直接从Arduino数字引脚直接连接继电器的原因

在研究了通过Arduino控制继电器的各种原理图之后，我注意到，在大多数情况下，晶体管用于将单独的电源切换到继电器线圈中，而不是直接为继电器提供I的5伏输出。 Arduino的/ O引脚。例如，我有一个5伏的DPDT继电器和一个小型的直流电动机。我想使用Atmel328处理器直接从Arduino UNO（SMD克隆）驱动两者吗？进行下去是否明智？

如果不是（很可能）：

1. 有人可以提供详细的解释，还可以就当前的限制和内容提供重要的警告吗？

2. 如何在不冒险接触Arduino的情况下控制此类组件？有哪些常用的方法可以做到这一点？

3. 哪些其他设备通常会以类似方式损坏Arduino板（或任何微控制器单元）？

我只是一个初学者，他要非常谨慎。谢谢。

处理器引脚具有严格限制的电流驱动能力。

• 额定值可能会有所不同，具体取决于您需要的是高驱动器还是低驱动器。

• 某些处理器只会提供几mA的电流，通常您通常会获得的最大电流在20至30 mA的范围内。

• 通常，处理器有一个总电流限制，只有几个引脚可以同时提供峰值电流。

• 处理器引脚具有显着的有效电阻，并且随着电流的增加，高电压将“下降”，而随着负载的增加，低电压将上升。引脚可能具有最大的短路电流，但此时高引脚将被拉低，低引脚将被拉高，因此短路电流的适用性受到限制。

即使每个引脚额定处理器的电流为25 mA，可用功率也很小。25 mA·4V（说5V Vcc下降1V）= 100 mW。大多数电动机仅需一根销钉，便会花更多的钱，只有很小的电动机才能运转良好。

电流中断时，电动机和电感器将产生相当高的电压-容易产生数十伏的电压，并且可能发生100伏以上的电压。将电感器的电动机直接连接到处理器引脚是破坏的诱因。墨菲通常会努力。

用于驱动典型的业余电动机的晶体管（双极或MOSFET）的成本为10美分（或没有报废的设备），并允许缓冲和“放大”端口引脚电流驱动。如果您有一个或几个处理器并且不希望它们半随机死亡，那么使用晶体管或其他缓冲器是一个非常好的主意。

MOSFET电机驱动器 - 从这里 -第8节。

以电压和部件号为例-选择适合的。
可以在NPN双极晶体管的晶体管基极上增加一个输入电阻器。

双向驱动器-如果您希望驱动器能够驱动高负载和低负载，则此电路将起作用。从这里开始
，输入门是内部处理器驱动器。两个MOSFET栅极直接连接到处理器引脚。Vdd通常不应高于处理器Vmax_drive_out。通过适当的设计，可以使其稍高一些。使用此电路（或类似电路）加上一个额外的晶体管可以驱动更高的电压负载。

诸如ULN2803（和其他系列成员）之类的缓冲器将驱动8个通道x 500 mA /通道，并且其中几个可以并联。

ULN2803本质上是8个“ Darlington”晶体管，其发射极连接到公共接地，8个“开放集电极”（未连接）的集电极和8个反激二极管以处理过电压尖峰（使用可选）。（有一个ULN280x系列，其输入特性略有不同）。

该器件提供了价格合理的方式来提供8 x 500 mA下拉驱动器。当输入引脚被驱动为高电平时，从输出端连接至V +的负载接通。使用几次后，您会发现它们非常容易使用并且非常有用。（还有一个ULN200x系列，每个封装具有7个通道）。

YouTube“操作方法”视频

驱动步进电机

也在这里

驱动小型直流电动机 -还有很多其他事情。

数不胜数的例子

Digikey-如果需要，可按1的价格购买$ 0.72 / 1，按1000的价格购买$ 0.29。

ULN2803数据表

在Sparkfun上出售 -可以便宜一些，但是有这些

I / O引脚的推荐输出（源或宿）为20 mA。绝对最大值为40 mA。您的继电器线圈可能会消耗更多的电量，尤其是在最初通电时。这会损坏您的输出引脚。然后它将最终失败。

到目前为止，似乎没有什么不对。

还没有。:)

如何在不冒险接触Arduino的情况下控制此类组件？有哪些常用的方法可以做到这一点？

使用晶体管或MOSFET。

哪些其他设备通常会以类似方式损坏Arduino板（或任何微控制器单元）？

超出数据表中记录的最大电压或电流限制的任何物体。特别是线圈（例如继电器和电动机中的线圈）在关闭时很可能具有较高的反向电压，这就是为什么需要缓冲二极管的原因。

进行下去是否明智？

建议您注意我在上面写的内容，并阅读Web上有关如何从Arduino驱动电动机和继电器的许多文章。您不是第一个尝试此操作的人。

看看Arduino Playground 上此PDF上的简单电路。它显示了一个晶体管来驱动一个小的继电器。

正如罗素（Russell）在回答中所说，ULN2803或类似的芯片将使您能够驱动几个小型继电器，如果您想要的话，它比使用多个晶体管更整洁。

（还要注意，我链接的电路中的二极管“ D1”-您需要这样做，它是为了保护晶体管最终免受继电器关闭时产生的电感尖峰的损害。某些ULN风格的芯片内置了该二极管，这就是为什么您不总是在原理图中看到它的原因。）

为了真正保护您的arduino，值得在引脚上放置一个光电耦合器并以这种方式驱动电路。这样，杂散的感应电荷或短路都不会影响arduino。

它们也称为光电隔离器或光电耦合器。

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=143954.0

让我们看一些基本问题，这些似乎是很多问题的基础：

接通电源时，电容器会汲取大量电流，该电流在充电时会逐渐减小。该曲线也称为RC时间常数（虽然接近但不完全精确，“ http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html ”会给出更好的解释）。

关断电容器时，电容器的放电速度将根据其值，充电电压和负载而以指数速率（RC时间常数）放电。这使它们在停电时短时间保持电源时非常有用。

电感器在首次接通时不会消耗任何电流，但是电流会呈指数增加，直到其电压达到电源电压为止。

当关闭时，电感器中的感应场会崩溃，从而导致极性反转。电压将无限上升，直到通常由外部对其进行限制为止。关闭越快，上升时间和电压就越快。当感应电荷消散时，能量将停止流动。猜猜当继电器等电感性负载连接到端口引脚时，电流会流向何处？

因此，您需要在感性负载两端放置一个二极管（通常称为飞轮二极管）。Google for：“电感器/电容器电荷曲线”，您会发现很多漂亮的图形来解释这一点。如果看电路，它的阴极+连接到电源的最正极。在这种配置下，除非将电压反向（当感性负载关闭时），否则它将不会导通。

另一个常见的误解是您可以最大程度地加载微处理器I / O。这是糟糕的设计。它们为您提供了每个引脚，每个端口和每个芯片的最大值。在室温下，您可能会暂时离开它。

假设我们有一个负载为40mA的端口。电源轨的输出为0.005。使用欧姆定律，我们在一个引脚上消耗了20毫瓦的功率。以这种负载速率，由于内部功耗而导致装置过热的时间不会太长。

当输出引脚改变状态时，它消耗更多电流，因为它必须对内部和外部电容进行充电或放电，“更多热量”，更快速度“更多热量”。

如果您看一些规格会给您最高温度，那是针对芯片上的结，而不是外壳温度。塑料是不良导体，因此散热不大。现在，将其与环境温度一起考虑。该额定值通常是在25°C的设备上给出的，请猜测温度升高时会发生什么。

玩得开心，

吉尔