل. عندما نرسل إشارة رقمية عالية إلى طرف INPUT، يصبح طرف OUT المقابل منخفضًا ويتدفق التيار عبر الملف الذي يسحب عضو الإنتاج، مما يكمل الدائرة وبالتالي يضيء المصباح الكهربائي 220 فولت. كما هو الحال في الإعداد السابق، يتم ربط الدبوس 9 مع الصمام الثنائي الكابت مرة أخرى بالطرف +ve.

في المثال الرابع الخاص بي، سأوضح لكم يا رفاق كيفية الحصول على أكثر من 500 مللي أمبير عند الخرج. وبما أننا نعلم أن كل من منافذ الخرج تم تصنيفها عند 500 مللي أمبير، فكيف يمكنني تشغيل جهاز 1 أمبير؟ كل ما يتعين علينا فعله هو ربط 3 من منافذ OUTPUT على الجانب OUT، وربط 3 من دبابيس INPUT المقابلة على جانب INPUT. الآن تعمل دبابيس INPUT الثلاثة مثل INPUT Pin واحد. لذا، يمكننا بشكل أساسي موازاة المدخلات للحصول على قيمة تضخيم أعلى للمخرجات المتوازية.

قد تتساءل، لماذا قمت بدمج 3 مدخلات ومخرجات وليس 2 فقط؟ وفقًا لورقة البيانات، تم تصنيف كل طرف عند 500 مللي أمبير ولكن إجمالي الخرج هو 2.5 أمبير (*** الصفحة 4 من ورقة البيانات ****). ومن ثم، 2.5 أمبير / 7 دبابيس = 0.36 تقريبًا. إذن 0.36 * 3 = 1.07 أمبير تقريبًا. وهو ما نريد.

مجالات التطبيق

يمكن استخدام ULN2003A الذي تنتجه شركة Texas Instruments في:

قيادة المحركات والملفات اللولبية
يمكن استخدامه كمشغل مرحل لتطبيقات الجهد العالي (7 مرحلات كحد أقصى)
لدفع الأحمال الحالية العالية باستخدام الدوائر الرقمية
لقيادة مصابيح LED ذات التيار العالي
لإنشاء دائرة مؤشر مستوى الماء
كبرامج تشغيل عرض LED وتفريغ الغاز
يمكن استخدامه أيضًا كمخزن مؤقت منطقي في الدوائر الرقمية والمزيد...

لمزيد من المعلومات حول التغليف والمواد المستخدمة، يرجى إلقاء نظرة على ورقة البيانات. الرابط موجود في الوصف أدناه. قم دائمًا بمراجعة ورقة بيانات الشركة المصنعة قبل افتراض الاتفاقيات الصناعية، بغض النظر عن مدى بديهتها أو وضوحها. "في مواجهة الغموض، ارفض إغراء التخمين." - زين بايثون