Forma preferida de interconectar la bobina del relé con la salida baja activa de la MCU

Mi prototipo usaría una salida baja activa de 8-10 pines GPIO ESP8266-12E para controlar los aparatos de CA. Tengo varias opciones para conectar el relé (o el circuito de control de fase SCR) con la MCU. Pero no puedo decidir cuál es mejor usar desde la perspectiva del rendimiento y el costo a largo plazo. Lo que he pensado hasta ahora, es lo siguiente:

Usando un transistor PNP adecuado:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Usando un optoacoplador

esquemático

simular este circuito

Usando una matriz de transistores darlington como ULN2803

Tengo alrededor de 8 a 10 pines de control GPIO. Si lo veo desde la perspectiva del costo, la solución de transistores discretos parece más barata que las que están conectadas alrededor del optoacoplador o ULN2803. Sin embargo, no estoy seguro de si vale la pena el esfuerzo de soldar a mano 8-10 transistores (no soy bueno en eso, lo admito). Además, no sé cómo funcionará la solución basada en transistores discretos a largo plazo. Cualquier consejo será apreciado.

¿Por qué específicamente activo bajo? Activo alto facilitaría la conducción del relé. Solo un NPN como interruptor de lado bajo y resistencia base, y no olvide el diodo para el relé.
@JRE: realicé algunas pruebas ad-hoc y descubrí que mientras obtenía corriente de GPIO, había una escasez de energía para el transceptor de radio integrado. Esto causó algunos problemas serios al conectarme al Wi-Fi de mi casa. Por otro lado, la corriente de hundimiento funcionó a la perfección.

Respuestas (1)

Si el microcontrolador y el relé funcionan con el mismo voltaje de suministro, entonces su mejor opción usando un transistor PNP es probablemente la más fácil. Es como la típica unidad de lado bajo NPN, simplemente volteada.

El circuito optoacoplador que muestras no es bueno. La mayoría de los optos no tienen la capacidad de corriente de salida para controlar un relé, especialmente los relés con bobinas de bajo voltaje que se pueden ejecutar desde el mismo suministro que el microcontrolador. Eche un vistazo a la CTR (relación de transferencia actual) de la opto.

Sin embargo, estas señales digitales provienen de un microcontrolador que puede controlarlas con polaridad arbitraria. A menos que se trate de salidas de drenaje abierto muy especiales o similares, simplemente invierta la lógica en el firmware. Ahora tiene señales altas activas, que pueden activar un interruptor NPN de lado bajo directamente. Eso también permite alimentar el relé desde un voltaje de suministro más alto, lo cual es una buena idea cuando sea posible. Entro en más detalles sobre eso aquí .

Para completar, aquí hay una forma de controlar un relé desde una salida digital baja activa, pero donde la bobina del relé requiere un voltaje más alto que la lógica digital:

Nuevamente, solo vale la pena hacer esto si la señal digital no se puede invertir para que sea alta cuando se supone que el relé está encendido, o si tiene una salida de drenaje abierta. Este es muy raro el caso cuando la señal proviene directamente de un microcontrolador.

Q1 está en la configuración de base común . Actúa como sumidero de corriente conmutable, a voltajes superiores al suministro de 3,3 V. Cuando se afirma la salida digital, el extremo inferior de R1 se mantiene en tierra. Calcule alrededor de 700 mV para la caída de BE, por lo que deja 2,6 V en R1. (2,6 V)/(2,4 kΩ) = 1,1 mA. Debido a la ganancia del transistor, la mayor parte provendrá del colector, no de la base.

Eso proporciona aproximadamente 1 mA de corriente base para Q2. El relé que usé como ejemplo consume 27 mA a 12 V, por lo que este circuito requiere que Q2 tenga una ganancia de al menos 27. Ese transistor en particular tiene una ganancia mínima garantizada de 100 tanto a 10 como a 100 mA, por lo que hay un margen cómodo. .

D1 no es opcional. Le da a la corriente de retroceso de la bobina un lugar para ir que no requiere crear un alto voltaje y apagar Q2.

Muchas gracias. Esto es inteligente. Decidí optar por un control bajo activo porque, cuando conecté alrededor de 5-6 LED (con una resistencia en serie de 220 ohmios), vi una caída significativa en el rendimiento de la conectividad de la radio. Luego leí la documentación de ESP y descubrí que los pines tienen una salida de drenaje abierta. Mediante programación, puedo habilitar las resistencias pull-up internas conectadas a los GPIO y dar la señal ENABLE<bar> (activa baja) para controlar el dispositivo. Sin embargo, volveré a ejecutar las pruebas cambiando los GPIO en mi código. Solo para descartar si mi enrutador tiene la culpa de la conectividad wifi intermitente.
Forma preferida de interconectar la bobina del relé con la salida baja activa de la MCU
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