Moduł czterech wyjść HighSide dla RPi Pico

Moduł czterech wyjść HighSide dla RPi Pico

Zaprezentowana płytka rozszerza funkcjonalność Raspberry Pi Pico o cztery wyjścia typu HighSide 12 V/5 A, w tym dwa z możliwością pomiaru prądu obciążenia, co może być przydatne w domowej automatyce czy robotyce.

Podstawowe parametry:
  • cztery wyjścia typu HighSide 12 V/5 A,
  • zastosowano specjalizowane klucze półprzewodnikowe HighSide typu BTS5030,
  • napięcie obciążenia powinno mieścić się w zakresie 6...15 V,
  • dwa wyjścia mają możliwość pomiaru prądu obciążenia.

W module zastosowano specjalizowane klucze półprzewodnikowe HighSide typu BTS5030-1EAJ jako elementy wykonawcze. Ich budowę wewnętrzną pokazuje rysunek 1. Oprócz części wykonawczej z zabezpieczeniami mają układ pomiaru prądu wyjściowego przydatny do kontroli stanu obciążenia.

Rysunek 1. Budowa wewnętrzna BTS5030 (za notą Infineon)

Budowa i działanie

Schemat modułu został pokazany na rysunku 2. Klucze sterowane są sygnałami O1...O4. Zasilanie dołączone na wyprowadzenie VP1 lub VP2 jest kierowane do obciążenia poprzez złącza OUT12 lub OUT34. Zasilanie części mocy zostało rozdzielone na napięcia VP1 i VP2 dla każdej pary wyjść OUT12 i OUT34, aby zwiększyć elastyczność układu i dostosować do różnych nietypowych aplikacji. Napięcie VPx powinno mieścić się w zakresie 6...15 V, transile DZ1 i DZ2 zabezpieczają klucze przed skutkami przepięć.

Rysunek 2. Schemat modułu

Dwa pierwsze kanały mają możliwość pomiaru prądu obciążenia. Funkcja ta jest aktywowana poprzez stan wysoki na wejściu DEN. Prąd pomiarowy proporcjonalny do prądu wyjściowego jest uzyskiwany na wyprowadzeniu IS. Rezystory R2 i R3 służą do konwersji prądu wbudowanego źródła prądowego monitorującego prąd obciążenia. Współczynnik konwersji wynosi kilim=Iobc/Iis i jest równy ok. 2150. Przy rezystancji 1,2 kΩ daje to napięcie ok. 2,9 V dla prądu 5 A. Ze względu na tolerancję współczynnika kilim i wpływ warunków zewnętrznych pomiar ma dokładność ok. 10% w zakresie 20...100% prądu obciążenia, co jest wystarczające do kontroli poprawności działania obciążenia. Dokładność może zostać zwiększona poprzez odpowiedni dobór zakresu pomiarowego i po kalibracji zgodnie z wytycznymi w karcie katalogowej.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 3.

Rysunek 3. Schemat płytki PCB

Montaż nie wymaga opisu, zmontowaną płytkę pokazano na fotografii tytułowej. Dla sprawdzenia działania można uruchomić prosty skrypt testowy HiSideRelay.py, którego kod pokazano na listingu 1.

Listing 1. Skrypt testowy HiSideRelay.py

from machine import Pin
from utime import sleep
import time

A0 = machine.ADC(26)
A1 = machine.ADC(27)

O1 = Pin(9, Pin.OUT)
O2 = Pin(8, Pin.OUT)
O3 = Pin(7, Pin.OUT)
O4 = Pin(6, Pin.OUT)

print(‘O1..4=OFF’)
O1.value(0)
O2.value(0)
O3.value(0)
O4.value(0)
sleep(1)

print(‘O1=ON’)
O1.value(1)
sleep(1)
print(‘O1=OFF’)
O1.value(0)
sleep(0.2)

print(‘O2=ON’)
O2.value(1)
sleep(1)
print(‘O2=OFF’)
O2.value(0)
sleep(0.2)

print(‘O3=ON’)
O3.value(1)
sleep(1)
print(‘O3=OFF’)
O3.value(0)
sleep(0.2)

print(‘O4=ON’)
O4.value(1)
sleep(1)
print(‘O4=OFF’)
O4.value(0)
sleep(0.2)

print(‘O1..4=ON’)
O1.value(1)
O2.value(1)
O3.value(1)
O4.value(1)
sleep(10)
print(‘O1..4=OFF’)
O1.value(0)
O2.value(0)
O3.value(0)
O4.value(0)
sleep(0.2)

Ic0 = A0.read_u16()
print(‘Prąd O1=OFF ‘,Ic0)
O1.value(1)
sleep(0.2)
Ic0 = A0.read_u16()
print(‘Prąd O1=ON ‘,Ic0)
O1.value(0)
print(‘O1=OFF’)

Ic1 = A1.read_u16()
print(‘Prąd O2=OFF ‘,Ic1)
O2.value(1)
sleep(0.2)
Ic1 = A1.read_u16()
print(‘Prąd O2=ON ‘,Ic1)
O2.value(0)
print(‘O2=OFF’)

Adam Tatuś, EP

Wykaz elementów:
Rezystory: (SMD0603, 1%)
  • R1, R4, R5, R6, R7, R8: 100 Ω
  • R2, R3: 1,2 kΩ
Kondensatory: (SMD0603)
  • C1, C2, C3, C4: 0,1 μF/50 V ceramiczny
  • C5: 0,1 μF/10 V ceramiczny
  • C6: 10 μF/10 V ceramiczny
Półprzewodniki:
  • DZ1, DZ2: transil jednokierunkowy SM6T18A (SMB_D)
  • TVS1, TVS2: dioda zabezpieczająca PESD3,3S1UBV (SOD523)
  • U1, U2, U3, U4: BTS5030-1EJA (PG-DSO-8)
Pozostałe:
  • IO1, IO2: gniazdo SIP20 żeńskie
  • OUT12, OUT34: złącze śrubowe DG 3,5 mm 4 piny (DG381-3.5-4)
  • Z1, Z2: 0R - opcjonalna zwora SMD (SMD0603)
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
listopad 2023
DO POBRANIA
Materiały dodatkowe

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik marzec 2024

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio marzec - kwiecień 2024

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka, Podzespoły, Aplikacje marzec 2024

Automatyka, Podzespoły, Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna marzec 2024

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich kwiecień 2024

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów