Poznajemy peryferia - ULN2003

W świecie układów scalonych jest kilka pozycji tak zwanych nieśmiertelnych. Z pewnością każdy elektronik spotkał się na przykład z układem 555 albo bohaterem tutejszej wzmianki: ULN2003. Czym jest ta kostka?

Zacznijmy od tego, że każde Arduino może sterować odbiornikami prądu, ale w dość skromnej ilości. W przypadku Uno nie wolno przekraczać 40 mA, a najlepiej połowy z tego. Do świecenia diodą to wystarczy, by poruszyć silniczkiem czy zestawem diod – z pewnością będzie to zbyt mała wartość. W świecie elektroniki w takich przypadkach należy użyć wzmacniacza zbudowanego z co najmniej jednego tranzystora, a jak wiadomo, takiemu układowi potrzebne są jeszcze rezystory ustalające prądy pracy.

I tu pojawia się nasz skromny układ: to nic innego jak dwa tranzystory, połączone w tak zwanym układzie Darlingrona. Z zewnątrz jest to jak gdyby jeden supertranzystor o ogromnym wzmocnieniu, albowiem wzmocnienia w tym układzie mnożą się. Taki układ pracuje pewniej od pojedynczego tranzystora i może małym prądem sterować większą mocą. W przypadku układu UL2003 prąd dopuszczalny wynosi pół ampera przy jednomiliamperowym prądzie sterującym – a więc jest 25 razy większy od katalogowych 20 mA Arduino Uno. Przypomnę, że nowe odsłony Arduino mają często niższe prądy dopuszczalne.

Dodatkowe rezystory znajdujące się w strukturze służą do pewnego odcięcia tranzystorów w wypadku, gdyby na wejściu panował stan wysokiej impedancji i w ogóle poprawiają ich pracę. Na wyjściu mamy dodatkowo jeszcze diody zabezpieczające, zwierające impulsy napięciowe pojawiające się przy sterowaniu obciążeniami indukcyjnymi. Jest więc to układ uniwersalny, który może sterować różnymi rodzajami obciążeń.

Oczywiście w układzie mamy nie jedną, a siedem takich bliźniaczych struktur. W wersji z ósemką w nazwie – osiem, czyli pełen ośmiobitowy port. Każda ze struktur jest niezależna i może być obciążana dowolnym odbiornikiem, z zastrzeżeniem co do prądu maksymalnego.

Aby układ pracował poprawnie, musi „zwierać do masy”, czyli odbiornik podłącza się z jednej strony do zasilania, a z drugiej – do układu. Aktywowanie go ściąga potencjał do linii masy, prąd płynie i silnik obraca się, żarówka świeci, a radyjko gra. Dodam jeszcze, że układ może być zasilany znacznie wyższym napięciem od układu sterującego, sięgającym 50 woltów. Zatem spełnia on także funkcję konwertera poziomów.