Arduino 電平轉換 升壓 OUTPUT與9V/12V元件通訊

緣由

網絡上有很多怎麼讓Arduino的5V電平轉換成3.3V電平，從而和工做在3.3V下的芯片相互溝通的教程。可是若是想驅動高於5V電壓的芯片，就找不到教程了。所以今天我來介紹一種方式，能讓Arduino的OUTPUT口和須要5～12V的電子元件進行通訊。下文以12V爲例。

效果

• 可以達到單向（從Arduino到12V芯片）通訊的目的
• Arduino引腳輸出的電平會被取反，即Arduino輸出HIGH，芯片卻收到LOW，反之亦然。

硬件準備

1. Arduino一個
2. 開關型NPN三極管（8050便可）一個
3. 4.7K，10K電阻各一個（貌似不是這個阻值也能夠，只要不要過小便可）

電路鏈接

麪包板圖：

（假設右邊那個nano是咱們須要驅動的12V的東西）

原理圖：

軟件開發

必定要記住：Arduino引腳輸出的電平會被取反，即Arduino輸出HIGH，芯片卻收到LOW，反之亦然！只要知道這一點，剩下的事情和開發普通OUTPUT引腳都差很少了。

咱們先弄一個測試工程試試看。

在測試工程中，咱們用萬用表的電壓表（20V擋位）來模擬12V芯片，即萬用表紅線接圖中藍線，萬用表黑線接地（圖中黑線）。由於芯片的INPUT模式至關於一個電壓表，因此能夠這麼替代來看效果。當12V芯片應當收到HIGH時，咱們的萬用表上就會出現接近12V的電壓；收到LOW則出現0V。

創建一個ino工程，代碼以下：

#define TEST_PIN 7

void setup(){
    pinMode(13,OUTPUT);
    pinMode(TEST_PIN,OUTPUT);
}

void loop(){
    digitalWrite(13,!digitalRead(13));
    digitalWrite(TEST_PIN,!digitalRead(TEST_PIN));
    delay(2000);
}

鏈接電路，查看效果。若是一切正常，你將會看到，當ino上的小燈亮起的時候，萬用表顯示0V；熄滅時顯示12V。

原理說明（針對沒基礎的人）

三極管這東西高中物理竟然不教...所以我自學研究了半天才勉強搞懂一點點。感受不少書/教程講的都太複雜了，像什麼阿爾法值，貝塔值，放大倍數什麼的，真正應用的時候不必定用得上，所以我這裏簡單講一講三極管用得上的部分。

三極管有兩種類型，NPN和PNP，我這裏講一講NPN，即這篇文章中用到的那種。首先，咱們要記住這張圖和它的三個引腳對應的說法：C（集電極），B（基極），E（發射極）（想搞懂名稱的本身看原理去）。

咱們首先來看有箭頭的那一條路徑（B->E）：這條路最簡單，徹底不用考慮C端發生了什麼，而是幾乎能夠當作一個B->E的二極管。B電壓大於E必定程度（即B到E有足夠大的電勢差，通常是0.3V之類），就會有電流，反之則沒有。咱們的電路中，B接的是Arduino引腳。所以，當Arduino HIGH時，BE有5V電位差，可是有一個限流電阻，所以有微小的電流；反之沒有。

而後再看另外一條路徑，C->E：這一條就悲催的多了，徹底被B->E那一條管着。若是BE沒有電流，無論發生什麼，CE都不會有電流，這是能夠當作C、E之間斷開了。若是BE有電流，纔會容許CE產生電流。在咱們的電路中，BE有電流則CE連通，即C點接地，因而12V芯片收到LOW；反之，收到HIGH。其實這一部分單獨看，就是一個上拉電阻。圖見下。

順便說一下「電流倒灌」的問題：若是如今三極管的部分換成一塊導體，那麼很明顯，C電壓高於B，所以會有灌入B的電流，從而形成Arduino出各類各樣的問題。可是咱們的電路中沒有這個問題（確實實踐測試過了），這是由於三極管能夠幫助B不被倒灌。可是據傳說，若是C電壓高於B太多，那麼倒灌照樣會發生。若是真的發生倒灌，一個（可能）可行的策略是在B處安裝一個整流二極管，不讓電流倒着流動。

鳴謝

感謝阿古（古做坊坊主）在在電路方面的指導！