Arduino - Interfaccia con MosFet IRF520

 

Note sull’uso del modulo MOSFET IRF520.

Achille De Santis

Fig. 1: schema elettrico e layout del modulo;

    Da quello che si legge in rete ho notato la scarsità di documentazione fornita e la conseguente incertezza nell’uso del modulo soprattutto da parte dei meno avvezzi all’uso di queste interfacce.

Il problema riscontrato da molti sta nel far funzionare correttamente il modulo!

Niente paura! Cercherò di spiegare il tutto in modo che sia facilmente comprensibile anche agli inesperti.

Il modulo, visibile in fig. 1, sia come “layout” che come schema elettrico, non è altro che un interruttore elettronico a MOSFET in configurazione “Source Comune”.

La diversa tensione di pilotaggio e di attuazione del carico permette un buon isolamento tra le parti.

In pratica, il comando è dell’ordine di 5 Volt mentre la tensione di funzionamento dell’attuatore può andare da 12 a 60 Volt continui.

Prova

1.      Prova a vuoto

a.      Collegare la tensione di 5 volt sull’ingresso (Vcc/GND, v. fig. 1);

b.      Con un cavetto volante, collegare l’ingresso segnale (SIGnal, n.d.a.) al +5 Volt; deve accendersi il led sul modulo, che assicura il comando di Gate. L’ingresso di Gate è ad alta impedenza e non carica l’eventuale uscita di Arduino. Una corrente di circa 3,5 mA è richiesta per alimentare il led, per un totale di circa 8 mA di assorbimento.

2.      Prova a carico

a.      Collegare l’alimentazione del carico (tipicamente 12 volt) su Vin/GND (v. fig. 2);

b.      Sul piedino V+ si deve misurare la tensione Vin di ingresso;

c.      Il piedino V- è collegato al Drain del Mosfet e chiude a massa quando si manda "alto" l’ingresso di segnale, Sig(nal).

d.      Il carico va inserito tra V+ & V-

3.      Fatto! Provate con un Led opportunamente polarizzato o con un piccolo motorino.

Fig. 2: particolare del layout del modulo, con i piedini di I/O;

    Il modulo (v. fig. 2) si presta anche ad interfacciare segnali PWM. Basta inserire in ingresso un segnale ad impulsi rettangolari 0V/5Volt con duty-cycle variabile. L’uscita avrà un andamento “chopper” in opposizione di fase con il segnale di ingresso. Pilotando un motore con questa tensione si ottiene una velocità “modulabile” entro un ampio margine. Allo stesso modo, pilotando un led si ottiene una luce ad intensità “modulabile”.

Nota: I morsetti Vin e V+  normalmente sono in contatto; se non lo sono spostate il carico da V+ a Vin, lasciando l’altro terminale su V-.

Se siete esperti di SMD potete sostituire la resistenza di pull-down da 1KOhm con altra da 10KOhm, in modo da ridurre la corrente richiesta nella fase di ON. Se non siete esperti... lasciate tutto così com'è!

Fig. 3: interfaccia, tre linee parallele a BJT;

Se volete, potete realizzare questa interfaccia su una piccola piastrina "protoboard" già forata.

In alternativa, al posto del MOSFET potete utilizzare un BJT NPN, in configurazione ad "Emettitore Comune" modificando l'ingresso per il pilotaggio "in corrente" del BJT.

In figura 3 potete vedere la piccola interfaccia realizzata su protoboard con tre linee indipendenti di segnale e BJT in contenitore TO220. Sugli ingressi di base trovate le  rispettive e necessarie resistenze di polarizzazione.

 Se opportuno, potete aggiungere tre piccoli dissipatori per TO220, prima di effettuare le saldature. Lo spazio previsto ne permette un facile montaggio.

Con questa piccola scheda, assemblata su protoboard, potete comandare tre canali indipendenti, sia in modalità ON/OFF, sia lineare,  sia in modalità PWM.