Яку роль відіграє цей діод?

Я щойно купив комплект Arduino Uno, і переглядаю всі проекти в буклеті, який постачається з комплектом. Навіть від найпростішого світлодіодного та резисторного ланцюга, щоб відчути, як Arduino плата, дошка та пил мої електронні знання, які не використовуються протягом 30 років. Це потребує пилу.

Один з схем - це просто демонстрація комутації потужності за допомогою двигуна та транзистора NPN. Я розумію кожен аспект цього самого елементарного куікуїту, за винятком функції діода, який, наскільки я можу сказати, не грає ніякої ролі в роботі схеми. Це, безумовно, є причина, тому моє запитання: що це за причина?

Цей діод повинен придушувати будь-яку задню ЕРС, викликану при вимкненому двигуні. Взагалі, коли у вас є індуктивне навантаження, таке як двигун або електромагніт, електромагніт, коли ви вмикаєте його, відбудеться початкове падіння струму, оскільки частина струму буде діяти, утворюючи магнітне поле навколо котушки. І навпаки, при вимиканні це створене магнітне поле має розсіюватися. Коли на місці немає задніх ЕМП-діодів, шлях пролягає через BJT, що майже напевно пошкодить його, або, можливо, інші компоненти залежно від схеми.

Що стосується полярності самого діода, то, пропускаючи струм одним шляхом, ви генеруєте поле у ​​відповідному напрямку. Коли ви зупиняєте джерело, це поле згортається до положення "спокою", а значить, струм миттєво протікатиме в інший бік.

Всі реактивні (ємнісні та індуктивні) навантаження мають подібну характеристику "зберігання", яку потрібно враховувати при проектуванні, виняткові резистивні навантаження. Якщо ви хочете дізнатися більше про керуючі рівняння та подібне, wikipedia - це гарне місце для початку або для хорошого читання спробуйте "Мистецтво електроніки", Горовіц та Хілл, 3-е видання.

Двигун - це індуктивне навантаження.

Завдяки закону індукції Фарадея, який стверджує, що час, що змінюється / змінює струм, створює магнітне поле величиною, прямо пропорційною зміні струму через провідник у часі, і (стільки симетрії існує у фізиці), що змінюється магнітне поле створює електричне поле (різниця напруги), що оточує провідник, виявляється як протиставлення зміні струму, що створило магнітне поле. Це пов'язано із законом Ленца, який доповнює формулу Фарадея для електромагнітної індукції, де створюється електромобільна сила, що дорівнює швидкості зміни магнітного поля в часі (що було викликано зміною потоку струму.

Закон Фарадея: back-EMF = (-1) dB / dt N, де back-EMF - потенціал напруги, протилежний потоку потоку, створюючи опір зміні, "-1" - закон Ленца, "dB" - зміна магнітного потоку , а "dT" - період часу, протягом якого вимірюється зміна, а N - кількість котушок дроту в межах електричного поля, що змінюється.

Ваш мотор є індуктивним через багато котушок дроту. Коли він запускається, він повільно набирає швидкість, а не миттєво перебуває на максимальній швидкості через закон Ленца, який змушує протилежно-ЕРС протистояти зміні потоку потоку, поки поточний струм більше не змінюється і не стає максимумом. Зараз енергія зберігається у відповідному магнітному полі. Коли ви вимикаєте мотор, він все одно буде крутитися, і тепер замість споживання енергії він генерує енергію. Оригінальний ЕРС назад повернувся до живлення, але тепер, коли двигун сповільнюється, індуктивність буде протистояти зміні струму і змусить текти струм вперед і в колектор транзисторів.

Оскільки струм - це потік електронів, електрони повинні звідкись надходити. Ваш транзистор підключає двигун до ЗЕМЛЕННЯ, де спочатку був джерело електронів. Електрони, «переміщені» електромоторною силою, викликаною руйнуючим магнітним полем, зійдуть у транзисторний колектор без діода, і його доведеться отримувати з вашого джерела живлення, який не буде подібним. Якщо діод дає зворотний шлях для цього ЕРС, він буде розсіюватися через діод і двигун через пару циклів через нього.

Таким чином, діод зворотного ходу дозволяє проходити електронам навколо двигуна, а не в джерело живлення або транзистор (спричиняючи потенційні пошкодження), що створюється самоіндукцією в обмотках двигунів при відключенні і викликана раптовою зміною струм до нуля.